武鋼2號(hào)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(hào)高爐采用空料線回收煤氣方法進(jìn)行停爐。通過(guò)停爐前保持穩(wěn)定順行的爐況，在停爐過(guò)程中，采用高頂壓、大風(fēng)量，并通過(guò)合理控制停爐操作參數(shù)和爐頂打水量，來(lái)控制爐頂煤氣中的H₂和O₂含量，實(shí)現(xiàn)空料現(xiàn)過(guò)程無(wú)爆震，并延長(zhǎng)了回收高爐煤氣時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了安全、環(huán)保、快速停爐。

關(guān)鍵詞：高爐、回收煤氣、空料線、停爐

武鋼2號(hào)高爐于2010年12月21日點(diǎn)火開(kāi)爐，高爐設(shè)計(jì)爐容1536m3，因在上代爐齡的基礎(chǔ)上進(jìn)行恢復(fù)性大修，仍然沿用原有的工業(yè)水冷卻系統(tǒng)。高爐投產(chǎn)后，爐況一直保持穩(wěn)定順行，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)保持較好的水平。2014年冷卻壁開(kāi)始出現(xiàn)破損，主要集中在七段勾頭，2015年，七段勾頭損壞趨勢(shì)加大，并向八段發(fā)展。至2016年初，七段勾頭損壞率高達(dá)85%，八段勾頭損壞高達(dá)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(yán)重，七段爐皮經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)溫度高發(fā)紅，被迫進(jìn)行外部打水冷卻。2016年8月26日，武鋼2號(hào)高爐按去產(chǎn)能計(jì)劃，正式停爐。

1 停爐前的準(zhǔn)備

為確保安全、順利停爐，對(duì)停爐前各項(xiàng)工作進(jìn)行了認(rèn)真準(zhǔn)備。

1.1 爐頂打水系統(tǒng)準(zhǔn)備

2號(hào)高爐原有的打水系統(tǒng)打水能力僅120t/h，且部分打水管道已經(jīng)堵塞。為了確保停爐過(guò)程中打水能力滿足要求，并進(jìn)一步改善打水的霧化效果，對(duì)爐頂打水系統(tǒng)進(jìn)行全面改造，適當(dāng)加大爐頂打水主管道管徑，并配置兩臺(tái)增壓泵（一用一備），使?fàn)t頂最大打水能力可達(dá)到180m3/h。同時(shí)，對(duì)爐頂打水噴頭進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，采用六個(gè)霧化打水噴頭環(huán)向均勻分布于爐喉，對(duì)每個(gè)打水頭單獨(dú)安裝電動(dòng)閥，并實(shí)現(xiàn)主控室手動(dòng)閥操作控制。電動(dòng)閥設(shè)置正、反向兩個(gè)按鈕，通電動(dòng)作，斷電停止，確保操作過(guò)程中能自如調(diào)整閥門(mén)開(kāi)度來(lái)控制爐頂打水量。

1.2 停爐前的操作調(diào)整。

2016年8月24日，開(kāi)始使用Mn礦，加入量為600kg/批(礦批26.6t)，堿度由原來(lái)的1.15下調(diào)至1.10。焦炭由原來(lái)的干濕混上改為全干焦冶煉，為了保持兩股氣流的穩(wěn)定，中心焦相應(yīng)由3環(huán)減至2環(huán)。用Mn礦后，鐵水中Mn含量由原來(lái)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(jiàn)表1）。

表1 Mn礦洗爐前后爐底溫度對(duì)比

另外，正常生產(chǎn)時(shí)，鐵口角度為10.5°為了確保停爐過(guò)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(diào)至12.2°。

2 空料線停爐

2.1上停爐料

24日23：30,開(kāi)始全焦冶煉，焦炭負(fù)荷3.5,同時(shí)理論堿度進(jìn)一步下調(diào)至1.05,并于24：00以海南代燒結(jié)12t。

