武鋼2號高爐空料線回收煤氣停爐

彭  浩  張建鵬

（武鋼有限煉鐵廠  湖北  武漢  430080）

摘  要：武鋼2號高爐采用空料線回收煤氣方法進行停爐。通過停爐前保持穩定順行的爐況，在停爐過程中，采用高頂壓、大風量，并通過合理控制停爐操作參數和爐頂打水量，來控制爐頂煤氣中的H₂和O₂含量，實現空料現過程無爆震，并延長了回收高爐煤氣時間，實現了安全、環保、快速停爐。

關鍵詞：高爐、回收煤氣、空料線、停爐

武鋼2號高爐于2010年12月21日點火開爐，高爐設計爐容1536m3，因在上代爐齡的基礎上進行恢復性大修，仍然沿用原有的工業水冷卻系統。高爐投產后，爐況一直保持穩定順行，各項技術經濟指標保持較好的水平。2014年冷卻壁開始出現破損，主要集中在七段勾頭，2015年，七段勾頭損壞趨勢加大，并向八段發展。至2016年初，七段勾頭損壞率高達85%，八段勾頭損壞高達50%，冷卻壁壁體六到八段也有不同程度的損壞。爐身因冷卻壁破損嚴重，七段爐皮經常會出現溫度高發紅，被迫進行外部打水冷卻。2016年8月26日，武鋼2號高爐按去產能計劃，正式停爐。

1 停爐前的準備

為確保安全、順利停爐，對停爐前各項工作進行了認真準備。

1.1 爐頂打水系統準備

2號高爐原有的打水系統打水能力僅120t/h，且部分打水管道已經堵塞。為了確保停爐過程中打水能力滿足要求，并進一步改善打水的霧化效果，對爐頂打水系統進行全面改造，適當加大爐頂打水主管道管徑，并配置兩臺增壓泵（一用一備），使爐頂最大打水能力可達到180m3/h。同時，對爐頂打水噴頭進行重新設計，采用六個霧化打水噴頭環向均勻分布于爐喉，對每個打水頭單獨安裝電動閥，并實現主控室手動閥操作控制。電動閥設置正、反向兩個按鈕，通電動作，斷電停止，確保操作過程中能自如調整閥門開度來控制爐頂打水量。

1.2 停爐前的操作調整。

2016年8月24日，開始使用Mn礦，加入量為600kg/批(礦批26.6t)，堿度由原來的1.15下調至1.10。焦炭由原來的干濕混上改為全干焦冶煉，為了保持兩股氣流的穩定，中心焦相應由3環減至2環。用Mn礦后，鐵水中Mn含量由原來的0.15%左右上升至0.6%左右。使用Mn礦后，爐底溫度略有所升高（見表1）。

表1 Mn礦洗爐前后爐底溫度對比

另外，正常生產時，鐵口角度為10.5°為了確保停爐過程中最大限度出凈爐缸渣鐵，在停爐前，分兩次逐步加大鐵口角度，至24日，鐵口角度調至12.2°。

2 空料線停爐

2.1上停爐料

24日23：30,開始全焦冶煉，焦炭負荷3.5,同時理論堿度進一步下調至1.05,并于24：00以海南代燒結12t。

25日1：30開始上停爐料，調輕焦炭負荷至2.5，中心焦由2環減至1環。由于2號高爐是用料車上料，最大焦批只能達到7t，焦炭負荷2.5是，焦批為10.4t，在上料過程中，采取以每兩批料加一次凈焦的方式來補足焦批。根據冶煉周期計算停爐料共需加料43批，按要求對料槽進行備料，確保小休風前，停爐料正好到達風口區域，料槽中料正好用空。4：30停煤，煤槍空吹N2。6：00，Mn礦槽存用空，因組織Mn礦再進槽難以滿足全部槽空的要求，停用Mn礦，并保持原有堿度及負荷不變。7：30開鐵口準備小休風時，因公司煤氣嚴重不足，煤氣平衡困難，高爐小休風時間推遲。8：30堵口后，于9：20開鐵口，10：40才按正常程序休風，爐頂點火趕荒煤氣。休風時料線3.5m。期間上停爐料累計54批，并于最后上7t凈焦蓋住料面。最后一次鐵時，停爐料已經下達。最后兩次鐵水爐渣主要成份見表2。

表2 小休風前最后兩次鐵水爐渣主要成份

2.2 空料線操作

26日14：00開始送風，14：30,風量恢復至2250m3/min，頂壓恢復至0.185MPa，壓差0.100MPa，O2用3000m3/h。隨著料面下降，根據風壓變化情況，適當增加風量，至15：30，風量加至2750M3/min。

在降料面過程中，每半小時通過人工取樣對煤氣成份進行分析。并安排專人負責爐頂打水控制。根據爐頂溫度、氣密箱溫度情況適時進行爐頂打水，根據上升管四個點的溫度變化情況，調節對應部位霧化頭的電動閥，使上升管四個點的溫度均控制在350-450℃范圍。具體降料面過程中爐頂溫度控制參考見表3。

表3 降料面過程爐頂溫度控制參考表

在降料面初期，H2%含量較低，基本保持在2%以內。O2含量約0.3%左右。參數控制上，持續保持風量在2750m3/min以上，隨著料線的不斷降低，風壓逐漸下降，操作上適當降低頂壓，同時降低對壓差的控制。降料面過程中各操作參數控制見表4。

