本鋼7號高爐控料線停爐操作實踐

李永強  秦希黎

（本鋼煉鐵廠遼寧本溪 117000）

摘  要：本鋼7號高爐因爐缸熱流強度高和爐體7-10段冷卻壁破損嚴重，采用打水控料線方法進行停爐大修。由于準備充分，停爐前爐況調整得當，風量、頂溫和壓差等參數控制合理，實現了快速安全順利停爐，為今后高爐大修提供寶貴經驗。

關鍵字：停爐，熱流強度，冷卻壁，控料線

Process Practice of Heavy Repair Blowing down for No.7 Blast Furnace of Benxi Steel

Li Yongqiang  Qin Xili

(The Ironworks of Benxi Steel and Iron Group  Liaoning Benxi 117000)

Abstract: Due to the thermal flow intensity of the cooling wall is high in the second section of the hearth and the cooling wall is badly damaged in 7-10 section,Take measures of draw water to reduce the ore level, because of full ready,The furnace is properly adjusted,The control of air volume and top pressure is reasonable,realize fast and safe stopping furnace,To provide valuable experience for the other furnaces in the future.

Keywords: Blowing down the BF, The intensity of heat flow,cooling wall, reduce the ore level

本鋼7#高爐2005.09.05投產運行，有效容積2850m3，爐役后期，因爐缸2段冷卻壁熱流強度過高及爐體7-10段冷卻壁破損漏水，嚴重影響技術指標和生產安全。迫使高爐于2017.08.01進行大修，爐齡11年11個月，單位爐容產鐵量9350t/m3。近12年的生產中，本鋼7#高爐在爐缸、爐底耐材測溫電偶陸續損壞，起不到監護爐缸的作用。其中爐缸2段單塊冷卻壁熱流強度最高達19wkj/m2.h。爐缸2段高溫區炭磚冷面溫度最高達到270℃，嚴重影響生產安全。

煉鐵廠通過減氧限產和釩鈦礦護爐的方式維持生產，并在爐缸熱流強度較高的區域進行縮風口或堵風口操作，取得一定的效果，使爐缸2段及鐵口周圍3段冷卻壁熱流強度得到有效控制。爐體冷卻壁方面，截止大修共損壞冷卻壁水管66根，損壞比例36%，其中改氮氣冷卻46根，掐死33根（重復計算），嚴重超過各鋼鐵企業的警戒線[1,2]，存在重大安全隱患。

1 預休風操作

1.1 預休風前的主要工作

因本鋼七號高爐冷卻壁破損嚴重，為防止控料線期間漏水爆震，休風前三天對爐體冷卻水系統進行徹底排查，發現冷卻壁損壞預休風期間改工業水。為確保原料礦槽檢修和高爐開爐裝料質量，預休風前應做好原料清槽工作[3]，要求控料線后礦槽盡量清空。預休風前的爐內冶煉操作對控料線的順利進行至關重要，主要工作有：

（1）爐況穩定順行，渣鐵溫度充沛，流動性良好。休風前要求[Si]：0.6～0.7%，并配加錳礦進行洗爐，鐵水含錳量大于0.8%。嚴防出現低溫高堿情況。預休風前一個冶煉周期高爐改全焦冶煉，調整見表1，煤粉系統確保噴空。

表1 休風前爐料結構的調整

Table 1. The adjustment of the furnace material structure before the windbreak

（2）預休風前最后一批料加入蓋面焦60.0t，在爐喉內厚度約2m，防止控料線后期打水接觸料面引起爆震或料面結殼造成透氣性惡化。

（3）控制出鐵時間，保證在加完蓋面焦后出鐵結束，鐵后立即休風，減風過程中，改工業水的冷卻壁要及時關水。休風后料面控制在1.2m以下，頂溫200～250℃，以利于爐頂點火。

1.2 預休風后的主要工作

因爐役后期漏水嚴重，為保證爐內熱量且不影響控料線作業，預休風時間為12小時，主要工作如下：

（1）十字測溫改爐頂打水。4根打水管內徑2.0寸、伸入爐內長度4.0m，每根管從前端開孔，開孔長度3.0m，圓周均勻開6排孔，孔距100.0mm，孔徑5.0mm，打水管前端扁嘴向下傾斜45°，縫隙1.0mm。要求每個打水管單獨用閘板閥門控制，以便控制不同方向爐頂溫度。

（2）爐頂放散閥改為液壓控制。控料線時為保護設備，要求爆震后頂壓大于115KPa時，1#、2#放散閥能自動開啟放散，壓力下降后能自動關閉。且切斷煤氣進行放散后，放散閥不能出現意外關閉現象。

（3）爐頂料尺改為兩個量程為28米的軟探尺。用來判斷控料線過程中料面深度。并從爐頂、除塵器各引一支煤氣取樣管（1.0寸管）到出鐵場平臺，以方便取樣分析，掌握煤氣放散時間。

（4）防火措施。爐頂各閥液壓油缸膠管、電纜全部包石棉繩，并對爐頂進行打水處理，以防爐頂著火，3.2m眼鏡閥密封圈進行打水冷卻。檢查爐頂、除塵器、荒煤氣管路蒸氣，確保暢通。

2 控料線操作

2.1 控料線操作要點

控料線期間應嚴格控制頂溫上限，保證爐頂設備完好。要求前期頂溫≯500℃，煤氣放散后頂溫≯550℃。因此控料線時使用大風量加快進程的同時，又要防止大風量導致頂溫過高，打水過多后引起H2爆震。若H2含量大于6%要及時減風，減少爐頂打水量，防止發生大規模H2爆震。通過風量、風溫和打水三者合理配合，確保安全快速停爐。

