姜慶喜，張洪宇，謝明輝，孟凡雙，范振夫
（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧鞍山114021）
摘要： 對鞍鋼2580 m3 高爐冬季降料線未出殘鐵停爐開爐生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行了總結(jié)。因產(chǎn)能過剩，7 號高爐降料線停爐62 天，通過精細(xì)籌備、合理安排，高爐安全停爐。因天氣寒冷，停爐期間對水系統(tǒng)做了周密安排，對高爐及熱風(fēng)爐隱患部位進(jìn)行了處理。在開爐過程中，通過制定合理的開爐方案、準(zhǔn)確選擇開爐工藝參數(shù)、采取在恢復(fù)過程中及時調(diào)整高爐操作等措施，實(shí)現(xiàn)了高爐順利開爐。
關(guān)鍵詞： 高爐；停爐；熱風(fēng)爐；水系統(tǒng)；開爐
鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠7 號高爐（2580 m3）于2004 年9 月11 日投產(chǎn)，投產(chǎn)后高爐順行良好，高爐利用系數(shù)約為2.3 t/（m3·d）。近兩年由于高爐環(huán)碳溫度偏高， 高爐控制冶煉強(qiáng)度。2015 年下半年，隨著鋼鐵行情不景氣，鋼鐵企業(yè)紛紛采取生產(chǎn)線停產(chǎn)、限產(chǎn)等相關(guān)措施，以降低企業(yè)虧損。由于產(chǎn)能過剩，按照公司統(tǒng)一安排，7 號高爐于2015 年11 月19 日3:00 降料線停爐待產(chǎn)，歷時62 天，期間未出殘鐵。停爐期間，熱風(fēng)爐晾爐， 并對隱患部位進(jìn)行功能性恢復(fù)，對停爐期間關(guān)鍵設(shè)備及設(shè)施進(jìn)行維護(hù)。由于天氣寒冷， 針對水、蒸汽等介質(zhì)存在的隱患和風(fēng)險制定了詳細(xì)的應(yīng)對預(yù)案，杜絕凍裂、損壞等設(shè)備故障的發(fā)生，禁止往爐內(nèi)漏水，為高爐順利開爐奠定了基礎(chǔ)。
隨著鋼鐵行情的變化，7 號高爐于2016 年1月8 日開爐生產(chǎn)。開爐前，對各類冬季開爐的相關(guān)問題進(jìn)行了梳理，按照“安全、順利、有效”的原則，實(shí)現(xiàn)了高爐順利開爐。
1 停爐前高爐狀態(tài)
7 號高爐本代爐齡始于2004 年，到2015 年已達(dá)11 年，由于處于爐役末期，近兩年，爐缸第二層環(huán)碳溫度呈上升趨勢，2015 年9 月爐缸第二層環(huán)碳溫度最高值達(dá)340 ℃。為了安全起見，高爐限制生產(chǎn)強(qiáng)度， 停爐前，7 號高爐日常生產(chǎn)風(fēng)壓不大于300 kPa，風(fēng)量4 000 m3/min，高爐平均日產(chǎn)4 400 t/d，利用系數(shù)1.705 t/（m3·d）。
2 高爐停爐操作
2.1 高爐預(yù)休風(fēng)
