6#高爐空料線放殘鐵安全停爐生產(chǎn)實(shí)踐

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6 高爐空料線放殘鐵安全停爐生產(chǎn)實(shí)踐勾旭（本鋼煉鐵廠遼寧本溪117000）摘要：本鋼6 高爐(2850m3)于 2018 年 7月1日采用回收煤氣、爐頂打水降溫空料線將料面降到風(fēng)口中心線，并成功利用軟…

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6#高爐空料線放殘鐵安全停爐生產(chǎn)實(shí)踐

勾旭

（本鋼煉鐵廠遼寧本溪 117000）

摘要：本鋼6#高爐(2850m³)于 2018 年 7月1日采用回收煤氣、爐頂打水降溫空料線將料面降到風(fēng)口中心線，并成功利用軟探尺、爐頂和除塵器煤氣 CO₂ 曲線相結(jié)合準(zhǔn)確判斷料線深度和料面位置，并且成功實(shí)現(xiàn)安全放殘鐵，整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)了安全、順利、快速停爐。

關(guān)鍵詞：高爐；停爐；空料線

Production Practice of Safe Stopping with Lowering Stock line of No.6 BF in BX STEEL

Gou Xu

(Iron making plant,BX STEEL,Ben xi Liao Ning 117000)

Abstract: Through recovering Gas, lowering stock-line to tuyere centre line with water cooling furnace,successfully make use of soft stock-line, combining with the CO2 curve of the roof and dust gas and accurately judging the stock-line depth and the position of charge level. The whole process realize safe, smooth and fast blow-down; The BF successfully made a certain with detailed, careful blowing-in solution.

Keywords：blast furnace；blowing-down；lowering stock line

1 前言

高爐停產(chǎn)或大修，要經(jīng)過一個(gè)停爐過程。高爐停爐方法分為填充法和空料線法兩種。填充法是在決定高爐停爐時(shí)停止上料，當(dāng)料面下降時(shí)，用石灰石、碎焦或高爐渣填充，這種停爐方法安全，但停爐后爐內(nèi)清除工作繁重，需要耗費(fèi)大量人力、物力和時(shí)間，很不經(jīng)濟(jì)，所以高爐停爐一般選擇空料線法停爐�？樟暇€法就是在高爐停爐過程中停止向爐內(nèi)裝料，采用向爐內(nèi)打水控制爐頂溫度，當(dāng)料面降到風(fēng)口以下后休風(fēng)。在空料線過程中，因料面降到一定深度后煤氣中的氫氣、氧氣含量會升高，當(dāng)達(dá)到一定濃度后，加上煤氣溫度高，就可能發(fā)生爆炸，所以這時(shí)煤氣不能再回收，必須向大氣中進(jìn)行放散，但由于高爐煤氣有毒，含塵量又高，處理不好，極易造成大氣環(huán)境污染。2018年7月1日本鋼6#高爐停產(chǎn)，通過制定空料線停爐方案，精心控制停爐過程，對煤氣中N₂、H₂、CO、CO₂及O₂含量進(jìn)行監(jiān)控以便采取措施，實(shí)現(xiàn)了安全停爐，并積累了較為寶貴的高爐停爐經(jīng)驗(yàn)。

2 停爐前的準(zhǔn)備工作

2.1 原燃料準(zhǔn)備

根據(jù)爐況調(diào)整及停爐要求,對入爐原料進(jìn)行全分析；加強(qiáng)燒結(jié)礦、球團(tuán)礦成分和成品粒級管理；停爐原燃料主要成分見表1。

表1 原料物化性質(zhì)

Tab.1 Raw material physico-chemical property

種類	TFe	Mn	CaO	SiO₂	R	MgO	FeO	S	P	Al₂O₃	堆比重
燒結(jié)	56.5		10.53	5.24	2.118	2.01	9.71	0.02		0.69	1.837
馬球	65.0		0.54	6.18	0.087		0.39				2.239

