韶鋼2200 m3高爐爐缸凍結的氧槍處理實踐

齊萬兵,劉新榮,曹旭博

(寶武集團廣東韶關鋼鐵有限公司，廣東 韶關 512123)

韶鋼2200 m3高爐在2018年2月3日計劃年修48小時后，由于其他原因不能正常復風生產，直到4月3日復風恢復生產，時長二個月，高爐爐缸完全凍結，鐵口與風口之間沒有通路，高爐不能直接送風生產，否則，復風后生成的渣鐵不能排出而窩在風口區域，易造成風口設備燒損導致漏水，進而引發安全事故。這次在處理韶鋼2200 m3高爐爐缸凍結中應用了韶鋼高爐鐵口專利技術——鐵口煤氧槍，成功解決了鐵口與風口之間的通路問題。順利處理好了大高爐爐缸凍結，成功恢復了生產。

1 爐缸凍結的形成

高爐在正常生產二到三個月后，需要對設備進行一次周期性的保養和維護，韶鋼2200 m3高爐在2018年2月3日開始計劃定修48小時，定修完成后，由于其他原因不能復風生產，雖然定修時按計劃加有休風料，但是隨著復風時間的延期(二個月)，爐缸內熱量不斷損失，渣鐵逐步降溫而不能流動，慢慢凝固，進而凍結。

處理爐缸凍結是一件非常復雜的過程，其中鐵口與風口之間有沒有通路，成了高爐能不能送風的關鍵一環。高爐復風前使用氧槍伸入鐵口內，持續吹氧使爐缸焦炭燃燒，加熱爐缸，提高爐缸溫度，加速爐缸內渣鐵形成，盡可能熔化爐缸內冷凝的渣鐵，并讓其從鐵口排出，同時人工從風口往下燒氧，使鐵口和風口之間形成通路，以便高爐送風后熔化的渣鐵能順利到達鐵口區域，通過鐵口操作使熔化的冷渣鐵順利排出，縮短高爐開爐和爐況恢復時間。

2 氧槍在處理爐缸凍結過程的應用

2.1 氧槍及埋入氧槍的前期準備

這次使用的氧槍是韶鋼專利技術產品——鐵口煤氧槍(如圖1所示)。槍體是套管直通式，分內外兩層，內管通入氧氣，外管通入壓縮空氣混合煤粉，管內設有不同長度的熱電偶，通過導線外接溫度顯示器，槍體側面分別是氧氣和煤粉混合空氣的快速接口，槍體前端與鐵口開口機傳動裝置連接。與國內氧槍相比，結構簡單，操作方便，重量輕，加熱效果可增加一倍，安全可靠。氧槍提前定制并運送到爐臺，與安裝鉆桿一樣安裝在開口機上，把氧氣管、壓縮空氣管與氧槍接頭連接好，另外一端與氣源相連，中間與壓力表、流量調節開關組合控制箱連接，通過操作開口機，把氧槍打入或拔出鐵口。

2.2 氧槍的打入

氧槍第一次打入是關鍵。氧槍打入前，先對鐵口進行維護，操作開口機，把鉆桿鉆到3500 mm以上位置，由于爐缸凍結時間長，爐缸里面全是冷渣鐵，不利于氧槍的使用。一桿鉆通鐵口后，利用人工通過氧氣管對鐵口進行燒氧10～20分鐘，讓鐵口孔道里面燒出可容納一定渣鐵儲存的空間和熱源，目的是為氧槍埋入后的點火提供條件。操作液壓炮給鐵口堵一部分泥，保證氧槍打入后，氧槍與鐵口之間是密封的，然后操作開口機把氧槍打入鐵口(到位)。本次處理爐缸凍結第一次打入氧槍從3#鐵口開始，時間：3月24日12：27～18：52，由于爐缸凍結時間長，第一次煤氧槍埋入后385分鐘，累計氧量554立方米，拔出后沒有渣鐵流出，通過人工燒氧后進行第二次氧槍埋入，時長545分鐘，累計氧量889立方米，這次埋氧效果明顯，拔出后大約有1.5噸渣鐵流出，3#鐵口3月24日至4月3日鐵口埋入氧槍及有無渣鐵流出統計(見表1)，清理完渣鐵后，對3#鐵口繼續埋入下一條氧槍，到4月3日送風前，3#鐵口累計埋入14條氧槍。

1.鐵口開口機裝置對接；2.固定氧槍卡口位置；3.壓縮空氣接頭；4.氧氣高壓管接頭；5.壓力表接入口；6.熱電偶傳感；7.槍體套管；8.溫度計；9.熱電偶傳感；10. 槍體內部；11.溫度計圖1 氧槍示意圖

日期氧槍編號埋入時間段埋入深度(mm)累計時間(min)累計氧氣流量(m3)出渣鐵量(t)備注3-241#12:27-18:5235503855540-2#3:46-12:5140005458891.5-3-253#16:56-17:32416036720溫度表無顯示。4#17:41-17:4542004-0打入后漏氣。3-265#18:31-8:19404082827849-6#12:51-23:374050646207710-3-277#0:40-14:42408084222645槍難拔出,燒氧。8#15:23-20:0841802857490.5-3-289#22:05-15:074050102223402-10#15:39-16:07377028680.5-3-3011#16:28-14:243720131623090.5大氧槍,三條氧氣管,只有一條有流量顯示。4-112#0:58-19:493270116139588-4-313#7:13-17:58395064510430氧槍燒損3.4 m。14#20:17-0:44371026737226氧槍燒損2.2 m。

