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韶鋼3 200 m3 高爐停爐實踐

放大字體  縮小字體 發布日期:2017-12-13  作者:潘偉恩,丁時明,柏德春  瀏覽次數:724
 
核心提示:摘 要:韶關鋼鐵集團有限公司煉鐵廠受到原燃料品質下降的影響,爐況失常,決定對高爐進行停爐中修。詳細介紹了停爐的全過程,包括降料面前的爐況、休風前的準備、停爐操作、爐外出鐵等環節,總結了此次停爐中修的成功經驗。
 韶鋼3 200 m3 高爐停爐實踐

潘偉恩,丁時明,柏德春

(廣東省韶關鋼鐵集團有限公司 煉鐵廠,廣東 韶關 512000)

摘 要:韶關鋼鐵集團有限公司煉鐵廠受到原燃料品質下降的影響,爐況失常,決定對高爐進行停爐中修。詳細介紹了停爐的全過程,包括降料面前的爐況、休風前的準備、停爐操作、爐外出鐵等環節,總結了此次停爐中修的成功經驗。

  詞:高爐;降料面;休風;停爐;爐外出鐵;風口

2015 年10 月,受原燃料品質下降的影響,韶關鋼鐵集團有限公司煉鐵廠3 200 m3 高爐爐況失常,決定于2016 年2 月降料面停爐中修。通過洗爐墻、完善打水裝置、安裝氮氣吹掃、預休風操作等步驟,料面成功降至風口下。本文擬對大高爐停爐過程從制定計劃、應急預案和具體施工各環節進行論述和總結,以期能為相關工程實踐提供參考。

1   降料面前的爐況

降料面操作是國內高爐進行爐型再造普遍采用的方法之一,降料面過程操作控制要求較高,且爐容越大操控難度越高。經過多年生產實踐,通過大風量操作的降料面方法得到普遍認可。降料面之前,高爐的爐況基本順行,燃料消耗偏高,燃料比為580~590kg/t,煤比為150 kg/t。布料模式采用中心加焦方式,在料面中心加適當焦炭(占總焦量的20%~30%)引導中心氣流,入爐的礦石質量為85 t,入爐焦炭負荷為3.664,爐體的熱負荷維持在12 700~16 000 MJ/h。輔料加入:每批配加錳礦和焦炭的質量分數分別為0.55% 和0.35%。采用全開風口送風方式。停爐前爐況指標見表1。

表1 

2   休風前的準備

高爐生產一定周期后,由于上升的煤氣流與爐料接觸不均勻,導致爐墻會有局部黏結現象。為了讓降料面過程順利進行,避免出現爐墻渣皮大面積垮塌現象,在降料面之前要進行洗爐墻操作。洗爐墻主要是通過發展邊緣煤氣流沖刷爐墻,減少停爐后的扒爐工作量,改善爐缸狀態、促進爐況順行。

2.1 洗爐作業

洗爐操作是以通過控制合理的煤氣流速,獲得良好的渣鐵流動性為原則。休風前的第3 d 開始洗爐作業(熱洗),參考同類型高爐停爐的經驗數據[1-4],確定洗爐的控制參數為:鐵水溫度(鐵水物理熱)不低于1 505 ℃、鐵水中Si 的質量分數(鐵水化學熱)為0.6%~0.8%、爐渣二元(CaO/SiO2)堿度R2 為1.10,保證爐缸熱量充沛。洗爐中密切注意風口、冷卻壁情況。噴煤比控制在90~100 kg/t,適當少量輔料降低爐渣堿度。

2.2 預休風料加入操作

在降料面過程之前需要安裝停爐操作必要的裝置,以滿足工藝條件進行休風操作。休風爐料加入情況:休風料按6 段加入,提前一個冶煉周期(休風前8 h)改全焦炭冶煉(噴煤比為0),焦炭負荷為2.5。2016-02-11T8:15 第1 段休風料(第44 批)入爐,礦石質量為81 t,爐料結構為90% 燒礦+6%巴西球礦+4% 生礦,每批配加錳礦1.5 t,白云石0.8t,硅石1.3 t。第2~4 段休風料從爐腹、爐腰、爐身下各配加焦炭20 t,爐渣二元堿度R2 為1.01,四元(CaO+MgO/SiO2+Al2O3) 堿度B2 為0.878。第5~6段休風料以凈焦加入為主,集中加入焦炭40 t。休風采用的布料制度如表2 所示。

