梅鋼二號高爐停爐中修生產實踐

李文斌

（上海梅山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠，江蘇 南京 210039）

梅鋼二號高爐（第4代）于2016年3月8日開爐投產，設計爐容1280 m3，水系統采用軟水密閉循環系統，爐腹和爐腰五、六段采用鑄鋼冷卻壁冷卻。自2017年10月17日五、六段第一根水管開始損壞，截止2019年9月16日五段共破損水管77根，破損冷卻壁30塊，六段共破損水管37根，破損冷卻壁22塊，詳見表1。因水管損壞太多，對高爐安全生產和穩定順行都帶來了嚴重安全隱患，公司決定采用降料線打水回收煤氣的方法對二號高爐停爐中修，更換五、六段冷卻壁。

表1 五、六段鑄鋼冷卻壁破損情況

1 停爐前的準備工作

1.1 設備器材準備

增設氮氣管道，采用三路向爐內噴入氮氣。第一路氮氣通過20支煤槍從風口噴入爐內，這一路管道不需要施工；第二路氮氣通過標高為19.32 m、24.808 m的8個爐身靜壓力孔噴入爐內；第三路氮氣通過G6段4個微冷中心孔噴入爐內。氮氣可以稀釋煤氣，在一定程度上控制停爐的H2含量，確保停爐安全。

為方便停爐操作監控需要，新增加停爐綜合信息畫面，內容主要包括以下幾個方面：冷風流量、熱風壓力、爐頂壓力、熱風溫度、送風流量累積、全壓差、鼓風濕度等。

重力除塵器及其后的設備不進行更換，為防止煤氣溫度過高，在荒煤氣管道上增加噴淋降溫設備，進行霧化打水，霧化效果必須良好，各閥門開關靈活，現場控制閥門。

1.2 空料線前的生產工藝準備

為了停爐過程渣鐵流動性良好，高爐在停爐前5天退負荷控煤、配加錳礦，并配輔料降低爐渣Al2O3含量，主要參數控制目標：

BV為2750 m3/min，O2為3000 m3/h，礦批為37.5 t，焦批為9.6 t，O/C為3.91，日產量3500 t左右，FR為530 kg/t，PT為1480～1510℃，w[Si]=0.4%～0.7%，爐渣堿度為1.1～1.15，爐渣中w（Al2O3）=14.0%～15.5%，w（MgO）=7.0%～8.0%。保持大風量，全風口操作。

上部制度調整上，在確保中心氣流的基礎上，盡量疏松邊緣，焦、礦檔位分別為，αc：10393827214，αo：10393827261。5日，αc調整為10493827214，7日，焦、礦角度分別減1°、0.5°。

1.3 全焦冶煉

停爐前，制粉系統退出。3月8日06：50改全焦冶煉，09：25停止噴煤，全焦冶煉的用料組成見表2，冶煉參數控制見表3。

表2 全焦冶煉用量組成

表3 全焦冶煉操作參數

2 預休風

3月8日23：52開始加休風停爐料，休風停爐料由三段組成。第一段、第二段休風停爐料見表4，第三段為蓋面焦，共3P，37.5 t。9日06：00—16：00預休風，休風料線2.2 m。

表4 二號高爐停爐料的基本組成（不含蓋面焦）

不含蓋面焦停爐料焦炭負荷為2.71，焦比575 kg/t，包括蓋面焦在內焦炭負荷為2.47，焦比629 kg/t。加停爐料前集中加焦2批，補償預休風期間的熱量損失。

預休風期間主要的工作有：

1）更換爐頂打水槍：將爐頂6只打水槍全部更換為新槍，其中V1b、V2a、V2b、V13改為雙槍。安裝前必須在爐外對爐頂打水裝置進行霧化試驗，霧化效果必須良好。確認系統各閥門開關靈活，保證空料線期間6支打水槍正常工作，現場控制閥門與遠程操作位置關系對應無誤。

2）增加氣密箱外部噴淋，預休風復風后將氣密箱外部噴淋打開，增加冷卻。

3）爐頂壓力量程更改為-10～300 kPa，爐頂放散自動開啟條件由程序控制。頂壓實際值大于170 kPa，自動開啟爐頂2個放散；頂壓實際值大于設定值20 kPa，自動開西Ф800 mm放散；頂壓實際值大于設定值25 kPa，自動開東Ф800 mm放散。爐頂放散打開后需手動關閉。

4）加長探尺：將東、西機械探尺量程全部調整為24 m，探尺選用不銹鋼耐高溫鋼絲繩，鋼絲繩和砣之間的連接部分做耐高溫保護，校對零位，做好標記。

5）從東南角煤氣上升管開孔處，將煤氣取樣管道引至重力除塵器地面，保證整個空料線過程能取出煤氣樣。因煤氣溫度較高，必須采用硬管連接，不得采用軟管，安裝負壓取氣器。不取氣時，用N2反吹，確保取氣管道暢通。

6）十字測溫4根橋架全部拆除，用封板封堵嚴密。

7）更換或封死已損壞的冷卻設備。凡已壞的冷卻壁和冷卻板在預休風時全部關死。預休風前認真檢查風口小套，發現損壞，在預休風時更換，確保空料線時各冷卻設備不漏水。8）爐皮噴淋管固定。預休風復風前將爐腹、爐腰爐皮打水管焊接固定，局部增加打水水管。