停爐過程中盡量回收煤氣能源，提高節能減排效果。當出現以下情況應停止回收煤氣，以保證爐頂設備和煤氣管網的安全。①當料線降到爐腰下部、爐腹，煤氣中O2＞2.0%或H2＞12.0%；②有連續崩料，爐頂壓力劇烈波動，出現高壓尖峰。

2.2 控料線過程

一般控料線前期料柱較厚，可承受較大壓差，在爐況允許的前提下盡可能保持較高風量，本鋼七高號爐控制4000m3/min左右，以縮短控料線時間；中期因爆震頻繁，為不損失風量，可適當撤風溫操作；后期空氣過剩，煤氣熱量小，溫度低，可適當加大風量，盡早吹掉爐缸中心焦堆，減少大修爐缸扒料工作量。其各操作參數隨料線變化見表2。

表2 停爐過程中各參數變化

Table 2.The parameters change during the stopping process

控料線過程中，風量隨頂溫和打水量變化見圖1，由圖可見，由于全焦冶煉，爐料負荷較輕，控料線過程中頂溫偏高，在合理的打水控制下，頂溫在450-550℃之間波動。為保證降料線速度，前期風量快速加至4000 m3/min水平， 10:00后料面進入爐身下部，因打水量增大，開始出現小爆震，減風至2500m3/min水平進行處理，15:30煤氣中O2含量超標，進行放散。22:00料面接近風口區，煤氣熱能低，頂溫呈下行趨勢，為吹掉爐缸中心死焦堆，開始大量加風至4800m3/min，同時打水速率也逐漸下降。次日4:30控料線結束，成功將料線降至風口中心線以下，共用時22小時40分鐘。整個控料線過程打水1784t。

控料線開始后，料線每小時測一次，為防止探尺燒掉，兩探尺交替使用。爐頂煤氣每小時取樣分析一次，具體N₂、H₂、CO、CO₂和O₂含量見表3，供降料面和回收煤氣參考。

表3 降料面過程中煤氣成分變化

Table 3.The change of composition of the gas during reducing the material

通過分析煤氣變化，可以得出：前期隨料線下降，間接還原區減小，煤氣利用率降低，導致CO2逐漸下降；當料線下到爐腰（19.5m）后，間接還原結束，料線下降緩慢，直接還原生成的CO與O2燃燒生成CO2，CO2開始回升，出現拐點；進入爐腹（21.5m）后，礦石幾乎還原完畢，空氣過剩，導致風口前焦炭燃燒生成大量CO2，從而CO2含量快速升高，CO含量快速降低；進入風口區（25.1m）后， N2逐漸接近空氣含量水平。

2.3 控料線過程中出鐵情況

從爐喉至風口區高爐工作容積為2360m3 ，根據理論計算,爐內含鐵量1264.95t，渣量531t左右。6:10開始控料線操作，根據降料面情況，按三次鐵組織排放。

為快速將料面降到風口以下，前期風量較大，降料面速度快，渣鐵生成量多，第一次出鐵在送風2h左右；中期料面下降速度減慢，渣鐵生成量較少，應控制出鐵間隔，使爐缸中儲存一定量渣鐵，將料柱太高，當風口前焦炭基本燒凈后進行第二次渣鐵排放；為徹底排凈渣鐵，最后一次鐵在風口出現混濁、吹空時打開，三個鐵口同時排放，但由于前兩次渣鐵排放較凈，第三次只出少許渣鐵，空噴至控料線結束。渣鐵累計排放量與計算值相近，排放過程中物理熱充沛，其時間及成分見表4。

表4 控料線過程中出鐵情況

Table 4.The iron and slag emission during reducing the material

2.4 爐缸殘鐵排放

由于休風前殘鐵口

位置確定，并提前做好殘鐵溝和放殘鐵平臺，將壓縮空氣、焦爐煤氣、氧氣和高壓水引至殘鐵平臺，高爐4:30控料線完畢后，立即開始焊接殘鐵溝前端支架，并砌筑耐材，之后割爐殼、燒冷卻壁、設置磚套、泥套并烘烤結束，15:20開始用鑿巖機鉆殘鐵口，16:11殘鐵口來流，深度600mm，直徑37mm，整個開鐵口過程用時51min。21:29放殘鐵結束，累計出鐵時間5小時18分，鐵量600t。本次殘鐵口標高取值合理，放殘鐵過程中鐵水流動性好，物理溫度充沛。為之后高爐大修放殘鐵提供借鑒。

3 結論

應國內外鋼鐵形勢需要及低碳環保等要求，本次停爐采取打水控料線法，取得了圓滿成功。

（1）因停爐前準備充分，爐況調整得當，控料線過程中各參數控制合理，停爐過程中爆震次數少，未發生較大爆震現象，實現了安全快速停爐的預期目標。

（2）控料線過程中對煤氣進行回收，通過煤氣分析調整入爐風量，縮短控料線時間，延長回收煤氣時間，達到節能減排的效果。

（3）停爐料的焦炭負荷是應該繼續研究的方向，通過適當調整停爐料負荷降低頂溫，減少打水量，避免爆震和減少焦炭消耗。

（4）由于出鐵時間和次數安排合理，風量使用合適，停爐后爐缸無中心焦堆，大大降低了爐缸扒料的工作量，為大修進度爭取了時間。

參考文獻

[1] 周傳典. 高爐煉鐵生產技術手冊[M]. 北京:冶金工業出版社,2008.443-451.

[2] 儲濱,張振偉,唐培華,凌丹. 寶鋼不銹鋼2號高爐空料線停爐操作實踐[J].煉鐵,2011,30(3):46-48.

[3] 趙長城，張磊，金國一，等.鞍鋼新2號高爐降料面停爐生產實踐[J].鞍鋼技術.2015(1):31-35.