表2 

2.3 爐頂打水槍的安裝

降料面過程爐內料層減少,爐頂高溫煤氣需通過打水冷卻降溫,打水裝置安裝和打水效果關系到整個降料面進程。2 月11 日利用高爐預休風對爐頂4 根懸臂測溫進行改造使其帶有霧化功能。安裝前檢查并試運行爐頂打水裝置,進行霧化效果試驗,確認打水管道暢通,確保安全可控。

2.4 氮氣吹掃裝置

降料面過程中爐內煤氣驟增,必須通入一定量的氮氣,以平衡爐內CO 的含量。爐體設置了12 個靜壓力孔通入氮氣。加裝爐身氮氣供應裝置,并配備流量表、控制閥門等。在降料面過程中,向爐內料面上吹入氮氣,稀釋爐內氧氣和氫氣的濃度,防止爐內出現爆震。為防止高溫煤氣流等從噴氮孔吹出或堵塞孔道,從送風開始就吹入氮氣,直至降料面完成。12 個靜壓力孔的氮氣的總流量控制在2 000 m3/h 以上[5-6]。

2.5 煤氣取樣

降料面進程通過爐頂煤氣成分變化來判定,因此煤氣取樣點的設置要合理,煤氣取樣化驗要及時準確。完善煤氣取樣裝置,并確認取樣線路暢通且不漏氣,煤氣取樣管盡量減少拐點,加裝反吹掃設施,各閥門要安全可靠。

3   停爐操作

停爐操作主要是控制送風量和燃燒下降料面的過程。隨著爐頂溫度的上升,整個過程也是逐步降低風量的過程。此次降料面停爐的幾個關鍵點如下:

1)2016-02-12T07:18 送風,送風后爐身靜壓力孔通入低壓N2,流量為1 780 m3/h[5],同時爐頂齒輪箱通入N2 和冷卻水,以強化設備冷卻。

2)07:30 裝入焦炭量共計40 t,分2 次稱量裝入。

3)07:32 高爐煤氣管網系統聯通煤氣操作,7:40 出現頂壓異常波動(東南方向),爐頂溫度選用其它3 個點為參考值。

4)07:56 爐頂溫度達到335 ℃,爐內裝入第1批20 t 焦炭。

5)09:40 煤氣系統的調壓閥組出現設備故障,導致爐頂壓力大幅下降(其中C\D閥全開,無法動作,爐內減少風量至3 000 m3/min)。

6)09:53 故障排除,開始恢復風量,前期高爐采取高頂壓大風量操作。由于布袋除塵系統的檢測溫度比高爐爐頂溫度高出150 ℃,而高爐打水是根據爐頂溫度控制的,從而造成布袋除塵系統實際溫度較高(超過350 ℃),除塵箱體的密封硅膠大面積燒毀導致煤氣泄漏。12:08 開始分次進行減風操作:12:08減風300 m3/min,13:08 減風500 m3/min,13:16 減風500 m3/min。14:00 布袋回收煤氣的箱體僅存6 個可用,爐頂打水控制溫度由350 ℃降至180 ℃。14:00—16:00 平均風量下降至2 000 m3/min。

7)23:53 觀察送風風口情況: 3#、9# 風口出現“掛渣”現象。23:57 料面進入爐腹下部,出于安全考慮,噴煤冷風改用全氮氣吹掃[5-7]

8)2016-02-13T00:00 煤氣中二氧化碳與一氧化碳含量達到平衡點[7],這表明間接還原結束,降料面工作接近尾聲。

9)00:00 觀察送風風口情況,發現26# 風口小套漏水。00:40 停止回收煤氣[8-10]。00:53 打開爐頂放散閥,切斷爐內煤氣操作。01:43 關閉混風閥;打開4 個出鐵口進行空噴操作,直至出鐵口內無渣鐵流出。01:50 煤氣中O2 的體積分數大于0.5%,超過半數風口出現吹空現象,爐頂溫度急劇飆升,說明熱風直接吹到了爐頂。

