李海斌， 高志军 ，李健忠，吕国明

  （山西建龙实业有限公司  山西 运城 043801）

摘要：山西建龙5^#炉南铁口两侧第2段1^#、33^#冷却壁热流强度持续升高，2024年12月25日最高达到16100-16350kcal/（m².h），高炉紧急采取相应的护炉应对措施，确保了2025年1月6日高炉停炉降料面对铁口区域局部浇注前的安全生产。本次停炉降料面采取空料线雾化打水法停炉，1月6日13:28开始降料面，23:13停止煤气回收，1月7日0:00休风停炉降料面结束，用时10h32min，其间无爆震发生，回收煤气时间9h45min，占停炉降料面时间92.56%，回收煤气量占煤气总量97.62%，达到了安全、高效停炉降料面的目的。

关键词：高炉；侵蚀；护炉；降料面；煤气；爆震；回收；休风

5^#炉炉容1080m³，采取无料钟炉顶，料车上料，配置南北出铁场，20个风口，高炉各部位高度尺寸见表1。

表1 高炉各部位高度尺寸

Table 1 Height Dimensions of Various Parts of Blast Furnace

高炉2018年1月11日18:00大修复产至2024年12月已持续运行约6年11个月，其中炉缸铁口区域组合砖不同程度侵蚀，泥包难维护，南铁口侵蚀更严重，其铁口两侧第2段1^#、33^#冷却壁热流强度持续上升，到2024年12月25日热流强度最高达到16100-16350kcal/（m2.h），水温差最高达到1.04℃，炉皮温度最高达到81℃，高炉紧急采取：（1）提焦比、降煤比并优化焦炭结构；（2）休风堵铁口上方1^#、20^#风口，控制冶强；（3）加钒钛矿护炉、南铁口单场使用钒钛炮泥、提升铁口深度等相应的护炉措施，效果明显，保证了在2025年1月6日高炉停炉降料面对铁口区域局部浇注前的安全生产。本次停炉高炉采取空料线雾化打水法停炉降料面，该停炉方法需要注意料面下降过程中炉顶温度和煤气成份变化，避免引发爆震，造成事故发生^[1]。

1 停炉前准备工作

1.1 开风口、停钒钛矿

2024年12月28日5638次南铁口单场开始使用钒钛炮泥，打泥量从4.0格降低到2.8-3.0格，铁口深度从2.60-2.70米涨到2.80-2.90米，高炉出铁时间提高到75-85min，铁口两侧第2段1^#、33^#冷却壁热流强度持续保持下降趋势，到12月30日下降到12000-12500kcal/（m².h）可控安全范围，采取开风口降低炉缸局部风口区域死区影响，为停炉做准备。

（1）11:15开1^#风口；（2）12月31日1:00停止钒钛矿护炉；（3）2025年1月2日12:14开20^#风口。

1.2 停炉料安排

1月6日高炉计划12:00预休风，9:30焦比从350kg/t提高到378kg/t；煤比从165kg/t降到135-140kg/t，炉渣碱度从1.22下调到1.18，炉料结构维持不变。

1.3 布料矩阵调整

高炉正常生产时，风口回旋区上方炉料比较疏松，下料比较快，上部布料平台落点最好在风口回旋区上方是最理想的，上部布料平台落点与下部风口回旋区位置相差比较远，会自动加重中心，高炉布料矩阵持续坚持“打开中心，适度照顾边缘”的思路^[2]，采取中心引流，平台拓宽的布料方式，调整见表2。

表2 矿石、焦炭布料矩阵

Table 2 Ore and Coke Fabric Matrix

焦最大角度40.5°，最小角度29.5°，6个档位，布料14圈，平台宽度11.0°，平均角度35.93°；矿石最大角度41.0°，最小角度33.5°，5个档位，布料12圈，平台宽度7.5°，矿石平均角度37.88°，矿焦角度差1.95°，中心焦炭比例14.3%，减少中心无矿区焦炭比例，改善环带透气性，形成平台+漏斗的布料模式，稳定中心气流，增强炉况稳定性，利于降低炉缸环流。