表4 降料面過程中各參數控制情況

16:30，取樣檢測發現爐頂煤氣中H2%、O2%含量突然上升，分別達到5.5%和1.2%，對風口區域進行檢查，發現10#風口損壞，立即停O2，并對損壞風口進行閉水操作后，H2%含量迅速下降至3.0%左右，O2%含量降至0.40%左右。同時，將壓差控制由0.090MPa降至0.080MPa，此時，風量2750m2/min,頂壓0.175MPa，料線8.5m。

17:30，爐頂煤氣中H2%含量再次突然上升至4.44%，經檢查發現14#風口損壞。對其進行閉水操作后，H2%降至0.31%。同時，將壓差進一步降低至0.070MPa控制，此時風量2750m3/min，頂壓0.170MPa,料線11.56m。

17:25,開鐵口出鐵，風量2750m3/min，Pk0.168MPa，壓差0.070MPa。18：25鐵口噴，堵口。

18:30，料線達到14.53m時，兩個探尺均被燒壞，后繼料線通過燃燒的焦炭量來估算。

同時，隨著爐料的繼續下降，料層越來越薄，有小管道產生。20:00，當料線達到17m左右時，爐頂H2%含量上升到10%左右，逐漸減風至2300m3/min，同時退頂壓至0.15MPa，壓差控制在0.050MPa。伴隨著料線的逐步步加深，適當控制打水量，并相應減風，降低壓差控制，維持H2%在10-12%。

20:40開第二次鐵口。直至休風前將鐵口堵上。

22:00,爐頂煤氣中CO2%出現拐點，有較明顯的上升。22:30達到了8.98%，表明爐料已經降到了爐腹,估算料線約21m左右。

23:00,煤氣分析中H2%含量達到13.14%，高爐于23:10開放散、切煤氣。后將風量加至2400-2500m3/min。27日2:00,煤氣中氮氣含量上升至61.84%，觀察到風口變暗，部分風口已經開始掛渣，2:30煤氣中氮氣達到70.14%，判斷料面已降至風口以下，逐步減風，3:10休風，空料線完畢，歷時13小時。停爐降料面過程中爐頂煤氣成份變化如圖1所示。

3 停爐經驗總結

通過采用空料線回收煤氣法停爐，共歷時13h，回收煤氣9h，極大的縮短了停爐時間。在停爐過程中，因對打水及壓差等關鍵參數的較好控制，全程未發生爆震，停爐非常成功。在停爐過程中，有以下幾點值得借鑒。

（1）停爐前特護工作到位。在停爐后期，爐身打水全停后，七段爐皮位于2#、3#、7#-9#、12#、17#風口上方位置均出現大面積發紅現象，表明這些位置爐皮工作狀況極其惡劣。由于在特護期間爐皮打水充分，有效避免了這些位置發生開裂、燒穿等事故，為安全順利停爐打下了基礎，且直至停爐前爐況穩定，順行較好。

（2）在上停爐料期間各參數控制合理。以每兩批加一次凈焦的方式補充焦批，使料層能夠均勻、合理分布，同時，通過控制合理的壓差，均衡爐內氣流分布，保持了較好的爐況，也減少了停爐過程中出現管道行程的機率，為安全順利停爐創造了良好的條件；小休風前，ω[Si]按0.5-0.7%控制，鐵水硫含量0.030%左右，堿度按1.10控制,并保持了1480℃以上的物理熱，充分保證了鐵水的流動性。如果按原計劃8:00的鐵休風，停爐料共43批正好到達風口，小休風前ω[Si]0.6%，將更有利于停爐過程中渣鐵排放

（3）停爐料計算準確。停爐料理論鐵量680t，實際出鐵619.9t,再加砂口鐵20t，共640t鐵。考慮到空料線后，爐缸焦炭上浮，死鐵層鐵容鐵量增加，基本與實際相符。

（4）適當控制高頂壓、大風量、低壓差。在空料線過程中，充分采用大風量、高頂壓、富氧，加快了料線的下降速度，同時，隨著料面的降低，合理控制較低的壓差，有利于爐內氣流的均衡分布，在料層變薄過程中，有效降低了產生管道的概率。

（5）霧化打水裝置使用得當。爐頂打水霧化裝置的六個水頭霧化效果很好，且能夠單獨水量控制，能較準確地控制打水量和打水部位，使爐頂煤氣成份中的H2%及O2%含量得到了有效控制。在整個空料線過程中，沒有發生明顯的爆震現象，為空料線降料面的安全提供了保障，并有利于長時間維持大風量作業，增加煤氣回收，加快降料面過程。

（6）回收煤氣時間長。本次停爐歷時13h，回收煤氣時間達9h，在空料線過程中，煤氣分析中H2%曾一度達到了11%，接近設定的12%的臨界值，但考慮到煤氣中O2%含量很低，僅0.1%左右，仍然堅持煤氣回收， 22:30，煤氣分析中H2%已達到12.95%，O2%僅0.06%，仍未發生爆震現象。這也證明了，當煤氣分析中O2%含量控制較低時，H2%含量達12%仍可認為處于安全范圍內。在降料面后期,煤氣分析H2%達到13.14%，料面已到達爐腹下部，為確保安全，開放爐頂放散閥，中止煤氣回收。

（7）停爐過程及時發現風口損壞并有效處置。在空料線前期，先后發現10#、14#風口損壞，由于發現及時，并合理閉水，直至停爐，有效避免了因壞風口向爐缸漏水導致的煤氣成份中H2%含量大幅升高。同時，也警示在停爐過程中，要密切關注風口等冷卻設備狀況，發現異常必須及時、有效處置，避免對空料線過程造成影響。