3 空料線作業

9日16：00復風開始降料面操作，安排專人負責爐頂打水，頂溫按照300～350℃管理，最高不超過500℃、最低不低于300℃，時刻保留一只打水槍V23或V1a常開。低于300℃時，停止所有打水槍。空料線開始時風口煤槍氮氣全開，爐身噴煤和靜壓力孔氮氣小開。19：45料線降至12.5 m低于標高24.808 m爐身靜壓力孔位置時，開大爐身靜壓力氮氣吹掃閥閥門，總保安氮氣流量為8500 m3/h。21：03料線降至15.3 m低于標高19.32 m爐身靜壓力孔位置時，全開兩路爐身靜壓力氮氣吹掃閥閥門，總保安氮氣流量為11000 m3/h。22：23料線約17 m剛進入爐腰位置時，全開微冷N2，總保安氮氣流量為14000 m3/h。

在停爐降料線開始后，每30 min一次人工取煤氣樣，進行煤氣成分分析，包括H2、O2、CO、CO2、N2含量。東機械探尺每隔30 min探明一次料線，當東尺故障時，啟用西探尺，雷達探尺輔助跟蹤料線（探尺停尺位改為3 m）。當3把探尺都出現故障時，降料面過程依據CO2曲線判斷料線。

圖1為降料面過程煤氣中CO2含量變化與料面深度的近似拋物線關系[1]。隨著料面下降，間接還原反應逐漸降低，拐點標志停爐過程中間接還原反應基本結束，CO2降至最低點，相對位置為爐腰附近。

圖1 停爐煤氣中CO2含量與料面深度關系

空料線過程中，密切注視煤氣成份變化及料面下降情況，當出現以下現象之一時，停止回收煤氣：煤氣中含O2大于1%；φ（H2）≥10%；頻繁發生爆震。表5是空料線操作參數。

表5 空料線操作參數

降料面期間，第一次出西鐵口，安排在送風后1 h 38 min，鐵量約242 t；第二次出東鐵口，間隔1 h 44 min，鐵量約233 t；第三次出鐵打開東、西兩個鐵口，較上一爐堵口間隔分別為1 h 24 min和1 h 47 min，選用較大鉆頭Φ55 mm，鐵量約35 t。第一爐堵口時正常打泥，第二爐堵口時高爐已常壓，打泥量減半，末爐鐵適當空噴，確保出凈渣鐵，休風后20 min，正常堵風口，打半格泥。末次鐵后捅撇渣器，放空主溝存鐵。

空料線停爐打水過程中，高爐煤氣總管出口溫度＞80℃，投用凈煤氣的噴淋系統，高爐煤氣總管出口溫度＜60℃，關閉凈煤氣的噴淋系統。

若干法除塵箱體進口煤氣溫度＞200℃，啟用一組荒煤氣噴淋裝置降溫；若箱體進口煤氣溫度＞250℃，啟用兩組荒煤氣噴淋裝置降溫；若箱體進口煤氣溫度＞260℃，持續30 min，則高爐減風；若干法除塵進口煤氣溫度＜200℃，全關新安裝的噴淋降溫裝置進水閥。

05：58休風停爐，共用時13 h 58 min，總耗風量為127.5230萬m3。

4 打水涼爐、能源介質切斷

高爐停爐休風后，10日18：44開始打水涼爐，打開爐身靜壓力孔、微冷中心孔保安氮氣，先開啟2支爐頂打水槍，同時打開風口2#、7#、12#、16#四支打水槍，打水槍插入角度大于30°，插入深度大于4 m，同時打開風口1#、3#、9#、11#、13#、19#6個軸轉風機向爐內鼓風強制對流。打水產生的大量蒸汽及水煤氣從爐頂800放散閥、溜槽檢修門、點火人孔排出。19：20爐頂溫度達到310℃，后逐漸下降。21：00爐頂打水槍支數增加到5支，小時最大打水量101.3 t。21：40爐頂溫度48℃，停爐頂打水。23：00全關爐身保安氮氣。11日06：40東、西鐵口鉆通，西鐵口間隙性有水，東鐵口有蒸汽無水。風口打水一直持續到11日21：15，打水涼爐共用時25 h 19 min，爐頂打水共計148.2 t，風口打水共計443.74 t，總打水量591.94 t。

高爐停爐休風后，根據停爐方案及現場施工的需要，對富氧、氮氣、高爐煤氣、焦爐煤氣、蒸汽、送風系統、水系統等有關能源介質進行隔斷，確保檢修期間的作業安全。

5 結語

1）降料面過程中，向爐內吹入N2有助于稀釋煤氣，在一定程度上控制煤氣中H2含量，避免發生爆震，確保安全停爐。

2）當機械探尺不能探到料面時，爐頂煤氣中CO2含量可以作為判斷料面位置的重要依據，確保料面降到風口以下，降低停爐后爐缸扒料的難度。

3）本次停爐中修準備時間較短，僅3個月，但基本做到了安全、有序、順利停爐。停爐降料面過程中沒有明顯爆震，爐頂煤氣中H2含量最高僅4.1%。停爐后，風口2 m范圍內全部低于中套下沿。