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方大九钢3号高炉降料面停炉操作及技术措施

放大字体  缩小字体 发布日期:2024-01-24  作者:黄卫 徐彬 彭秋生  浏览次数:1978
 
核心提示:摘要:对九江萍钢3号高炉降料面停炉操作进行了总结,并阐述了安全快速停炉的各项技术措施。停炉过程中,采用了炉内爆震预控技术、煤气高效回收、高风量与高顶压的综合使用等技术,顺利地首次实现煤气全回收,准确将料面降至风口以上2.0米位置,整个过程历时12h36min,认为在降料面的前期应尽量维持较高风量,并适当富氧;根据料面降低位置及时调整炉顶压力,可以维持在相对较高的水平。 关键词:中型高炉;降料面停炉;煤气全回收;炉顶温度
 方大九钢3号高炉降料面停炉操作及技术措施

黄卫 徐彬 彭秋生

(九江萍钢钢铁有限公司)

摘要:对九江萍钢3号高炉降料面停炉操作进行了总结,并阐述了安全快速停炉的各项技术措施。停炉过程中,采用了炉内爆震预控技术、煤气高效回收、高风量与高顶压的综合使用等技术,顺利地首次实现煤气全回收,准确将料面降至风口以上2.0米位置,整个过程历时12h36min,认为在降料面的前期应尽量维持较高风量,并适当富氧;根据料面降低位置及时调整炉顶压力,可以维持在相对较高的水平。

关键词:中型高炉;降料面停炉;煤气全回收;炉顶温度

九钢3号高炉(1780m³)采用软水密闭循环冷却方式。第二代炉龄于2013年2月9日点火开炉,停炉前2022年6月TE0912-2(插入深度150mm)最高温度达到550.5℃,2022年7月TE0906-2(插入深度150mm)最高温度达到828.8℃,同时从2019年起风口以上冷却壁水管陆续出现破损,截止2022年7月25日停炉前,共破损46根水管,涉及22块冷却壁,不仅影响高炉的正常操作和主要经济技术指标的优化,而且还存在重大的安全风险。因此,决定对3号炉进行停炉大修。

1  停炉操作

7月25日13:30,3号高炉开始下休风料,18:00进行预休风,为降料面进行各项准备工作,预休风前料面按6.0米控制。21:30复风降料面,于26日5:36顺利停炉。

⑴停炉前的准备工作。停炉前的操作思路主要是确保炉况稳定顺行,主要包括制度调整、参数调整和预休风检修。

①炉况调整。为了保证顺利完成高炉降料面工作,炉况调整思路主要是确保炉况稳定顺行,清除炉墙粘结物和炉缸顺利放残铁。参数控制铁水[Si]0.4-0.6%、[S]0.020-0.030%,物理热1500-1520℃,预休风前6天高炉主要操作参数见表1。

表1 九钢3号高炉主要操作参数

日期

风压,KPa

风量,m³/min

顶压,KPa

压差,KPa

风温℃

富氧

率,%

[Si] ,%

[S],%

[Ti],%

R2

7月20日

400

3983

232

168

1146

2.16

0.44

0.03

0.15

1.21

7月21日

398

3991

232

166

1152

2.35

0.45

0.03

0.15

1.20

7月22日

396

3886

232

164

1152

2.29

0.45

0.03

0.15

1.20

7月23日

392

3975

225

167

1146

1.98

0.47

0.03

0.15

1.19

7月24日

390

3999

225

165

1148

1.93

0.41

0.03

0.14

1.17

7月25日

386

3964

221

165

1134

1.75

0.58

0.03

0.16

1.14

②制度调整。18日,高炉停止使用1.0%的高钛球,高炉钛负荷由12kg/t降低到8.8kg/t,[Ti]由0.23%降低到0.18%。19日,上部长期疏松边沿的料制,矿石矩阵由36/2 34/3 31/3 28/2改为34/3 31/4 28/3,以发展边沿气流冲刷炉墙粘结物。24日,高炉开始降低焦炭负荷,由4.80逐步降到4.10,配料碱度R2由1.22逐步降到1.12,以改善渣铁流动性。停炉前一天,停止使用焦丁。