1月6日高炉下预休风料过程，计划性降低料线，考虑到布料堆尖碰撞炉墙反弹影响以及降料面过程需对炉墙粘结物冲刷，高炉焦矿布料角度同缩，适度疏导边缘，调整情况如下：

（1）10:00开始高炉计划性降料线，焦矿平台按照料线每下降0.5米，同缩1.0°原则执行；

（2）11:20高炉料线降到3.0米（正常料线1.50米），焦矿平台同时缩3.0°；

（3）11:30开始上40吨盖面焦，焦平台比正常缩小4.0°，焦最大角度36.5°，最小角度25.5°，布料档位，布料圈数，布料平台宽度均保持不变，对边缘气流疏导。

1.4预休风

12:18-13:28预休风，更换养护的13^#、18^#风口小套；检查炉顶19.0米机械探尺运行情况。

2  停炉降料面过程控制

1月6日13:28送风降料面，23:13停止回收煤气，1月7日0:00休风停炉降料面结束，用时10h32min，全过程无爆震发生，回收煤气时间9h45min，占停炉降料面时间92.56%，回收煤气量占煤气总量97.62%，达到了安全、高效停炉降料面的目的。

2.1降料面过程喷煤、富氧合理把控

高炉停炉降料面料焦比从350kg/t提高到378kg/t，煤比降到135-140kg/t，停炉降料料面过程还需保持一定时间段喷煤与重负荷料衔接，确保炉缸热量充足，以及为提高喷煤的燃烧效率，还需保持一定的富氧，控制情况见表3。

表3 停炉降料面过程喷煤、富氧控制情况

Table 3 Coal injection and oxygen enrichment control during shutdown and material reduction process

高炉13:28送风降料面后，高炉喷煤量维持在25t/h左右，富氧总量逐步提高到9500-9900m3/h；16:45顶温在350℃左右偏高，停机后富氧，17:00料线14.35米料面在炉身下部，快进入炉腰停喷吹煤，喷吹N₂量从正常喷煤700-800m³/h增加到1500-2000m³/h最大量，有效稀释煤气中O₂、H₂含量；17:20顶温在350℃左右偏高，机前富氧从3400m³/h减至1800m³/h;17:35料线15.33米料面进入炉腰，停机前富氧。

2.2  停炉降料面参数控制

停炉降料面期间风量控制原则：前期尽量使用较大风量，缩短停炉时间，随着料线逐步降低，及时减风稳定煤气流^[3]，本次停炉降料面的全过程无爆震发生、炉顶气密箱温度控制在20.0-24.0℃、其参数控制情况见表4。

表4 停炉降料面参数控制情况

Table 4 Control of Material Reduction Surface Parameters during Shutdown

2.2.1炉顶温度控制情况

本次停炉降料面，没有额外安装炉顶打水装置，只是将正常炉顶的6支雾化打水枪全开，保持最大的59.0m3/h雾化打水量，降料面初期，高炉风量维持在2700-2730m3/min、高炉富氧总量保持在9500-9900m3/h、小时喷煤量在25t/h左右、风温使用在1120-1140℃；随着料线降低，及时对上述参数合理控制，确保炉顶温度在规定280℃-350℃范围，控制情况见图1。

图1 停炉过程风量、风温与顶温控制情况

Figure 1 Control of Air Volume, Air Temperature, and Top Temperature during Shutdown Process

料线在18.50米即料面在炉腹1/2的位置以上时，高炉顶温按照320-350℃进行控制；料线在18.50米以下即料面在炉腹1/2的位置以下时，高炉顶温按照280-300℃进行控制，有效控制高炉爆震发生，确保停炉降料面安全。

2.2.2 顶压控制情况

   在停炉降料面过程，持续采取高顶压操作，降低煤气流速，提高降料面进程，控制情况见图2。

图2 停炉过程热风与顶压控制情况

Figure 2 Control of hot air and top pressure during shutdown process

在停炉降料面过程（高炉切煤气前），保持合理较高顶压操作，高炉顶压与热风压比值保持在0.68-0.75水平，比正常生产时0.55-0.57高，利于降低煤气流速,有效提高停炉降料面进程。