2.2 制作長探尺、爐頂霧化噴水裝置等

（1）根據(jù)停爐降料面需要，安裝打水管共計(jì)八根；其中四根打水管內(nèi)徑2.0寸、爐內(nèi)長度4.0m，每根從前端開孔，開孔長度3.0m，圓周均勻交錯(cuò)開6排孔，孔距100.0mm，孔徑5.0mm，前段做成扁嘴向下傾斜45°，縫隙≤1.0mm，此四根打水管用法蘭盤安裝在爐頂十字測溫處。另四根打水管直徑1.0寸，爐內(nèi)長度2.5m，每根從前端開孔，開孔長度1.0m，圓周均勻交錯(cuò)開4排孔，孔距100.0mm，孔徑5.0mm，前端封死，安裝在爐頂打水管處。打水管要做好揚(yáng)水試驗(yàn)，要求每個(gè)打水管單獨(dú)用閘板閥門控制，總管安裝閘板閥門控制。

（2）做好兩個(gè)爐頂放散閥改為機(jī)械控制開啟裝置準(zhǔn)備工作；要求準(zhǔn)確計(jì)算一個(gè)控制壓力≯120KPa，另一個(gè)控制壓力≯115KPa預(yù)休風(fēng)時(shí)安裝。空料線時(shí)若爐頂壓力大于115KPa時(shí)，放散閥能自動(dòng)開啟放散，壓力下降后能自動(dòng)關(guān)閉。切斷煤氣放散后，放散閥不能出現(xiàn)意外關(guān)閉現(xiàn)象。

（3）本次空料線操作必須保證冷卻壁不能漏水，對已改工業(yè)水冷卻壁掐死，并在高爐各層平臺加裝8～10根打水管，做好打水措施，空料線期間盡量減少爆震。

（4）預(yù)休風(fēng)前末次鐵的鐵口換用低強(qiáng)度無水炮泥堵鐵口，以保證空料線過程中出鐵時(shí)鐵口易開。

（5）根據(jù)預(yù)空料線所需要原燃料量，提前控制好礦槽、焦槽槽位；休風(fēng)前一天保留兩個(gè)焦槽和三個(gè)礦槽保產(chǎn)，爭取休風(fēng)時(shí)料倉空，確保開爐裝料質(zhì)量。休風(fēng)前做好煤粉噴吹計(jì)劃并按計(jì)劃要煤確保預(yù)休風(fēng)前一個(gè)周期煤粉罐吹空。

3 停爐前爐況調(diào)整

3.1 配料及熱制度和造渣制度選擇

6#高爐爐役末期一直采用釩鈦礦護(hù)爐，為保證空料線何放殘鐵順利進(jìn)行，6#高爐提前改變物料結(jié)構(gòu),提前15天停加釩鈦礦，縮小礦批，如表2；根據(jù)本鋼以往停爐經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合6#高爐爐況和風(fēng)溫使用情況,變料前期減輕焦炭負(fù)荷,后期負(fù)荷逐漸增加。風(fēng)溫根據(jù)爐溫情況調(diào)劑,控制在1120℃, 以控制爐溫在合適的范圍內(nèi),爐渣堿度R控制在1.20±0.02。

表2 休風(fēng)前調(diào)整爐料結(jié)構(gòu)

Tab.2 Adjustment of burden structure before blast stoppage

燒結(jié)礦

馬球

釩鈦礦

塊礦

焦丁

焦批重

/礦批重

煤量

/料批

干焦比/綜合焦比/燃料比

堿度/〔Si〕

2.4

14.8/74

37/5.75

325/496/533

1.22/0.5

2.4

14.8/74

37/5.75

323/495/530

1.20/0.5

3.2 爐況調(diào)整及控料線

為穩(wěn)定爐況,改善渣鐵流動(dòng),達(dá)到安全停爐的目的,減輕焦炭負(fù)荷,控制〔Si〕0.6～0.7%，嚴(yán)防爐況出現(xiàn)高溫、高堿及爐涼。并且根據(jù)爐況和實(shí)際爐溫，預(yù)休風(fēng)前一個(gè)冶煉周期為全焦冶煉，降低焦炭負(fù)荷如表3；降低焦炭負(fù)荷的主要目的是空料線過程中煤氣利用下降，確保爐溫充足，輕負(fù)荷爐料下達(dá)爐缸后,根據(jù)爐溫和順行情況,停止噴煤,開始控制上料批數(shù),逐步降低料線；根據(jù)爐況和下降料面情況，按照計(jì)劃開始預(yù)休風(fēng)。