20日,捅开长期堵死的12、13号风口,实现全风口送风作业,进风面积由0.2493㎡提高到0.2701㎡,风速为260-270m/s,鼓风动能为115-125KJ/s;全开风口后可以有效地清理长期堵风口区域上方炉墙的粘结物。

③预休风检修。25日18:00-21:30安排预休风检修,进行各项停炉前工作的实施与确认。休风后快速更换破损的风口小套,及时关闭漏水的冷却壁,并准备好水管,复风后闭水区域炉壳外部打水冷却。将炉顶原有的8个水喷头更换为6个雾化喷头,保留2个原有喷头,以确保打水量。检查2号探尺齿轮箱,确保能够放到24.0米。

⑵降料面停炉过程。主要包括降料面和炉外渣铁排放。

①停炉料的组成见表2

表2 九钢3号高炉停炉料组成表

料段

负荷

批数

矿石配比

体积(M3)

煤比

焦比

镁铝比

生铁含锰

核算碱度

核算炉温

渣比

湿焦批

矿批(t)

第Ⅰ段

2.8

20

77%机烧+15%铜陵球+8%联达球+0.65硅石+0.3t白云石

724.6

45

606

0.59

0.65

1.05

1

428

13.3

35

第Ⅱ段

1.8

15

75%机烧+15%铜陵球+10%联达球+0.70硅石+0.6t白云石

469.2

0

942

0.56

0.65

0.94

1.5

449

13.59

23

第Ⅲ段

盖面焦

净焦50吨

78.18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

②炉顶煤气成分及温度控制基准

整个降料面停炉过程中,严格控制煤气中含H2量和O2量,要求H2<10%,最高不大于12%;O2<2%,当炉顶温度300℃时为1.8%,600℃以上时为0.8%,[1]。为了确保炉顶设备安全和炉况的稳定顺行,要求炉顶温度控制在 200℃-400℃,最高不得超过 400℃,最低不得小于200℃,气密箱温度<70℃、布袋入口温度<260℃。具体操作见表3。

 

表3 九钢3号高炉停炉主要操作操作参考表

目标H2<10%,条件H2<10%,最高不大于12%,O2<1.0%。

措施 漏水情况必须确认

炉顶温度升高,H2<10%,最高不大于12%,O2<1.0%。

增加炉顶打水量,如果水量开到最大则减风。

炉顶温度升高,H2>10% ,最高不大于12%,O2<1.0%。

减风减水

炉顶温度升高,风量降低,水量最大或H2>10%(最高不大于12%),O2<1.0%。

降低风温

H2>10%(最高不大于12%),炉顶温度可以接受,O2<1.0%。

减打水量

炉顶煤气中出现氧气或崩料,O2<1.0%。

减风

悬料,O2<1.0%。

坐料并重新送风

如休风后,应尽量不打水,炉顶温度应低于315℃,O2<1.0%。

减打水量

③降料面过程。25日预休风检修完成后,21:30开始送风降料面,因预休风前已经逐步降低料面,复风后探尺起始位置8.6米。在降料面过程中,风量降低与炉顶打水保持动态匹配,严格控制煤气中O2和H2含量,通过煤气在线和取样分析相结合,实时调整风量与打水量,以确保炉顶煤气成分和温度符合目标要求。因3号高炉只有两个机械探尺且没有雷达探尺,料面深度采取理论计算与探尺实测相结合的方式,根据历次降料面经验结合正常生产的吨铁风耗及燃料比,降料面过程的吨焦耗风量取3500m³。

在降料面初期尽量使用较大的风量(3300-3500m³/min),同时适当进行富氧(4000-5000m³/h),保持与风量配比的顶压,有利于加快冶炼进程缩短降料面时间。随着降料面进行,炉内料柱高度逐步降低阻损减小,容易出现管道行程等异常炉况,并且为了控制顶温超标而不断增加打水量,会大幅度增加炉内发生爆震的概率,因此在H2接近10%时,合理的控制是逐步降低风量并减少打水量。同时为防止O2超标,在O2接近0.95%料面降至炉身下部时,停止富氧。由于环保压力不允许进行放散降料面,同时如果大量充N2虽然可以确保煤气成分合格,但此时煤气热值几乎为零,可能会造成烧结、加热炉、发电等煤气用户熄火,引发较大的安全隐患,另外剩余焦炭还可以回收重新入炉,因此降料面目标为降到风口以上2.0m(21.0m)。26日4:10放探尺测料面为18.7m,这次放尺造成探锤掉无法再使用。5:30理论计算料面已经降到21.0米,5:36按程序休风。休风后实测料面21.5m,达到目标料线。操作参数见表4。

