摘  要  目前高爐面臨巨大的環(huán)保壓力，限產(chǎn)、悶爐情況時(shí)常出現(xiàn)，在高爐爐役后期爐身冷卻壁大量破損和嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)要求下，高爐在長(zhǎng)期悶爐開爐后，經(jīng)過4天的短暫爐況恢復(fù)，被迫進(jìn)行降料面停爐操作。通過對(duì)爐缸狀況的科學(xué)分析，制定安全合理的停爐方案、嚴(yán)格控制高爐在恢復(fù)爐況和停爐期間的操作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了高爐在爐缸異常狀態(tài)下的安全停爐。

關(guān)鍵詞  高爐  異常爐況  降料面  停爐

The practice of stopping furnace in the abnormal furnace of steel 

No.1 furnace

(Anyang Iron and Steel Stock Co. ,Ltd)

Abstract  Current blast furnace face enormous pressure of environmental protection, limit production, stuffy furnace is frequently appear, late in blast furnace cooling wall of shaft breakage and the severe situation of environmental protection request, after the long boring furnace blow-in, blast furnace after 4 days of temporary furnace condition, were forced to drop, is the furnace operation. Through scientific analysis of the hearth condition, establish reasonable safety of boiler stop, strictly control the operation of the blast furnace during recovery furnace condition and the furnace parameters, realized the blast furnace in the furnace hearth under the abnormal state of security.

Key woeds  Blast furnace  Abnormal furnace condition  Lower the surface of the furnace  blowout the furnace

受嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)影響，1號(hào)高爐在2016年11月-2017年2月間共悶、開爐3次，高爐生產(chǎn)、操作十分被動(dòng)。為了積極響應(yīng)市政府采暖期間的環(huán)保政策和爐役后期高爐冷卻壁的檢修需要，1號(hào)高爐于2017年1月5日無計(jì)劃悶爐，至2月10日開爐，并于2月15日安全降料面，實(shí)現(xiàn)了異常爐況下的安全停爐，為接下來的高爐中修打下基礎(chǔ)。

1  概況

安鋼1號(hào)2000 m3級(jí)高爐于2005年建成投產(chǎn)，有28個(gè)風(fēng)口，3個(gè)出鐵場(chǎng)，3座改進(jìn)型高溫長(zhǎng)壽熱風(fēng)爐。采用了PW 串罐無料鐘爐頂；最新的磚壁合一技術(shù)，高熱負(fù)荷區(qū)域采用銅冷卻壁，聯(lián)合軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)；爐底、爐缸采用“陶瓷杯”+水冷炭磚薄爐底爐缸結(jié)構(gòu)。至今，高爐已持續(xù)運(yùn)行12年，爐身冷卻壁破損較多，占到40%，冷卻壁的頻繁漏水造成了高爐爐型的不規(guī)則，影響高爐的順行，直接制約了高爐燃耗的優(yōu)化，嚴(yán)重威脅高爐的安全生產(chǎn)。

2  停爐前的準(zhǔn)備工作

此次停爐十分特殊， 2017年1月5日1#高爐應(yīng)環(huán)保要求悶爐， 2月10日開爐生產(chǎn)，因環(huán)保形勢(shì)嚴(yán)峻，受環(huán)保部門要求，2月15日必須停下來，爐況恢復(fù)時(shí)間只有4天，停爐時(shí)間緊迫，難度巨大。為了下一步的檢修更換漏水冷卻壁和減少后期人工扒爐工作量，遂決定降料面停爐。但降料面停爐前必須要解決兩個(gè)問題，一是高爐爐缸的恢復(fù)；二是降料面前的準(zhǔn)備。

2.1 爐缸的恢復(fù)

近三個(gè)月來爐缸狀態(tài)始終處于比較惡劣的情況下，要實(shí)現(xiàn)安全降料面停爐，首先要把爐缸恢復(fù)到具備降料面的條件，物理熱1500℃以上，風(fēng)口要開到全風(fēng)口的80%以上。