表3.全焦?fàn)t料結(jié)構(gòu)

Tab.3 Full coke furnace charge structure

料單	燒結(jié)	馬球	焦丁	焦批	煤量/料批	干焦比/綜合焦比/燃料比	堿度/[Si]
變料前	53	19	2.4	15.6	34/5.875	346/500/ 531	1.20/0.5
變料后	29	17	2.4	15.8	0/6.5	542/ 604/ 632	1.15/1.5

3.3 裝料制度調(diào)整

為確保爐況順行,裝料制度采用發(fā)展中心同時(shí)兼顧邊緣氣流的裝料制度,為安全、順利停爐提供了保障。

4 預(yù)休風(fēng)工作

根據(jù)停爐變料和冶煉進(jìn)程, 6#高爐于2018年7月1日13：00開始預(yù)休風(fēng), ,預(yù)休風(fēng)工作主要有以下幾方面：

（1）安裝兩個(gè)探尺量程探到26m。

（2）安裝兩個(gè)爐頂放散閥帶有機(jī)械控制的開啟裝置。

（3）卸下十字測溫梁，安裝四根長4.0m的臨時(shí)打水管，保證霧化效果。

（4）安裝煤氣取樣管道 :在爐頂壓力一次表管路上引出兩根煤氣取樣管到后渣爐臺, 裝好閥門和取樣嘴。

（5）中控樓、出鐵場平臺高壓分水器與噴水管連接好，和頂溫表四點(diǎn)對應(yīng)編號，爐頂打水管安裝5塊電磁流量表（1個(gè)總管，4個(gè)支管），現(xiàn)場流量表位置適宜便于操作人員觀察調(diào)整水量，同時(shí)流量表接入中控室。

（6）全面檢查風(fēng)口各套，發(fā)現(xiàn)損壞必須更換，送風(fēng)時(shí)風(fēng)口全開。

（7）爐前工作:檢查確認(rèn)爐前四大件無故障,將開口機(jī)和液壓炮角度調(diào)整到相應(yīng)位置。

5 降料面及停爐操作

停爐最主要的是安全，停爐前由于焦炭負(fù)荷輕，后不加礦石，煤氣中CO增多，溫度升高，采用噴水降溫，因此H₂含量也增加，這些因素都增加了煤氣與空氣混合后發(fā)生爆炸的可能性；其次是停爐過程要盡量縮短，既可減少經(jīng)濟(jì)損失，也有利于安全。本次預(yù)休風(fēng)后復(fù)風(fēng)降料面采用邊打水邊回收煤氣的方法，將料線降至風(fēng)口中心線以下，最后帶風(fēng)放殘鐵。經(jīng)過對停爐前各項(xiàng)工作逐項(xiàng)落實(shí)確認(rèn)后，六號高爐于7月1日22：06開始送風(fēng)空料線，初始風(fēng)量1850 m³/min,22:30開始回收煤氣。7月2日00:00加風(fēng)至4000 m³/min，風(fēng)壓220KPa，頂壓105kpa，風(fēng)溫1045℃。7月2日16：45發(fā)現(xiàn)有部分風(fēng)口吹空，19：25停止回收煤氣，19：36正常休風(fēng)，空料線完畢。此次空料線共計(jì)21小時(shí)30分鐘，料線降到風(fēng)口中心線以下，死焦堆基本消失。在空料線過程中放了4次鐵，具體空料線操作如下：

本次采取回收煤氣、爐頂打水降溫空料線法。6號高爐于7月1日22:06 送風(fēng)空料線，送風(fēng)風(fēng)量1850m³/min，開始回收煤氣。加風(fēng)至4100m³/min，風(fēng)壓220kPa，頂壓105 KPa，風(fēng)溫1044 ℃。