25日1：30開(kāi)始上停爐料，調(diào)輕焦炭負(fù)荷至2.5，中心焦由2環(huán)減至1環(huán)。由于2號(hào)高爐是用料車(chē)上料，最大焦批只能達(dá)到7t，焦炭負(fù)荷2.5是，焦批為10.4t，在上料過(guò)程中，采取以每?jī)膳�料加一次凈焦的方式�?lái)補(bǔ)足焦批。根據(jù)冶煉周期計(jì)算停爐料共需加料43批，按要求對(duì)料槽進(jìn)行備料，確保小休風(fēng)前，停爐料正好到達(dá)風(fēng)口區(qū)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(jìn)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(fù)荷不變。7：30開(kāi)鐵口準(zhǔn)備小休風(fēng)時(shí)，因公司煤氣嚴(yán)重不足，煤氣平衡困難，高爐小休風(fēng)時(shí)間推遲。8：30堵口后，于9：20開(kāi)鐵口，10：40才按正常程序休風(fēng)，爐頂點(diǎn)火趕荒煤氣。休風(fēng)時(shí)料線3.5m。期間上停爐料累計(jì)54批，并于最后上7t凈焦蓋住料面。最后一次鐵時(shí)，停爐料已經(jīng)下達(dá)。最后兩次鐵水爐渣主要成份見(jiàn)表2。

表2 小休風(fēng)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(kāi)始送風(fēng)，14：30,風(fēng)量恢復(fù)至2250m3/min，頂壓恢復(fù)至0.185MPa，壓差0.100MPa，O2用3000m3/h。隨著料面下降，根據(jù)風(fēng)壓變化情況，適當(dāng)增加風(fēng)量，至15：30，風(fēng)量加至2750M3/min。

在降料面過(guò)程中，每半小時(shí)通過(guò)人工取樣對(duì)煤氣成份進(jìn)行分析。并安排專人負(fù)責(zé)爐頂打水控制。根據(jù)爐頂溫度、氣密箱溫度情況適時(shí)進(jìn)行爐頂打水，根據(jù)上升管四個(gè)點(diǎn)的溫度變化情況，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)部位霧化頭的電動(dòng)閥，使上升管四個(gè)點(diǎn)的溫度均控制在350-450℃范圍。具體降料面過(guò)程中爐頂溫度控制參考見(jiàn)表3。

表3 降料面過(guò)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(nèi)。O2含量約0.3%左右。參數(shù)控制上，持續(xù)保持風(fēng)量在2750m3/min以上，隨著料線的不斷降低，風(fēng)壓逐漸下降，操作上適當(dāng)降低頂壓，同時(shí)降低對(duì)壓差的控制。降料面過(guò)程中各操作參數(shù)控制見(jiàn)表4。

表4 降料面過(guò)程中各參數(shù)控制情況

16:30，取樣檢測(cè)發(fā)現(xiàn)爐頂煤氣中H2%、O2%含量突然上升，分別達(dá)到5.5%和1.2%，對(duì)風(fēng)口區(qū)域進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)10#風(fēng)口損壞，立即停O2，并對(duì)損壞風(fēng)口進(jìn)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(shí)，將壓差控制由0.090MPa降至0.080MPa，此時(shí)，風(fēng)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(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)14#風(fēng)口損壞。對(duì)其進(jìn)行閉水操作后，H2%降至0.31%。同時(shí)，將壓差進(jìn)一步降低至0.070MPa控制，此時(shí)風(fēng)量2750m3/min，頂壓0.170MPa,料線11.56m。

17:25,開(kāi)鐵口出鐵，風(fēng)量2750m3/min，Pk0.168MPa，壓差0.070MPa。18：25鐵口噴，堵口。

18:30，料線達(dá)到14.53m時(shí)，兩個(gè)探尺均被燒壞，后繼料線通過(guò)燃燒的焦炭量來(lái)估算。

同時(shí)，隨著爐料的繼續(xù)下降，料層越來(lái)越薄，有小管道產(chǎn)生。20:00，當(dāng)料線達(dá)到17m左右時(shí)，爐頂H2%含量上升到10%左右，逐漸減風(fēng)至2300m3/min，同時(shí)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(dāng)控制打水量，并相應(yīng)減風(fēng)，降低壓差控制，維持H2%在10-12%。

20:40開(kāi)第二次鐵口。直至休風(fēng)前將鐵口堵上。

22:00,爐頂煤氣中CO2%出現(xiàn)拐點(diǎn)，有較明顯的上升。22:30達(dá)到了8.98%，表明爐料已經(jīng)降到了爐腹,估算料線約21m左右。