2015 年11 月18 日，高爐進(jìn)行預(yù)休風(fēng)。根據(jù)高爐冷卻設(shè)施狀態(tài)，考慮沒有明顯的漏水跡象，本次高爐預(yù)休風(fēng)采取減輕焦炭綜合負(fù)荷15%的方式。高爐以順行為主，渣鐵出凈，避免低壓、低料線、崩滑料，生鐵含[Si]控制在0.5%～0.7%范圍，入爐焦比548 kg/t，入爐堿度共降低0.15。休風(fēng)前2 h 逐步控制上料，休風(fēng)后料線7.0 m。減風(fēng)過程分為四步：第一次鐵口大噴，減風(fēng)至180 kPa；第二次鐵口大噴，減風(fēng)至100 kPa，以后再分兩步減風(fēng)到零，減少了低壓時間。
高爐預(yù)休風(fēng)后重點(diǎn)完成以下工作：
（1） 安裝打水槍；
（2） 安裝爐頂打水泵，在主控室操作界面上建立爐頂打水流量曲線；
（3） 從爐頂上升管處接兩條煤氣取樣管到爐臺；
（4） 對冷卻系統(tǒng)漏水情況進(jìn)行排查和處理。
2.2 降料線停爐
高爐降料線期間， 高爐風(fēng)量不大于正常風(fēng)量的85%，嚴(yán)格控制爐頂溫度，及時調(diào)節(jié)水量。爐頂溫度控制≤300 ℃， 齒輪箱溫度≤80 ℃， 閥箱溫度≤120 ℃， 爐頂壓力≤0.10 MPa， 煤氣中H2含量≤12%，O2含量≤2%， 停爐料線與煤氣中CO2含量的關(guān)系如圖1 所示。由圖1 可以看出，隨料線下降煤氣中CO2含量降低， 料線降至爐腰處時降至最低，隨著料線繼續(xù)下降，煤氣中CO2含量反而升高。
送風(fēng)后隨著料線降低，對風(fēng)量、風(fēng)溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保爐況穩(wěn)定順行，使整個降料線過程在平穩(wěn)中過渡，未出現(xiàn)大的波動。料線降到爐腰下部時，煤氣中H2含量顯著升高， 此時將停爐速度控制在較低水平，采取減少風(fēng)量、相應(yīng)降低打水量以及降低風(fēng)溫等措施以保證安全。本次降料線共出鐵三次，第一次鐵與第二次鐵間隔時間3 h， 風(fēng)口見黑時組織出最后一次鐵，確保了料線降到風(fēng)口以下。
3 停爐期間相關(guān)控制措施
3.1 各水系統(tǒng)及生產(chǎn)蒸汽控制
7 號高爐停爐期間，天氣寒冷，對水系統(tǒng)及生產(chǎn)蒸汽等介質(zhì)是個考驗(yàn)， 根據(jù)既要節(jié)約又要防止水凍結(jié)及管道凍裂的原則， 經(jīng)過詳細(xì)研究制定了以下應(yīng)對措施。
3.1.1 閉路水系統(tǒng)控制
閉路空冷器二冷水系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)， 高爐閉路冷卻水流量減少至正常流量的50%。停爐10 天后，減少冷卻水流量至正常流量的40%，停爐20天后， 減少冷卻水流量至正常流量的30%。銅冷卻壁溫度控制在80 ℃以下，鑄鐵冷卻壁溫度控制在200 ℃以下。如果冷卻壁溫度超標(biāo)，需增加水流量，待銅冷卻壁溫度降至50 ℃以下、鑄鐵冷卻壁溫度降至100 ℃以下后，再減小水流量。隨時檢查爐體各部位有無漏水情況， 發(fā)現(xiàn)補(bǔ)水增多立即組織查漏水，若查出冷卻壁漏水及時關(guān)水，杜絕向爐內(nèi)漏水。
3.1.2 爐頂打水控制
此次高爐停爐正逢寒冬， 為了防止停爐期間爐頂打水管線凍裂， 高爐停爐后立即切斷爐頂打水裝置，將管線內(nèi)的殘余水放掉，損壞的冷卻設(shè)備全部關(guān)水。
3.1.3 風(fēng)口及風(fēng)口二套水控制