2.1.1 停爐前高爐狀態(tài)的分析

受環(huán)保要求，在2016年11月-2017年2月間1號(hào)高爐共悶、開爐3次，最近一次是2017年1月5日悶爐，悶爐時(shí)間長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月，而且2016年11月下旬因1#，2#鐵口之間爐缸側(cè)壁溫度攀升過快，為保安全高爐長(zhǎng)期堵上方4個(gè)風(fēng)口，并配加鈦礦護(hù)爐，導(dǎo)致爐缸狀態(tài)十分惡劣。

此次所留下的爐況恢復(fù)時(shí)間太短，要求恢復(fù)過程中不容有任何偏差，且1月5日悶爐至2月10日時(shí)間過長(zhǎng)，悶爐料負(fù)荷過重，考慮到目前爐缸的狀態(tài)，經(jīng)跟廠部討論決定本次爐況恢復(fù)按爐缸凍結(jié)處理。

2.1.2 停爐前的爐況恢復(fù)

1號(hào)高爐于2017年2月10日開爐，為保證開爐恢復(fù)進(jìn)度，所有風(fēng)口都進(jìn)行處理，觀察記錄每個(gè)風(fēng)口焦炭的疏松狀態(tài)和紅焦情況，挖進(jìn)1.5米填充新焦炭，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)1#，2#鐵口方向焦炭情況較好，為保恢復(fù)效率決定只用1#鐵口上方5個(gè)風(fēng)口送風(fēng)，其余風(fēng)口全部用磚套堵嚴(yán)，并保證送風(fēng)時(shí)不被吹開。從1#、2#鐵口上方的風(fēng)口向下燒至與鐵口貫通，并處理1#，2#鐵口燒入3米以上埋入氧槍，通入壓縮空氣和氧氣，調(diào)整合適壓力，加熱爐缸，以加速爐況的恢復(fù)進(jìn)程，留專人看守，每5小時(shí)更換一次氧槍，防止燒壞鐵口區(qū)域碳磚。

2月10日18:40高爐送風(fēng)，送風(fēng)風(fēng)量500m3/min，送風(fēng)風(fēng)口5個(gè)，風(fēng)口面積0.0529m2，風(fēng)溫700℃，考慮爐缸嚴(yán)重虧熱，按照“寧酸勿堿，寧熱勿涼”的原則，第一批料集中加凈焦255t，為爐缸體積的1.35倍，正常料負(fù)荷1.67，每批配加錳礦600kg，計(jì)算爐渣堿度1.1，保證渣鐵能夠順利排出。上部布料則以透氣性為主，縮小礦帶，發(fā)展兩股氣流。22:00 1#鐵口拔出氧槍，排出渣鐵約20t，流動(dòng)性較差，物理熱為1330℃。因爐缸嚴(yán)重虧熱，嚴(yán)格控制新渣鐵的生成速度，風(fēng)量維持在700 m3/min，適當(dāng)富氧2000 m3/h，至11日12:00風(fēng)溫用到1000℃，逐步提高理論燃燒溫度，2月10日22:00-2月11日22:00共出鐵14次，每次出鐵時(shí)間為5~6分鐘，兩次鐵間隔1.5h，確保及時(shí)排出涼渣鐵，達(dá)到加熱活躍爐缸的目的。11日20:45爐缸熱量改善，物理熱上到1480℃，渣鐵流動(dòng)好轉(zhuǎn)，風(fēng)口較為活躍，高爐開始捅風(fēng)口加風(fēng)，開風(fēng)口原則是風(fēng)口活躍，爐溫上行，渣鐵流動(dòng)性好轉(zhuǎn)。恢復(fù)過程中理論風(fēng)速不超240 m/s，實(shí)際風(fēng)速不超310m/s。因恢復(fù)時(shí)間短，2#，3#鐵口區(qū)域不夠活躍，熱量不足，渣鐵難以排放，只能靠1#單鐵口出鐵，恢復(fù)進(jìn)程受阻，因恢復(fù)時(shí)間短7-11號(hào)風(fēng)口又不在鐵口附近，風(fēng)口不活躍，導(dǎo)致無法捅開，至14日停爐前風(fēng)量加到2600 m3/min，送風(fēng)風(fēng)口數(shù)目為21個(gè)，占風(fēng)口總數(shù)的75%，物理熱基本穩(wěn)定在1510℃以上，具備降料面條件。

