濟鋼1750 m3高爐停爐降料面操作實踐

芶毅，孫維陽，張俊民，楊雷

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東日照 276800）

濟鋼1750 m3高爐停爐降料面操作實踐

芶毅，孫維陽，張俊民，楊雷

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東日照 276800）

濟鋼2#1 750 m3高爐按照計劃進行降料面停爐。通過停爐前保持穩定的爐況順行基礎，停爐過程中控制好風量和配合合理的打水量，嚴格控制爐頂溫度和煤氣中氫氧的含量，合理組織爐前出鐵等措施，停爐過程安全順利，共用時10 h 55 min，達到了停爐低碳低消耗的目的。

高爐；停爐；降料面；休風；煤氣回收

濟鋼2#1 750 m3高爐于2005年4月開爐，高爐有兩個鐵口，24個風口，PW串罐式無鐘爐頂結構，采取全干法除塵、薄壁爐襯等目前國內較先進的設備結構。根據生產計劃要求，2014年5月計劃將2#1 750 m3高爐底實現降料面停爐。通過提前謀劃，在停爐計劃中創新思路，改變傳統理念，精心組織，強化細節，積極籌備，實現了停爐前爐況高效穩定，停爐準備充分到位，停爐過程安全順利的效果，達到了停爐過程低碳低消耗的目標。

1 停爐前的準備工作

1.1 保持爐況穩定順行

按照以往操作思路，停爐降料面需要長時間的處理爐況過程。根據停爐前爐況的表現，一般采取提高入爐焦比，提高爐溫水平，配加錳礦及螢石的熱酸洗方式消化爐缸。調整布料矩陣采取疏導邊緣的布料制度處理爐墻黏結物。而這一切必然造成產量降低，入爐焦比和燃料比升高，爐料結構的大幅度變化，鐵水成本大幅度升高。通過改變操作思路，采取保證爐況穩定順行的方式消化爐缸以及處理爐墻，從而實現停爐前的低成本生產。堅持高效低成本生產，爐料結構不調整，堅持燒結礦∶經濟塊礦∶球團礦配加比例為80%∶13%∶7%的爐料結構。繼續貫徹小礦批、低料線、高堿度、低爐溫的操作思路，堅持高產量基礎上的護爐生產。在執行停爐計劃前，高爐生產一直保持了比較好的指標。

堅持爐役后期高強度護爐操作，執行停爐方案后逐步減少護爐強度。停爐前2#1 750 m3高爐處于爐役后期，護爐的主要措施是保持比較高的釩鈦球比例，保持高冶強、低爐溫、大風量生產。停爐前一周采取的措施是護爐強度不減，仍然保持6%～8%的釩鈦球比例，保證鐵水中［Ti］達到0.1%～0.12%水平，以保證爐缸本質安全，同時靠釩鈦球的低價格也能降低鐵水成本。

1.2 停爐準備期主要工作

按照停爐方案，2014年5月下旬進入停爐準備期。改變入爐爐料結構；提高入爐焦比，焦比由420 kg/t提高至520 kg/t，以達到疏松料柱、處理爐缸的目的；高爐選擇使用小礦批，每批礦石的重量選擇在42～44 t。5月24日開始鐵水［Si］按照停爐方案逐步提高至0.6%以上；爐渣堿度逐步降低到1.18～1.20水平。18日后停止配加釩鈦球，開始配加錳礦洗爐，采取每30批爐料中配加10 t錳礦的洗爐措施，提高鐵水中［Mn］含量為0.40%左右水平。送風主要操作參數基本不變，以保證正常生產時的全風量為主，提高鐵水物理熱保證在1 510℃以上，適當提高冶煉強度來處理爐缸。入爐布料矩陣結構保持基本穩定，邊緣礦石采取減少1圈的布料制度，從而發展邊緣煤氣流以沖刷爐墻黏結物。爐體冷卻制度調整情況，18日后減少爐底冷卻水流量190 m3/ h，考慮爐缸側壁溫度上升快的因素，爐缸局部測溫點溫度高的部位采取強制冷卻，直至停爐結束。

1.3 停爐前的小休風

5月29日高爐停爐前休風4 h。主要處理爐頂打水槍，全部更換新的霧化噴頭，并在爐外實驗合格后再安裝進爐內。加裝爐頂打水裝置，保證臨時流量為30 t/h，爐頂霧化噴水和臨時打水槍的打水能力達到120 t/h，保證停爐過程中頂溫在受控范圍內。