表4 九钢3号高炉停炉主要操作操作参考表

时间(hh:mm)

风量   (m³/min)

风量(m3)

累计风量   (m³)

风压   (Kpa)

风温(℃)

顶压(mpa)

顶温     A       ℃

顶温     B       ℃

顶温     C       ℃

顶温     D      ℃

平均顶温

布袋入口温度

打水流量(t/h)

十字测温流量(t/h)

右探尺(米)

最深料线

理论计算料线

22:10

3385

101550

101550

245

1043

140

243

232

219

313

252

243

90

 

 

0

8.6

22:40

3381

101430

202980

244

1034

145

288

285

364

355

323

275

106

 

9.88

9.88

9.9

23:10

3330

99900

302880

249

1015

155

283

276

330

351

310

270

108

 

 

0

11.2

23:40

3050

91500

394380

225

935

150

306

286

328

372

323

281

108

 

12.8

12.8

12.3

0:10

2950

88500

482880

215

860

154

338

303

300

351

323

282

108

 

 

0

13.3

0:40

2860

85800

568680

210

836

153

357

320

300

332

327

285

108

 

 

0

14.1

1:10

2860

85800

654480

175

800

113

392

340

304

333

342

298

108

 

 

0

15.03

1:40

2780

83400

737880

150

818

92

395

308

286

348

334

294

112

 

15.5

15.5

15.7

2:10

2720

81600

819480

133

817

75

413

326

280

337

339

297

113

 

 

0

16.6

2:40

2550

76500

895980

113

811

55

420

331

280

332

341

296

115

 

 

0

17.3

3:10

2550

76500

972480

111

802

50

435

350

305

360

363

300

115

 

17.6

17.6

17.9

3:40

2300

69000

1041480

95

795

45

222

226

209

232

222

208

115

 

 

0

18.5

4:10

2300

69000

1110480

92

786

41

288

201

183

288

240

222

88

 

18.7

18.7

19.2

4:40

2300

69000

1179480

96

776

47

336

316

280

315

312

269

115

 

 

0

19.8

5:10

2300

69000

1248480

93

765

48

341

302

313

363

330

281

115

 

 

0

20.5

5:40

2300

69000

1317480

0

755

8

423

427

430

430

428

 

 

 

 

0

21.2

整个降料面过程共耗时12h36min,累计消耗风量131.75万m³,炉顶共打水880t,全程回收煤气,共177.86万m³。整个停炉过程煤气流比较稳定,压量关系比较平稳,无明显爆震发生。整个过程如图1

图1 九钢3号高炉停炉过程图

 

图片1 

④炉外渣铁排放。预休风结束后,21:30复风降料面,23:00打开东铁口出铁,第一炉铁水[Si]0.82%,物理热1469℃,前期因风压、顶压都比较高,出铁流速比较正常,随着风压、顶压和煤气利用率降低,铁水物理热和流速都逐步降低,26日1:03来风堵口。2:30先后打开东西两边铁口出铁,铁水流速比较慢,一直出至休风。整个降料面过程共出铁595吨,实际出铁量与停炉料的理铁基本一致。降料面停炉过程出铁参数见表5。

表5 九钢3号高炉停炉出铁主要参数表

出铁情况

打开时间

来渣时间

堵口时间

铁量(t)

Si       (%)

Mn      (%)

S      (%)

碱度

铁水温度℃

铁口

23:00

23:20

1:03

350

0.824

0.66

0.031

1.1

1469

2:30

2:55

 

145

0.885

0.62

0.024

1.1

1458

西

2:40

3:20

 

100

 

 

 

 

 