2.2  降料面前的準(zhǔn)備

    2月14日3：00高爐停止上料，待8：00休風(fēng)時(shí)，料面為4.09米，期間共下料7批，蓋面焦100t，開始降料面前物理熱1518℃，爐渣R=1.08。休風(fēng)后進(jìn)行十字測(cè)溫和布料溜槽的拆除，關(guān)閉漏水冷卻壁的水管，更換漏水小套、中套，檢查水冷齒輪箱的冷卻水，防止往爐內(nèi)漏水，嚴(yán)格做到打水可控。對(duì)爐殼跑風(fēng)開焊處進(jìn)行補(bǔ)焊維修。安裝爐喉霧化打水管并調(diào)試，要求總水量≥120 m3/h，水壓≥1.2Mpa，打水管四個(gè)方向共設(shè)有8根水管，每個(gè)方向均可單獨(dú)控制，實(shí)現(xiàn)停爐過程中對(duì)頂溫的靈活控制，打水管調(diào)試完成后通水，避免插入爐內(nèi)受熱變形彎曲或者堵死霧化孔。調(diào)試爐喉氮?dú)狻⒄羝髩毫Υ笥?.5Mpa，保證停爐期間煤氣安全。在爐頂壓力取樣口處增設(shè)新爐喉煤氣取樣管，引至出鐵廠平臺(tái)，防止堵塞，通氮?dú)夥创担ＷC停爐過程能夠及時(shí)對(duì)爐喉煤氣化驗(yàn)分析。更換3個(gè)料面探尺，增加量程到24米，保證降料面過程中對(duì)料面的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3 降料面停爐過程

3.1  降料面操作

2月14日14：30高爐復(fù)風(fēng)正式開始降料面，料線平均4m。因高爐開爐不久，爐缸狀態(tài)差，負(fù)荷輕，料批小，受頂溫的制約及防止管道出現(xiàn)，最終確定送風(fēng)風(fēng)量為2800 m3/min，風(fēng)溫950℃，控制理論燃燒溫度在2250~2300℃之間。受爐缸風(fēng)口偏堵的影響，下料不均勻，1#料線下料最快，3#料線最慢，料面呈斜坡狀態(tài)，為防止塌料導(dǎo)致煤氣爆震，密切關(guān)注頂壓和頂溫，嚴(yán)格控制風(fēng)量，風(fēng)壓。原則上只要頂溫和煤氣成份可控，風(fēng)量用到最大。

18:00 1#料線9.4m，因料層薄，透氣性好，頂溫難以控制，減風(fēng)到2200 m3/min，降料面速度放緩，22:30隨著老打水系統(tǒng)的投用，頂溫基本控制在330℃，風(fēng)量逐步恢復(fù)到2600 m3/min。

隨著打水量的增加，煤氣中H2含量也逐漸上升，2月14日23：37，1#料線16.33m，煤氣中H2含量為7.8%，從探尺和煤氣分析，料面進(jìn)入爐身下部，為了防止煤氣爆震，控制風(fēng)量到2400 m3/min。2月15日1:00，1#料線18.17m，煤氣中H2含量達(dá)到11.5%，從探尺和煤氣分析得出，料面到達(dá)爐腰。因H2含量接近目標(biāo)管理值，為保證煤氣安全于1：20高爐停止回收煤氣，減風(fēng)壓至74kpa，風(fēng)量1960 m3/min，繼續(xù)降料面。15日4:00，1#料線20.12m，從料尺判斷，料面進(jìn)入爐腹，防止渣皮脫落，風(fēng)量減到1650 m3/min。