為了防凍，停止水泵工作、關(guān)閉備用水閥門后集中放水。爐缸下過濾器排水閥全開，各風(fēng)口及軟連接存水用壓縮空氣吹凈； 高爐風(fēng)口二套水停爐時不具備停水放空的條件， 采用在爐身環(huán)管處做防凍水的方式， 同時將二套及進(jìn)出水軟連接存水吹凈。
3.1.4 生產(chǎn)蒸汽控制
高爐停爐時，為了防止蒸汽管道凍裂，及時將生產(chǎn)蒸汽總閥門關(guān)閉，管道各放水閥門全部打開，將殘余水放凈后，用壓縮空氣把水吹凈。
3.2 風(fēng)口二套組合磚區(qū)域澆注
7 號高爐在2013 年6 月24 日開始的年修送風(fēng)恢復(fù)期間，曾發(fā)生兩次風(fēng)口二套燒穿事故，造成7 號高爐風(fēng)口二套組合磚區(qū)域大部分被破壞，組合磚脫落。根據(jù)休風(fēng)后現(xiàn)場的實(shí)際情況，風(fēng)口二套組合磚上半圓大部分缺失，對日常生產(chǎn)造成威脅。為解決此問題，2015 年12 月24 日開始對高爐風(fēng)口二套組合磚區(qū)域進(jìn)行澆注，使用專業(yè)模板、剛玉澆注料進(jìn)行整體澆注，以取代風(fēng)口二套組合磚，確保該區(qū)域開爐生產(chǎn)安全穩(wěn)定， 避免燒穿事故。12 月29 日澆注結(jié)束后，用高爐煤氣烘烤三天，去除澆注料中的水分及提高澆注料的固結(jié)強(qiáng)度。
3.3 熱風(fēng)爐隱患部位整改
高爐停爐后，熱風(fēng)爐陸續(xù)轉(zhuǎn)入自然晾爐。在停爐期間，分別對1#、3#、4# 熱風(fēng)爐熱空氣出口溫度偏高部位重新砌磚， 對4# 熱風(fēng)爐的爐頂聯(lián)絡(luò)管和熱風(fēng)里短管進(jìn)行修復(fù)， 其中聯(lián)絡(luò)管的砌磚和波紋管全部更換， 熱風(fēng)里短管的部分管皮和砌磚進(jìn)行更新。針對日常生產(chǎn)時熱風(fēng)總管溫度偏高的問題，停爐期間在熱風(fēng)總管上新建11 個備用水箱，溫度超標(biāo)時采用噴水冷卻。熱風(fēng)爐所有工程結(jié)點(diǎn)與高爐開爐同步，以確保開爐后熱風(fēng)爐系統(tǒng)的穩(wěn)定。
4 高爐開爐
4.1 開爐前重點(diǎn)工作
4.1.1 扒爐缸
高爐送風(fēng)恢復(fù)是否順利， 主要受爐缸清理的好壞影響。由于本次停爐未出殘鐵，且時間較長，所以死鐵層已經(jīng)凝固， 為了保證送風(fēng)恢復(fù)時風(fēng)口前有足夠的空間， 本次清爐缸采用挖掘機(jī)爐內(nèi)清理方式， 通過卸部分風(fēng)口二套子安裝小型皮帶運(yùn)輸機(jī)，將廢物清出。
本次爐缸清理標(biāo)準(zhǔn)：
（1） 全斷面扒至爐缸死鐵層位置；
（2） 東鐵口及西鐵口位置必須扒空；
（3） 減少打水，尤其在清理后期。
12 月18 日挖掘機(jī)進(jìn)入爐內(nèi)，扒爐缸工作正式開始，24 h 不停作業(yè)， 經(jīng)過一周時間爐缸清理完畢，取得明顯的實(shí)效，為順利開爐打下良好基礎(chǔ)。
4.1.2 熱風(fēng)爐烘爐
由于7 號高爐熱風(fēng)爐使用年限已久， 建筑設(shè)備老化， 腐蝕部位較多， 停爐后自然涼爐時間較長，且7 號高爐熱風(fēng)爐燃燒室上部、拱頂和蓄熱室上部及拱頂總體均為硅磚結(jié)構(gòu)， 所以本次熱風(fēng)爐烘爐以安全為第一要素，采取循序漸進(jìn)的方式，制定了熱風(fēng)爐烘爐規(guī)程［1］。熱風(fēng)爐升溫過程見表1。