7月2日煤氣取樣測得CO₂ 含量4.03%，結(jié)合當(dāng)時(shí)料線15.8m判斷得出料面已經(jīng)在爐身下部；7月2日8:00煤氣中H₂含量大于CO₂含量，實(shí)測料線19.8m可知料面已經(jīng)到達(dá)爐腰；10:30后CO₂含量開始回升，此時(shí)料面已經(jīng)到達(dá)爐腹；14:30 N₂開始上升時(shí)，結(jié)合實(shí)測料線，判定料面即將進(jìn)入風(fēng)口區(qū)。

7月2日12:00停止回收煤氣，14：50 發(fā)現(xiàn)有部分風(fēng)口吹空，19:00正常休風(fēng)，空料線完畢。料線降到風(fēng)口中心線以下，風(fēng)口前端2.5m低于大套下沿，風(fēng)口前端3.0m處出現(xiàn)圓錐形死焦堆，此次空料線共計(jì)20小時(shí)54分，降料面過程各項(xiàng)操作參數(shù)見表4.

表4.空料線過程有關(guān)參數(shù)

控料線時(shí)間	風(fēng)量 m3/min	風(fēng)壓 /Kpa	爐頂 45°/℃	爐頂 135°/℃	爐頂 225°/℃	爐頂315°/℃
控料線時(shí)間	風(fēng)量 m3/min	風(fēng)壓 /Kpa	爐頂 45°/℃	爐頂 135°/℃	爐頂 225°/℃	爐頂315°/℃
23:30	3950	210	449	483	464	468
1:00	3807	202	466	447	470	466
2:00	3665	182	489	498	464	492
3:00	3510	179	477	499	460	476
4:00	3505	180	464	463	480	461
5:00	3528	171	477	457	474	481
6:00	3574	166	457	472	484	475
7:00	1385	30	445	427	436	463
8:00	2572	82	459	464	470	463
9:00	2050	56	437	435	441	457
10:00	1989	51	477	479	467	482
11:00	1883	50	482	485	479	490
12:00	1838	48	499	482	485	489
13:00	1952	55	503	498	501	510
14:00	2353	68	490	487	489	495
15:00	2680	84	503	495	482	510
16:00	2722	82	526	488	495	500
17:00	3243	92	480	457	443	462
18:00	3837	126	448	456	457	465

在降料面初期，煤氣Ｈ_２含量較低，隨著爐頂溫度的升高，逐步增大爐頂大水量，通過調(diào)節(jié)打水量來控制爐頂溫度≯500℃。根據(jù)爐頂四點(diǎn)溫度的變化，嚴(yán)格控制噴水量，防止打水過多，水急劇汽化發(fā)生強(qiáng)烈爆震。為確保停爐過程安全。打水以安裝在十字測溫上的打水管為主，爐頂打水裝置為輔。指定專人調(diào)節(jié)四點(diǎn)打水量，打水連續(xù)進(jìn)行，堅(jiān)持早調(diào)、少調(diào)。

在爐況允許的前提下，前期盡量保持較大風(fēng)量和較高的風(fēng)溫，以縮短空料線時(shí)間：中期為了保持較高風(fēng)量加快空料線速度，撤風(fēng)溫操作，目的是降低頂溫、減少打水量，在出現(xiàn)管道的時(shí)候迅速減風(fēng)；后期為了空料線取得好的效果，在頂溫合理的情況下，適當(dāng)加大風(fēng)量。由于冷卻壁破損嚴(yán)重，漏水量大，此次空料線過程爐頂煤氣爆震3次，在7月2日6:43爐內(nèi)第一次出現(xiàn)崩料爆震，頂溫瞬時(shí)溫度為463℃，爐內(nèi)減風(fēng)，將風(fēng)量由2200ｍ^３／min減至2000ｍ^３／min，風(fēng)壓由123KPa減至112KPa，之后又出現(xiàn)兩次爆震，都通過減風(fēng)處理，控制爐頂溫度，保證安全降料面，空料線過程中頂壓和風(fēng)壓變化如圖1。