2.3 氧氣和壓縮空氣的流量控制

操作開口機把氧槍打入鐵口后，通入壓縮空氣和氧氣，確保槍管內加熱介質流出順暢，前端不堵塞、無憋壓，氧槍密實無泄漏。對氧槍的氧氣壓力和流量，壓縮空氣的壓力和流量的控制非常重要。氧氣進入爐內，讓焦炭燃燒，進而促使氧槍周圍溫度升高，有利氧槍周圍冷凍的渣鐵熔化。調節壓縮空氣的流量，可以有效控制氧槍在鐵口孔道內的溫度上升趨勢，保證氧槍使用壽命(不會很快被燒掉)，提高氧槍使用效果。調節氧氣壓力和壓縮空氣流量開關，保持氧槍溫度緩慢上升，待溫度上升到600 ℃以上，第一次埋氧槍時間應在6～8小時之間，以保證氧槍對鐵口區域冷渣鐵的加熱效果。對氧槍埋入期間進行監控并對相關參數進行記錄：1#鐵口第1條、第2條氧槍埋入時間與流量記錄見表2。

表2 爐前鐵口埋入氧槍期間監控記錄表

2.4 氧槍的拔出

鐵口埋入氧槍后視氧槍埋入時間，累計氧量，氧槍熱電偶溫度，預計爐缸內熔融的冷態渣鐵量適時拔出氧槍。一般前期埋入時間會較長，6到10小時不等，隨著埋入氧槍次數的增加，氧槍的效果越來越明顯，氧槍埋入時間不用太長，1到2小時就可以拔出，拔出氧槍待冷渣鐵流盡后，再按前流程打入下一根氧槍，通入壓縮空氣、氧氣，加熱爐缸下部冷凝渣鐵，直到一個鐵口的流出渣鐵量有30 t或以上，鐵口區域有一定的空間，再給鐵口上方2個風口燒氧，通過人工用氧氣管從風口往下，向鐵口方向燒氧，同時利用從鐵口埋入氧槍的方式，加熱熔化鐵口和風口區域冷態渣鐵并使其順利排出，讓鐵口與風口之間形成一定的氣流通路后高爐就可以進行送風操作。這次3個鐵口都埋入了不同數量的氧槍(見表3)。

表3 三個鐵口埋氧槍情況

3 埋氧槍需要注意事項

(1)氧槍前端安裝熱電偶探頭， 熱電偶探頭檢測區間在0～1200 ℃，插入鐵口深度大于3 m，檢測點距離爐墻大于500 mm。

(2)氧槍使用期間，熱電偶溫度小于600 ℃，壓力有波動時，停氧氣，送壓縮空氣，操作開口機使氧槍再往前推進300～500 mm后停壓縮空氣，送氧氣，延長氧槍使用時間。

(3)拔槍條件，氧槍使用期間熱電溫度不小于600 ℃，或達到使用時間標準，應退出氧槍出鐵并更換下一條氧槍。

(4)加強爐缸炭磚溫度監控，埋入氧槍后，爐缸炭磚溫度會有一定變化，休風狀態下鐵口區域側壁溫度檢測第三點溫升不大于10 ℃/h，冷卻壁水溫差不大于0.5 ℃，爐頂平均溫度變化也要納入監控。

4 鐵口與風口暢通的確認

根據鐵口渣鐵排放量和溫度情況，氧氣、壓縮空氣的壓力情況，風口前端焦炭、煙氣情況等，現場判斷鐵口與風口之間的暢通情況。

(1)埋氧槍后單鐵口流出冷渣鐵量大于30噸以上，截止4月3日送風前1#鐵口使用氧槍通過鐵口排出的渣鐵量約59噸，3#鐵口使用氧槍通過鐵口排出的渣鐵量約64噸，從排出的渣鐵量來看，3#鐵口區空間較大。

(2)鐵口氧槍燒氧時，其上方風口可以明顯看見煙氣，風口燒氧煙氣往爐內抽，1#與3#鐵口上方明顯看見煙氣。

(3)埋入的氧槍壓力穩定，波動小于0.03 MPa。

(4)風口前端焦炭變紅。送風前對1#和3#鐵口上方各2個風口拆下小套后進行人工燒氧，明顯看到風口前端焦炭變紅。4月3日22:36用3號鐵口上方的2個風口(18#、19#)送風后，發現打開3#鐵口無渣鐵流出，估計3#鐵口與風口之未完全形成通路，風口區域熔化的渣鐵不能下到鐵口區。送風146 min后休風。考慮到1#鐵口埋入氧槍效果也較明顯，其鐵口上方1#和30#風口進行風口燒氧時煙氣較大，判斷1#鐵口與其上2個風口連通狀況會較好，故變更送風方案。4月4日14：50復風采用1#和30#風口送風，1#鐵口出鐵；復風前6小時對1#鐵口埋入氧槍，復風半小時后于15：20拔出1#鐵口氧槍，有渣鐵流出，量較多，效果較好。為提高渣鐵溫度利于排出，緊接著又埋入了下一條氧槍，出渣鐵效果還是很好，以此判斷：1#鐵口與其上方2個風口已完全形成氣流和渣鐵流通路，后續就以1#鐵口出鐵，其上2個風口送風的方式來處理本次爐缸凍結。

5 結語

(1)處理高爐爐缸凍結，鐵口與風口之間是否連通是處理高爐爐缸凍結時送風的前提。

(2)應用韶鋼專利技術產品——鐵口煤氧槍，能有效加熱爐缸，熔化爐缸內冷凝渣鐵，并使其從鐵口成功排出，有利于鐵口與風口之間形成通路。