10)01:53 高爐休風操作。調整頂壓保持爐內正壓,停爐操作結束。停爐過程中累計耗風量為3 602 844 m3

降料面爐況運行具體參數見表3。

表3 

4   爐外出鐵

降料面期間,爐前按照停爐要求組織出鐵[3, 6],2016-02-12T07:18 送風, 送風后142 min(09:40)打開出鐵口,11:40 出鐵口正常出渣,出鐵量為770 t,出鐵耗時3 h。爐內渣鐵流動性較好;13:36 第二次打開出鐵口,出鐵量300 t,出鐵耗時5 h。爐內渣鐵流動性較好;當料面降到風口中心線以上約1.5 m 時,出最后一爐鐵,即19:46 第三次出鐵,出渣鐵55 t,至此,休風料中的理論渣鐵量已出凈。當料面降至高溫區時,爐墻黏結物開始熔化并向下滴落,容易堵塞送風風口,此時操作人員應在保證安全的前提下勤觀察風口狀況。23:53 觀察送風風口情況發現3#、9# 風口有掛渣現象,2016-02-13T01:00 所有風口有掛渣現象,這表明降料面已接近風口。2016-02-12T23:33 打開3# 出鐵口,2016-02-13T00:21 打開1# 出鐵口,00:41 打開2# 出鐵口,00:54 打開4# 出鐵口。4 個出鐵口打開后,僅有少量渣流出,出鐵口是空噴煤氣狀態,這標志著降料面操作已完成,具備了停爐操作的條件。

5   停爐過程及煤氣成份變化

降料面全過程控制基本平穩,打水量根據煤氣成份和料面情況適時調節。煤氣中,當CO 體積分數開始降低,CO2 體積分數開始增加時,說明料面已進入爐腹[8];當N2 含量開始上升時,說明料面已進入風口區;當CO 和CO2 體積分數相等時[8-10],表明降料面操作已接近尾聲。降料面過程中,CO 和CO2 的體積分數與料面的變化趨勢如圖1 所示;降料面過程中,主要參數變化趨勢如圖2 所示。

圖1 

圖2 

6   經驗總結

此次降料面操作過程控制良好:停爐過程安全受控;降料面過程中爐況穩定,無任何崩滑料;H2、O2含量控制較好,無煤氣爆震現象。整個過程從2016-02-12T07:18—13T01:50,歷時18 h 32 min,比預定的20 h 減少了1 h 28 min,料面下降至26.6 m左右,基本達到原定的25.8 m 的要求。本次成功停爐檢修可總結出如下主要經驗:

1)停爐前爐況、爐溫控制要穩定。煤氣流分布合理:2016-02-11 預休風后,調整了礦石、焦炭布料檔位,加大了發展邊緣氣流的力度,爐體熱負荷、爐體溫度逐步上升,同時中心保持充沛氣流,促進了爐況的穩定。

2)根據爐墻的黏結情況進行洗爐操作,調整合適的洗爐參數。爐體熱負荷、爐體溫度呈上升趨勢時,爐內應補足熱損失避免爐溫失常。

3)爐頂打水量要根據爐頂溫度變化,嚴格控制打水量。一是打水槍霧化程度要好,可以充分降低頂溫;二是爐頂溫度盡量控制均勻,在煤氣出口溫度與爐頂溫度相差較大時,以布袋除塵系統的溫度為基準來控制爐頂打水。

4)關鍵步驟操作的時間節點和時機選擇合理。停爐幾個關鍵點是:加大保安氣體的通入時間、煤氣回收的時間、停爐出鐵時間次數安排、改常壓時間、切煤氣時間、休風時間。本次停爐的關鍵節點條件確認和時機把握都很好,特別是降料面到達后期時,風量較少、頂壓和風壓差別很小的情況下,改為常壓操作及切斷煤氣操作很成功。

5)煤氣回收的時間要盡可能維持在16 h 以上。本次停爐,煤氣回收時間較長,縮短了爐頂放散的時間(減少煙塵冒出),降低了煤氣出口溫度,減少了打水量。

6)確保設備可靠運行。在停爐前必須不斷地調試使用停爐操作的設備、設施,確保停爐操作期間可靠運行,特別是探尺、保安氣體通入設備、煤氣取樣和壓力控制等閥門及設備。

7)停爐前冷卻設備必須徹底查漏,以避免爐內泄露導致爐缸凍結事故。本次停爐前,爐體無漏水,確保了停爐安全。

8)停爐方案必須細化。本次停爐前,所有技術方案、作業方案、緊急情況下的預案完備,人員職責、工作內容和信息聯絡、管理責任體制清晰,整個停爐過程安全有序。

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