6 殘鐵排放技術(shù)措施

6.1 爐缸殘鐵量計(jì)算

按殘鐵口位置標(biāo)高6100mm，死鐵層高2.4m，鐵口角度取10°，深度3.0m,爐缸孔隙度選取0.4，死鐵層剩余高度為：

2.4-3.0*sin(10°)= 2.4-3.0*0.1736=1.88m

因爐底侵蝕810mm，故死鐵層高度為:1.88+0.81=2.69m

T殘=0.40*（3.14/4*11.6*11.6*2.69）*7.0＝795.6（t）

考慮到爐缸側(cè)壁碳磚有侵蝕，爐缸直徑取11.9m，則計(jì)算量：

T殘=0.40*（3.14/4*11.9*11.9*2.69）*7.0＝837.3t（t）

考慮到爐缸內(nèi)渣鐵混合物，取安全系數(shù)0.9

837.3/0.9=930.3（t）

6.2 殘鐵口位置確定

根據(jù)國內(nèi)同類型高爐生產(chǎn)實(shí)際及爐缸爐底溫度分析侵蝕情況，初步暫定殘鐵口位置標(biāo)高5900—6500mm，經(jīng)過會議討論確定殘鐵口標(biāo)高6100mm（距離剛玉莫來石表面約998mm）。利用殘鐵區(qū)域爐皮溫度，從標(biāo)高5900—6500mm，每隔200mm測一個(gè)點(diǎn)，根據(jù)所測溫度做曲線來確定爐皮拐點(diǎn)溫度，印證停爐前殘鐵口位置標(biāo)高與爐內(nèi)侵蝕程度，檢測記錄如表2

表5.爐缸溫度檢測表

Tab.5 Hearth temperature meter

	23#風(fēng)口下方測溫/℃	24#風(fēng)口下方測溫/℃
6.50m	38.2	38
6.30m	38.12	40.64
6.10m	36.95	38.04
5.90m	36.88	36.88

根據(jù)爐缸侵蝕計(jì)算，殘鐵口標(biāo)高6100mm，選在23#～24#風(fēng)口下方，距離3#鐵口標(biāo)高差3400mm，第1段冷卻壁，在第33#、34#冷卻壁，第2 段冷卻壁，在第35#、36#、37#冷卻壁，涉及的水管號為 130#—136＃。

按照爐內(nèi)殘鐵量為950噸準(zhǔn)備；經(jīng)在六號高爐鐵罐線、爐缸現(xiàn)場考察，殘鐵眼位置標(biāo)高尚可，故選用3#出鐵場下方放殘鐵。

6.3 殘鐵溝制作

此次殘鐵溝全場19437mm，坡度為5.20%。距離爐殼5.5m處鋼板槽標(biāo)高為5450mm，高度1000mm，寬度1000mm；余下殘鐵溝寬度均1000mm，高800mm，末端標(biāo)高為4900mm。殘鐵溝溝底平砌一層耐火磚，側(cè)面要立砌一層耐火磚，再鋪一層搗打料；前段搗料層厚度為400mm（包括耐火磚厚度），末端搗料層厚度為200mm（包括耐火磚厚度），殘鐵溝坡度在鋼結(jié)構(gòu)落差的基礎(chǔ)上用搗料層厚度銜接完成，完成后均要用煤氣火烘干。

6.4 放殘鐵操作

為了確保爐內(nèi)殘鐵的溫度和流動(dòng)性，自高爐空料線結(jié)束至燒開殘鐵口殘鐵流出，借鑒相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，時(shí)間控制在24h以內(nèi)。燒鐵口時(shí)前段設(shè)置好活動(dòng)防護(hù)擋板，工作人員帶防護(hù)面具。燒殘鐵口要指定專人，在殘鐵口兩旁用兩根氧氣管，不間斷進(jìn)行，特別注意按一定角度5.2°斜向上燒殘鐵口，燒同一個(gè)孔道，燒開為止。

本次實(shí)際放殘鐵533t。