2  停炉主要技术措施

⑴炉内爆震预控。尽可能减少或杜绝炉内爆震是整个降料面停炉的关键所在,为有效抑制炉内爆震,关键是控制煤气成分,要求H2<10%,O2<1.0%,其中O2含量关系到整个煤气管网的安全尤为重要。

①改进提高炉顶打水系统雾化效果,使水雾化后充分与煤气接触,有效地降低炉顶温度,同时大大减少水滴与炙热的焦炭接触,从而大大减少了H2的产生量,有效控制产生爆炸性气体。另外也减少了原来比较集中水柱跟融熔状态的渣铁接触,可以有效预防重新在炉腹部位粘结物。

②确定合理的降料面目标。传统打水降料面在降到炉身下部后,都是采取放散煤气。由于近期环保严格管控不允许进行放散煤气降料面停炉,特别是料面降到炉腹接近风口区域时,必然会出现O2造成不能继续回收煤气,虽然可以大量充N2虽然可以确保煤气成分合格,达到全程回收煤气的目标,但此时煤气热值几乎为零,进入管网后会造成烧结、加热炉、发电等煤气用户熄火,给其他系统造成较大的安全隐患。因此此次降料面目标定为降到风口以上2.0米。从开始降料面即采取煤气在线和取样分析相结合,严格控制煤气中的O2<1.0%,当O2超标达到1.0时,休风停止降料面。整个降料面过程的H2和O2见表6和图2

表6 九钢3号高炉停炉煤气成分表

煤气取样成分分析(%)

时间

H2

CO2

O2

CO

N2

22:05

2.77

7.54

0.92

30.09

56.16

23:05

4.8

5

0.75

34.08

50.72

0:05

7.15

4.06

0.96

34.16

49.91

1:05

8.06

3.17

0.89

33.76

50.12

1:45

8.69

4

0.81

32.24

50.07

2:30

9.5

4.16

0.95

27.89

51.68

3:23

9.2

4.62

0.95

27.04

52.8

4:15

6.06

4.14

0.88

27.4

57.61

4:50

7.2

3.6

0.4

24.2

62

5:10

4.27

7.2

0.4

16.4

71.33

5:30

3.47

8

0.98

11

76.13

图2 九钢3号高炉停炉煤气成分趋势图

图片2 

⑵料面深度判断实测和计算相结合。3号炉只有两个机械探尺,只有一个可以放到24.0米,而且在料面降到炉深下部以后,每次放尺时间长、料面温度高,以往每次几乎降料面到后期,探尺锤都掉了,造成无法放尺和判断料面深度。这次采取实测和计算相结合来判断料面深度,根据以往几次降料面经验,初期吨焦耗风量选取为3200m³,根据实测料面深度不断修正耗风量,逐步调整到3200m³/t,26日4:10放尺后出现故障,检查发现为探尺锤掉,后面完全依靠计算判断深度,5:30计算料面已降到21.2米,达到目标。

3  停炉总结

⑴合理安排停炉料。通过总结历次停炉经验和参考武钢、涟钢高炉降料面方案,合理安排停炉料的负荷、碱度、盖面焦,确保了整个停炉过程(包括炉缸放残铁)渣铁热量充沛、流动性良好。

⑵停炉全过程回收煤气。本次降料面通过改造炉顶打水雾化效果、煤气在线与取样检测相结合、严格控制煤气成分和精心操作等预控措施,降料面全程煤气成分合格、无明显爆震,达到全过程回收煤气,增加回收煤气170余万立方,实现安全、环保目标的同时增加了经济效益。

⑶维持较大风量和较高顶压快速停炉。整个降料面过程中,高炉维持较大风量和较高顶压,特别是初期适当富氧,有力加快冶炼进程,最终本次降料面共历时12h36min,顺利将料面降到风口上沿2.0米,实现了快速停炉。

⑷炉墙表面清理效果良好。通过提前捅开风口全风口作业、疏导边缘气流冲刷炉墙、改造炉顶打水等措施,尽量减少炉墙粘结物。停炉后进入炉内观察,炉墙表面整体较干净,基本上没有粘结物,这样不仅有利于安全停炉,也加快高炉检修进度。

参考文献

[1]  周传典,等.高炉炼铁生产技术手册, 2002版 2018重印,冶金工业出版社.

 
 
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