2.3  停炉降料面过程煤气成分控制

整个降料面过程，根据机械探尺、煤气现场分析，风口状态等综合方法判断料面位置^[4]，煤气现场分析对高炉停炉降料面至关重要。高炉提前将煤气快速分析仪设备搬至高炉主控室和煤气人工取样点引出至炉前风口通风的区域，达到了每10-30min现场取样，2-3min出煤气分析结果的停炉降料面的需求，确保停炉过程煤气安全回收。

本次停炉降料面回收煤气必备条件调整为：（1）煤气中O₂控制在2.0%以内^[5]；（2）顶温在280-300℃并无爆震发生；（3）煤气中CO₂控制在15.0%以内。其煤气回收成分见图3。

图3 停炉过程回收煤气中O₂、CO₂控制情况

Figure 3 Control of O₂ and CO₂ recovery from gas during shutdown process

在整个停炉降料面过程中，煤气回收O₂控制在0.20-1.50%达到规定控制要求，23:04 17^#-20^#风口吹空，煤气中CO₂在14.80%，接近规定值15.0%以及鉴于料面陆续进入风口，为确保安全，23:13切煤气。

23:22 2^#-6^#风口吹空；1月7日0:00休风停炉降料面结束，其全过程无爆震发生。

2.4  停炉降料面过程炉温控制情况

炉缸热量充足是炉况稳定的基础，炉温长期维持中下限，塌料或复风易烧坏风口，炉缸不活跃^[6]。炉缸热量充足，对停炉降料面至关重要，1月6日高炉降料面过程炉温情况见表5。

表5 降料面过程出炉温控制情况

Table 6: Temperature Control during the Material Reduction Process

在本次停炉过程，合计出4次铁，炉温基本在0.50-0.65%之间，铁水物理热在1490-1500℃，热量充足，达到停炉降料面控制需求。

3 效果

本次停炉降料面，采取措施得当：1月6日13:28开始，1月7日0:00结束，用时10h32min，全过程无爆震发生,其中：

（1）回收煤气进入到风口区域，减少煤气排空对大气的污染，回收煤气量占煤气总量97.62%，其效益14.72万元；

（2）停炉过程适度保持喷煤13:28送风，17:00停煤，合计喷煤量93吨，节省焦炭效益6.826万元；从而达到了安全、高效的停炉降料面的目的。

4 结论

（1）持续做好炉况稳定顺行，避免停炉前风口破损，停炉降料面过程充分发挥高炉炉顶雾化打水作用，并持续保持炉顶气密箱最大通N₂量和风口N₂喷吹，停煤后N₂调整到最大喷吹量，对取消炉顶额外安装打水枪，缩短或者取消预休风，是可行的，能有效延长煤气回收量。

（2）固定高炉炉顶雾化打水最大量，然后通过减氧、减风、降低风温，控制顶温，料面在炉腹1/2的位置以上时，炉顶温度按照320-350℃之间控制；料面在炉腹1/2的位置以下时，顶温按照280-300℃之间控制，能有效控制高炉爆震发生，同时回收煤气按照O₂≤2.0%、CO₂≤15.0%进行控制，能有效延长煤气回收时间，既降低煤气外排对环境污染，又利于提高停炉降料面进程。

（3）在停炉降料面过程，在料面进入炉腰前保持一定的富氧喷煤，以及在切煤气前，持续保持高顶压操作，顶压与热风压比值按照0.68-0.75控制，能有效提高停炉降料面进程。

参考文献

[1]  吴强,刘晶波. 重庆钢铁炼铁厂高炉安全环保停炉实践[J]. 炼铁, 2022,15(1):15-18.

[2] 郭庆,雷电,干显，等.西昌钢钒1号高炉高效低耗攻关措施[J].炼铁，2024,43（05）:33-38.

[3]董增云,张凯凯等. 石横特钢1#高炉停炉实践[J]. 山东冶金, 2022,12,44(6):7-8.

[4]李海斌,高志军,等. 山西建龙5#炉安全环保平稳经济化停炉实践.四川冶金, 2023,45(02):21-25+30.

[5]周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2005.

[6]刘佳,胡伟,肖国梁,等.衡钢高炉长周期稳顺生产实践[J].金属材料与冶金工程，2024,52（06）:61-64.