1.4 降料面休風料及參數的確定

降料面休風料的組成，入爐焦比由520 kg/t提高到620 kg/t，每批料礦石批重選擇在40 t，爐料結構配比：燒結礦78.5%，球團礦19%，蛇紋石2.5%。高爐料線選擇1.5 m，焦批12.412 t，按照壓縮率12%計算，每批料壓縮后體積43.015 m3，爐腰以上需加料25批。30日0:40開始投休風料。休風料附加完畢后，休風前加入蓋面焦60 t，料線4.6 m。之后至休風不再上料。

2 停爐降料面過程

本次采取回收煤氣打水降溫空料線停爐法。高爐于5月30日18:36復風，降料面正式開始。起步風量為1 700 m3/min，逐漸加風至2 500 m3/min，料面正常活動后快速加風到3 200 m3/min。18:45引煤氣，22:45放散煤氣，期間回收煤氣共4 h。31日5:30開始有部分風口吹空，高爐6:31完成休風，降料面完畢。此次降料線歷時近11 h，料面降到風口中心線以下，達到預期的停爐效果。

2.1 煤氣回收及放散

煤氣回收時間長，可以有效減少環境污染，同時可以保證有一定熱值的煤氣充分利用。在保證安全的前提下，應該盡可能長時間回收煤氣，因此設定了煤氣放散條件［1］。達到以下條件之一需放散煤氣：煤氣中H2＞10%；煤氣中O2＞1.0%；出現糊布袋現象，頂壓達到120 kPa，用減壓閥組無法降低；出現溫度報警現象，箱體入口煤氣溫度超過280℃達15 min；箱體入口煤氣溫度達到240℃以上，20 min內高爐采取措施無效時；料面降至爐腰。

實際降料面過程中，煤氣成分的變化趨勢見表1。爐頂混合煤氣H2、O2含量一直在控制目標范圍內，TRT發電保持正常。將料線4 h后根據雷達探尺和噸鐵耗風計算料面降至爐腰。30日22:30左右判斷料面到12～13 m，已經到達爐身下部、爐腰位置，22:45開放散閥，切斷煤氣，完成回收煤氣過程。

表1 煤氣成分變化情況%

2.2 頂溫的控制

安全順利降料面的關鍵是爐頂溫度的控制，控制爐頂溫度的方式主要采取爐頂打水和減風兩種手段相結合加以控制。打水以打水槍為主，爐頂臨時加裝的爐頂打水裝置為輔。操作人員要密切關注爐體及爐頂溫度變化情況，嚴格控制爐喉噴水量，防止打水過多，急劇汽化發生強烈爆震。降料面時，爐頂溫度控制在350℃左右，≯380℃（參考箱體入口煤氣溫度在240℃以下），嚴格控制爐喉噴水量。實際操作過程中，30日18:36開始復風降料面，頂溫上升到300℃以上，所以開始采用爐頂打水控制頂溫。在降料面過程中前期頂溫按照250～300℃控制，22:35煤氣放散以后，爐頂溫度控制在上限，31日0:00之后料面降至爐身下部以下，頂溫控制適當放寬，按照300～350℃控制。

高爐降料面過程中打水量的理論計算是難點，這主要是隨著料面下降，煤氣溫度的變化、爐外熱量計算、霧化程度、分解比例、不同溫度介質比熱、煤氣量、煤氣溫度不均勻分布等影響因素較多，因此，在實際降料面中對打水瞬時流量的要求按照頂溫能夠在規定的范圍內為原則。在煤氣安全的前提下，為保護高爐內襯耐火材料，在保證風量的同時啟用盡可能小的打水量，可以達到快速降低料面的效果。本次降料面過程6根霧化噴頭打水管總打水量約為600 t，爐頂臨時加裝的打水裝置打水約100 t，總打水水量共約700 t，相比較之前1 750 m3高爐停爐降料面爐內打水水量約減少100～200 t。

