陳生利，吳金富，何 新
（寶鋼集團廣東韶關鋼鐵公司煉鐵廠，廣東韶關 ５１２１００）
摘 要：通過對韶鋼６＃ 高爐小沖渣系統(tǒng)內(nèi)部格網(wǎng)、抽漿泵、管路、下部椎體及小沖渣操作工藝進行優(yōu)化改造，提高了小沖渣系統(tǒng)運行安全可靠性，為高爐按時出好渣鐵創(chuàng)造了有利條件，進一步改善了高爐各項生產(chǎn)技術指標。
關鍵詞：高爐；小沖渣；優(yōu)化改造
１ 引言
２０１４年１１月至２０１５年４月，韶鋼６＃ 高爐原地大修擴容改造，高爐容積由７５０ ｍ３ 增加至１０５０ｍ３。單出鐵場，設置兩夾角為３０°的出鐵口。由于出鐵場面積限制，新增２＃ 鐵口無法實現(xiàn)渣溝水沖渣作業(yè)，因此引進小沖渣系統(tǒng)。小沖渣主要設備包括：水渣沖制箱，小沖渣槽入口裝置，小沖渣槽下部椎體結(jié)構(gòu)、小沖渣格網(wǎng)、小沖渣抽漿泵及集水坑排污泵等，其工藝設備參數(shù)見表１所示。
１ 小沖渣系統(tǒng)工藝現(xiàn)狀
熔渣在渣溝末端被沖制箱噴出的高速水流水淬冷卻，形成顆粒狀的水渣，粒化后的渣水混合物跌落到小沖渣槽，在小沖渣槽底部錐段匯集后通過渣漿回水泵抽至１號鐵口水渣溝，進行后續(xù)沉淀處理；沖制水渣時產(chǎn)生的大量有害蒸汽通過小沖渣槽上部排汽管集中高空排放，排汽管高度約６０ｍ，減少蒸汽對高爐鋼結(jié)構(gòu)和設備的腐蝕。小沖渣系統(tǒng)運行時（結(jié)構(gòu)圖見圖１），罐體內(nèi)部保持３．７～４．０ｍ 高水位，以保證沖渣罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)不被高溫爐渣損壞。當高爐出鐵完畢后，高爐實施堵口操作后，已經(jīng)停止放渣作業(yè)，小沖渣水泵與抽漿泵一般需要繼續(xù)運行１０ｍｉｎ，主要是為了將沖渣罐內(nèi)部渣漿全部利用凈沖渣水置換，再將沖渣水泵及抽漿泵停止運行，待下一爐次鐵前５ｍｉｎ開啟運行。
隨使用周期的延長，小沖渣罐內(nèi)部格網(wǎng)會逐漸出現(xiàn)塊度大于５ｍｍ 的結(jié)渣與雜物堆積在格網(wǎng)區(qū)域，需要定期組織清理格網(wǎng)上的結(jié)渣，如清理不及時，必然導致小沖渣格網(wǎng)堵塞，進而造成小沖渣系統(tǒng)在出鐵放渣過程發(fā)生事故，影響高爐生產(chǎn)。
２．１ 小沖渣系統(tǒng)不足之處
小沖渣下部錐段部位為鋼格柵欄結(jié)構(gòu)，即格網(wǎng)，格網(wǎng)孔道規(guī)格為５０ｍｍ×５０ｍｍ大小方形孔道，目的是為防止大塊渣與雜物進入錐段底部導致抽漿泵堵塞，但是大塊渣以及雜物堆積至格網(wǎng)，清理不及時易導致格網(wǎng)堵塞。按工藝要求，每周組織一次清理格網(wǎng)作業(yè)，每次需要３人作業(yè)３０ｍｉｎ。小沖渣系統(tǒng)運行時，水渣在管道內(nèi)部高速運行，摩擦力大且沖渣水腐蝕性強，易磨損腐蝕管道。小沖渣系統(tǒng)屬于半密封罐體內(nèi)部實現(xiàn)水淬冷卻高溫爐渣，罐內(nèi)部水循環(huán)存在盲區(qū)，導致水渣易堆積至格網(wǎng)盲區(qū)上。