5：51高爐休風(fēng)，累計(jì)風(fēng)量1989萬m3/min圖1示，1#料線21.28m，2#料線19.52m，3#料線18.04m。

3.2  煤氣管理

高爐降料面過程中，煤氣的化驗(yàn)分析尤為重要，煤氣成份能間接反映料面的位置。隨著料面的下降，煤氣中CO2含量會(huì)呈現(xiàn)先降后升的趨勢(shì)，標(biāo)志著爐內(nèi)間接還原的結(jié)束，待CO2含量降到最低點(diǎn)即3%~5%時(shí)，料面進(jìn)入爐腰。待料面進(jìn)入爐腹后，隨著直接還原的發(fā)生，CO2含量開始回升。而H2和O2濃度也是煤氣安全的關(guān)鍵參數(shù)，隨著打水量的增加，H2含量逐漸上升，如果過多的水和焦炭反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的水煤氣，極易產(chǎn)生煤氣爆炸，所以打水量的控制和H2濃度管理是降料面過程中的重要環(huán)節(jié)。隨著料面的下降，料層變薄，若不及時(shí)調(diào)整風(fēng)量，會(huì)導(dǎo)致煤氣中O2濃度超標(biāo)，也極易形成爆炸性氣體，O2濃度的管理也是保證安全降料面的重要環(huán)節(jié)，表1和表2分別列出了H2和O2濃度的管理標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)煤氣成分分析料面位置：

（1）H2上升，接近CO2時(shí)，料面在爐身下部。

（2）H2＞CO2時(shí)，料面可能進(jìn)入爐腰。

（3）CO2開始回升，料面可能進(jìn)入爐腹。

3.3  打水量控制

在降料面過程中，打水是整個(gè)降料面過程的主要操作，爐頂打水由主控室專人控制。為了保證爐頂設(shè)備安全和煤氣系統(tǒng)的安全，頂溫要控制在300℃-450℃，最高不超450℃，最低不得小于300℃，氣密箱溫度控制在60℃以下，降料面前，氣密箱冷卻氮?dú)忾_到最大，確保氣密箱溫度在停爐期間保持平穩(wěn)。根據(jù)送風(fēng)參數(shù)，氣密箱溫度，頂溫和煤氣成分合理打水調(diào)節(jié)閥閥位開度，嚴(yán)格控制頂溫最低點(diǎn)方向的打水量，防止因料面偏，積水塌料造成爆炸事故，保證煤氣系統(tǒng)安全。為了確保打水霧化，停爐過程打水以新增霧化系統(tǒng)為主，待能力不能滿足時(shí)，開舊爐喉打水系統(tǒng)降頂溫。本次停爐新增霧化打水量為1515t，舊打水系統(tǒng)打水量為128t。

3.4 出渣鐵管理

降料面期間，原則上安排出鐵3次。因開爐恢復(fù)時(shí)間短，3#鐵口不活，本次停爐主要使用1#，2#鐵口出鐵。第一次出鐵，大約送風(fēng)2h左右出鐵，選用直徑80mm鉆頭開口；第二次鐵結(jié)合理論鐵量，在料面降至爐身下部或爐腰部位時(shí)出鐵；最后一次出鐵在休風(fēng)停爐前0.5h，1#，2#鐵口同時(shí)打開，力爭(zhēng)多出渣鐵，大噴鐵口，直至休風(fēng)。

考慮到高爐開爐不久，爐缸不活，殘余渣鐵較多，為了保證降料面的質(zhì)量，加快了出鐵節(jié)奏，16：46出第一次鐵，出鐵約85t，之后間隔每1.5h出鐵一次，在料線到達(dá)爐身下部時(shí)，共出鐵220t，因渣鐵分離差，隨后出鐵均改出火渣。

4  結(jié)語

（1）本次停爐因開爐不久，通過短期恢復(fù)爐況，克服了爐缸狀態(tài)差，料面偏差大的不利因素，實(shí)現(xiàn)了安全停爐。

（2）本次停爐從14日14:30-15日5:50，用時(shí)15.5h，因爐缸不活，1#料線降到風(fēng)口中心線下部，其余兩個(gè)料線在爐腹中下部。1#料線21.28m，2#料線19.52m，3#料線18.04m。

（3）合理的霧化打水和嚴(yán)格對(duì)煤氣中H2，O2濃度管理是本次安全停爐的關(guān)鍵。

（4）通過計(jì)算理論鐵量，合理安排出鐵節(jié)奏可有效加速降料面的進(jìn)程。

5  參考文獻(xiàn)

[1] 李世杰，楊占海，侯健，郭先燊. 邯鋼8號(hào)高爐快速停爐降料面實(shí)踐[J].煉鐵,2012,31(4):48-50.

[2] 王筱留. 鋼鐵冶金學(xué)（煉鐵部分）[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1991.