2.3 風量及頂壓的控制

高爐降料面的核心是在確保高爐煤氣安全的前提下處理好風量和頂溫之間的關系。大風量有利于料面快速下降，但是會造成爐頂溫度超過規定的范圍或者產生煤氣爆震，影響停爐的安全。本次降料線過程中，在爐況允許的前提下，前期盡量保持較大風量和較高風溫，以縮短降料面時間。30日18:36復風后初期風量使用接近2 000 m3/min，20:30以后風量恢復至正常爐況的風量3 000～3 300 m3/ min。隨著爐頂溫度超過規定范圍，23:00之后至降料面結束，風量基本維持在2 700 m3/min（降料面期間風量以及料線的趨勢見圖1）。整個降料面過程累計總風量為1 708 530 m3，風溫前期達到了1 000℃，后期基本保持在900℃左右。

如果能控制較高的頂溫，且凈煤氣溫度能控制在270℃以內，良好的水粒霧化，確保氫氣控制在安全范圍內，就可以實現安全快速操作。本次降料面過程中，前期采用大風量長時間維持，后期為控制頂壓爆震風量相對較低。

爐頂壓力的控制。前期控制在100～110 kPa，放散煤氣后爐頂壓力基本控制在25 kPa左右。整個降料面過程中出現較大的爐頂煤氣爆震有12次，但基本在控制范圍內。至31日5:30高爐安全順利休風，整個降料面過程總共用時10 h 55 min。

2.4 渣鐵的排放

圖1 降料線過程風量和料線的對應關系

為了盡可能放凈渣鐵，整個停爐期間共組織爐前出鐵2爐次。18:36高爐復風后，20:40打開1#鐵口出第1次鐵，鐵口打開后渣鐵流量較小，多次對鐵口進行擴流，出鐵過程一直持續到31日5:30，共計出鐵約500 t。31日夜間2:45打開2#鐵口，兩鐵口同時出鐵，由于料面降低以及入爐風量的減少，爐內壓力降低，2#鐵口打開后僅有少量的爐渣流出。爐前的操作上保持兩個鐵口噴煤氣火的狀態，噴鐵口一直持續到高爐休風。休風后爐缸殘余料面表面覆蓋高爐水渣35 t。

2.5 放殘鐵操作

休風后，關閉漏水的冷卻壁90#～93#支管。31 日7:30割爐皮準備取冷卻壁放殘鐵，9:00爐皮切割完畢，開始使用氧氣燒取冷卻壁，共計破損3塊冷卻壁，其中90#～93#支管處1、2段冷卻壁各1塊，86～89#水管支管處2段冷卻壁1塊，11:00取下冷卻壁。從爐底第6層炭磚處（爐缸第2層炭磚下沿10 cm）用直徑60 mm鉆頭鉆取放殘鐵眼，鉆至1.55 m處紅渣層，開始使用氧氣進行燒氧作業。共計使用5根氧氣管燒過紅渣層，15:55殘鐵口打開，殘鐵口深度約1.7 m。20:30殘鐵口有爐渣流出，鐵流開始變小，至21:40渣鐵流基本消失，鐵口自動凝死，完成放殘鐵過程，共計放殘鐵約400 t。

3 結語

本次停爐通過保持停爐前爐況的穩定順行來處理爐缸。停爐前通過保持爐料結構，保持入爐焦比以及燃料比基本不變，后期停爐前使用少量的錳礦進行洗爐等一系列的措施，實現了停爐前的低成本生產。通過對爐頂打水裝置改造以及風量的控制，使爐頂溫度控制在要求范圍內，實現了全干法除塵降料面和長時間的煤氣回收，既增加了能源回收量，又減少了對環境的污染。

［1］周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊［M］.北京：冶金工業出版社，2012.

Operation Practice of Lowering Material Surface in Shutdown Furnace in Jinan Steel’s 1 750 m3BF

GOU Yi,SUN Weiyang,ZHANG Junmin,YANG Lei
（Shandong Steel Group Rizhao Co.,Ltd.,Rizhao 276800,China）

The falling surface is stopped according to plan in Jinan Steel 2#1 750 m3BF.To maintain the stability of the furnace prior to shutdown,shutdown process control and air with reasonable water content,strictly control the top temperature and oxygen in the gas,reasonable tapping and other measures are carried out to stop furnace process safe and smooth.The total of 10 h 55 min is lasted, and the lower carbon lower consumption were reached for the shutdown.

blast furnace;furnace shutdown;falling surface;blast;gas recovery

TF548

B

1004-4620（2017）02-0022-03

2016-10-14

芶毅，男，1980年生，2004年畢業于東北大學冶金工程專業。現為山東鋼鐵日照有限公司煉鐵工程師，從事高爐煉鐵工藝技術工作。