按工藝設計，兩臺流量為２３００～２９００ｍ３／ｈ的渣漿回水泵輪流交替使用，完成抽漿作業(yè)，但是現(xiàn)場實踐證明，一臺抽漿泵無法滿足工藝要求，必須兩臺同時開啟才能完成抽漿作業(yè)，如其中一臺抽漿泵電機故障，必然引起罐內(nèi)沖渣水位突然升高，影響小沖渣運行安全，導致系統(tǒng)停止運行。水渣沖制緩沖塔下部錐體底部無排水管，在水渣抽渣泵故障時，不便對水渣沖制緩沖塔下部錐體進行檢查清理。
１＃ 鐵口與２＃ 鐵口單獨出鐵，出鐵量達９～１０萬噸停溝組織修補，平均使用周期為１個月。從２０１５年４月１９日開爐后小沖渣的運行情況來看（見表２），使用小沖渣系統(tǒng)出現(xiàn)格網(wǎng)堵塞事故率高。格網(wǎng)堵塞后，需要耗費大量的人力去清理格網(wǎng)，同時必然導致高爐緊急堵口，對高爐生產(chǎn)帶來嚴重影響。
３ 改造項目
從開爐后小沖渣系統(tǒng)運行效果來看，運行故障率高，對高爐生產(chǎn)影響嚴重。為了提高小沖渣系統(tǒng)運行安全可靠性，降低小沖渣系統(tǒng)對高爐生產(chǎn)的影響，改造重點是對小沖渣格網(wǎng)結(jié)渣導致堵塞進行設備改造及操作工藝優(yōu)化。
３．１ 加裝導料管，將清理格網(wǎng)產(chǎn)生結(jié)渣清至小沖渣罐外部
高爐在出渣鐵過程中，渣溝區(qū)域塊狀結(jié)渣及渣鐵溝產(chǎn)生的雜物易隨爐渣流進小沖渣罐，在罐內(nèi)無法粒化，沉積在格網(wǎng)上，不能及時清理，導致格網(wǎng)堵塞（見圖２）。按設計工藝要求，每周對格網(wǎng)組織清理一次，在清理格網(wǎng)作業(yè)時，將格網(wǎng)上大塊結(jié)渣打碎從格網(wǎng)孔道漏至小沖渣下部椎體，再由抽漿泵抽至沉淀池。當格網(wǎng)上堆積大量的結(jié)渣清理至下部椎體后，易引起小沖渣抽漿泵入口堵塞，從而導致小沖渣系統(tǒng)格網(wǎng)堵塞。
針對格網(wǎng)上結(jié)渣打碎清至下部椎體現(xiàn)象，我們對格網(wǎng)結(jié)結(jié)渣的處理工藝進行了優(yōu)化。在格網(wǎng)平臺上方５００ｍｍ處小沖渣罐體上開一個直徑４５０ｍｍ孔道，引導料管至外部溢流池（見圖３）。在清理格網(wǎng)時，將結(jié)渣沿導料管清至外部溢流池，杜絕大量結(jié)渣下至小沖渣系統(tǒng)下部椎體。
３．２ 加裝循環(huán)水管，消除格網(wǎng)區(qū)域水循環(huán)盲區(qū)
由于沖渣水壓力大，流速快，在流入小沖渣罐內(nèi)部時（其結(jié)構(gòu)見圖４），呈拋物線流狀，加上下部抽漿泵的抽力，大量沖渣水沿抽漿泵方向流動。通過現(xiàn)場引入冷卻水多次驗證，在靠近沖渣水入水口的下方，格網(wǎng)區(qū)域水循環(huán)效果較差，是導致此區(qū)域結(jié)渣嚴重的根本原因。針對以上情況，我們在小沖渣系統(tǒng)沖渣水入口處，加裝一個直徑為１５０ｍｍ水管，引沖渣水至格網(wǎng)平臺，水管末端與格網(wǎng)平行，使之在格網(wǎng)平臺形成循環(huán)，增加格網(wǎng)區(qū)域水循環(huán)效果。