23:00,煤氣分析中H2%含量達(dá)到13.14%，高爐于23:10開(kāi)放散、切煤氣。后將風(fēng)量加至2400-2500m3/min。27日2:00,煤氣中氮?dú)夂�量上升�?1.84%，觀察到風(fēng)口變暗，部分風(fēng)口已經(jīng)開(kāi)始掛渣，2:30煤氣中氮?dú)膺_(dá)到70.14%，判斷料面已降至風(fēng)口以下，逐步減風(fēng)，3:10休風(fēng)，空料線完畢，歷時(shí)13小時(shí)。停爐降料面過(guò)程中爐頂煤氣成份變化如圖1所示。

3 停爐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

通過(guò)采用空料線回收煤氣法停爐，共歷時(shí)13h，回收煤氣9h，極大的縮短了停爐時(shí)間。在停爐過(guò)程中，因?qū)Υ蛩�及壓差等關(guān)鍵參數(shù)的較好控制，全程未發(fā)生爆震，停爐非常成功。在停爐過(guò)程中，有以下幾點(diǎn)值得借鑒。

（1）停爐前特護(hù)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(fēng)口上方位置均出現(xiàn)大面積發(fā)紅現(xiàn)象，表明這些位置爐皮工作狀況極其惡劣。由于在特護(hù)期間爐皮打水充分，有效避免了這些位置發(fā)生開(kāi)裂、燒穿等事故，為安全順利停爐打下了基礎(chǔ)，且直至停爐前爐況穩(wěn)定，順行較好。

（2）在上停爐料期間各參數(shù)控制合理。以每?jī)膳�加一次凈焦的方式補(bǔ)充焦批，使料層能夠均勻、合理分布，同時(shí)，通過(guò)控制合理的壓差，均衡爐內(nèi)氣流分布，保持了較好的爐況，也減少了停爐過(guò)程中出現(xiàn)管道行程的機(jī)率，為安全順利停爐創(chuàng)造了良好的條件；小休風(fēng)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(dòng)性。如果按原計(jì)劃8:00的鐵休風(fēng)，停爐料共43批正好到達(dá)風(fēng)口，小休風(fēng)前ω[Si]0.6%，將更有利于停爐過(guò)程中渣鐵排放

（3）停爐料計(jì)算準(zhǔn)確。停爐料理論鐵量680t，實(shí)際出鐵619.9t,再加砂口鐵20t，共640t鐵�？紤]到空料線后，爐缸焦炭上浮，死鐵層鐵容鐵量增加，基本與實(shí)際相符。

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

（5）霧化打水裝置使用得當(dāng)。爐頂打水霧化裝置的六個(gè)水頭霧化效果很好，且能夠單獨(dú)水量控制，能較準(zhǔn)確地控制打水量和打水部位，使?fàn)t頂煤氣成份中的H2%及O2%含量得到了有效控制。在整個(gè)空料線過(guò)程中，沒(méi)有發(fā)生明顯的爆震現(xiàn)象，為空料線降料面的安全提供了保障，并有利于長(zhǎng)時(shí)間維持大風(fēng)量作業(yè)，增加煤氣回收，加快降料面過(guò)程。

（6）回收煤氣時(shí)間長(zhǎng)。本次停爐歷時(shí)13h，回收煤氣時(shí)間達(dá)9h，在空料線過(guò)程中，煤氣分析中H2%曾一度達(dá)到了11%，接近設(shè)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(jiān)持煤氣回收， 22:30，煤氣分析中H2%已達(dá)到12.95%，O2%僅0.06%，仍未發(fā)生爆震現(xiàn)象。這也證明了，當(dāng)煤氣分析中O2%含量控制較低時(shí)，H2%含量達(dá)12%仍可認(rèn)為處于安全范圍內(nèi)。在降料面后期,煤氣分析H2%達(dá)到13.14%，料面已到達(dá)爐腹下部，為確保安全，開(kāi)放爐頂放散閥，中止煤氣回收。

（7）停爐過(guò)程及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)口損壞并有效處置。在空料線前期，先后發(fā)現(xiàn)10#、14#風(fēng)口損壞，由于發(fā)現(xiàn)及時(shí)，并合理閉水，直至停爐，有效避免了因壞風(fēng)口向爐缸漏水導(dǎo)致的煤氣成份中H2%含量大幅升高。同時(shí)，也警示在停爐過(guò)程中，要密切關(guān)注風(fēng)口等冷卻設(shè)備狀況，發(fā)現(xiàn)異常必須及時(shí)、有效處置，避免對(duì)空料線過(guò)程造成影響。