３．３ 加裝一臺備用抽漿泵
抽漿泵運行時，通過電機帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，將小沖渣罐內(nèi)渣漿抽至外部沉淀池。起初設計安裝時，未考慮管路長、轉(zhuǎn)折點多、管內(nèi)部摩擦阻力大等特點，設計抽漿泵的電機功率過小，管路直徑不足，導致必須兩臺抽漿泵同時開啟才能滿足工藝要求。針對這一現(xiàn)狀，為了保證抽漿泵運行安全可靠，加裝一臺相同型號的抽漿泵，作為備用，杜絕了因抽漿泵引起的小沖渣系統(tǒng)故障問題。
３．４ 解決水渣沖制緩沖塔下部錐體磨損漏水問題
將錐體底部變徑管部位與整個錐體分開，使錐體底部變徑管、錐體底部出水管、錐體底部攪拌水管形成獨立的可拆卸更換的部件，該部件采用耐磨內(nèi)襯（內(nèi)襯材質(zhì)可采用高硬度合金、碳化硅、陶瓷等耐磨材料）。定期檢查耐磨內(nèi)襯，根據(jù)耐磨內(nèi)襯磨損情況及時組織更換。在水渣沖制緩沖塔下部錐體內(nèi)壁澆注耐磨澆注料。在下部錐體外部再包１層錐體，新、舊錐體之間間隙約為５０ｍｍ，在新錐體內(nèi)表面焊錨固件，新、舊錐體之間間隙澆灌耐熱、耐腐蝕、耐磨陶瓷澆注料。
３．５ 優(yōu)化小沖渣清理格網(wǎng)作業(yè)標準
按小沖渣工藝設計要求，小沖渣過渣量為６５００ｔ左右組織清理格網(wǎng)，即一周組織清理一次。通過現(xiàn)場驗證高爐出渣情況，每爐次出渣量９６ｔ，平均每天出１０爐次鐵，即每日成渣量１０００ｔ左右，一周的時間小沖渣系統(tǒng)過渣量達７０００ｔ水平。每次組織清理作業(yè)時，格網(wǎng)上的結(jié)渣量都較多，幾乎占格網(wǎng)面積的６０％，每次清理均需要３人作業(yè)３０ｍｉｎ以上，勞動強度大，且清理作業(yè)嚴重影響高爐出鐵間隔時間，時有因清理格網(wǎng)作業(yè)導致高爐減氧慢風現(xiàn)象。為了改善清理格網(wǎng)作業(yè)，我們將清理格網(wǎng)周期縮短至３天，即小沖渣系統(tǒng)過渣量達到３０００ｔ時，組織清理格網(wǎng)作業(yè)。通過優(yōu)化清理格網(wǎng)作業(yè)過程控制，制定作業(yè)標準后，每次清理作業(yè)只需要２人１０ｍｉｎ就可以完成，大大降低了勞動強度，對高爐出鐵間隔時間也無明顯影響。
通過對系統(tǒng)設備的改造及優(yōu)化小沖渣系統(tǒng)作業(yè)過程控制后，從２０１６年１～５月小沖渣系統(tǒng)的運行效果來看，故障率為零，極大提高了系統(tǒng)運行的安全可靠性，為保證安全可控的進行渣鐵排放工作創(chuàng)造了良好的條件，極大地降低了高爐生產(chǎn)成本。
４ 結(jié)語
目前國內(nèi)高爐普遍采用渣溝水沖渣工藝，此工藝流程簡單，運行成本較合理，是十分成熟的高爐渣處理工藝技術。如因場地等因素限制，無法實現(xiàn)渣溝沖渣作業(yè)，需要引進小沖渣系統(tǒng)，必須要對系統(tǒng)的設備及工藝進行因地制宜的實用于生產(chǎn)現(xiàn)場的改造及完善，實現(xiàn)安全可靠的運行，努力降低系統(tǒng)運行成本。