4.1.3 高爐生產(chǎn)蒸汽、風(fēng)口及風(fēng)口二套水恢復(fù)
開爐前，緩慢開啟生產(chǎn)蒸汽總閥門，待管道整體預(yù)熱、冷凝水排空后，關(guān)閉放水閥門，恢復(fù)蒸汽壓力及流量。由于7 號高爐年限已久，綜合考慮風(fēng)口及風(fēng)口二套水管結(jié)垢等因素，送水前，煉鐵總廠組織人員逐根水管清理， 送水時采取分段逐步送水，避免了進(jìn)出水支管部分堵塞、通水量小甚至凍結(jié)的情況發(fā)生。
4.2 開爐
4.2.1 開爐配料
此次開爐由于停爐時間長，天氣寒冷，恢復(fù)難度較大， 且7 號高爐風(fēng)口二套組合磚部位出現(xiàn)過燒穿而存在隱患， 因此溫度控制本著宜高勿低的原則， 最終配料總焦比確立為3.93 t/t、生鐵含硅4.0%。為了造渣加熱爐缸內(nèi)襯， 本次開爐渣比為942 kg/t、終渣二元堿度為0.94（不算凈焦）。高爐裝料［2-3］分15 段，其中1 段為爐缸填充500 根枕木，2 段為28 批凈焦，3 段為空料， 之后各段正常料按逐步降低高爐焦比及逐步提高入爐堿度的原則裝入，裝料情況如表2 所示。
4.2.2 送風(fēng)及恢復(fù)
鑒于7 號高爐設(shè)備老化， 風(fēng)口二套組合磚重新澆筑，存在一定的不穩(wěn)定因素，所以本著“安全、順利、有效”的原則，此次開爐全部用直徑110 mm的風(fēng)口，風(fēng)口面積0.285 m2。采取集中堵風(fēng)口的方式，開爐風(fēng)口布局如圖2 所示。
高爐于2016 年1 月8 日22:38 送風(fēng)， 送風(fēng)堵18 個風(fēng)口，9 日2:50 12 個送風(fēng)風(fēng)口全亮。11 日22：00 打開5 個風(fēng)口，12 日5：00 又打開6 個風(fēng)口，至12 日17：00，又打開5 個風(fēng)口，除3#、10# 風(fēng)口未打開，其余風(fēng)口全部打開。開爐恢復(fù)過程中的操作參數(shù)見表3。
恢復(fù)初期， 高爐熱風(fēng)壓力偏高， 出現(xiàn)滑料現(xiàn)象，低壓時間比較長，通過調(diào)整，逐步趨于正常。出鐵初期，爐前砂口處理難度大，主要原因：
（1） 每次出鐵后，主鐵溝及下渣溝清理時間長，砂口溫降大，砂口蓋渣鐵易凝固；
（2） 新砂口溫度低；
（3） 通鐵量少；
（4） 渣鐵流動性差。
隨著加風(fēng)，冶煉強(qiáng)度逐步提升，砂口工作狀態(tài)趨于正常。在加風(fēng)恢復(fù)的同時，高爐逐步降低入爐焦比，同時相應(yīng)調(diào)整入爐堿度。在裝料制度方面，初期采用了疏松邊緣與中心的裝料制度，待風(fēng)量、氧量正常后， 逐步控制邊緣氣流， 改善煤氣流分布。通過科學(xué)組織爐前出鐵、精心調(diào)整高爐操作制度［4］，一周后，高爐生產(chǎn)恢復(fù)至正常水平。5 結(jié)語
（1） 鞍鋼7 號高爐本次停爐是在鋼鐵形勢不景氣、高爐產(chǎn)能過剩的情況下首次采取停產(chǎn)待命。正逢嚴(yán)冬，天氣寒冷，停爐期間對高爐各水系統(tǒng)及生產(chǎn)蒸汽等控制技術(shù)難題的解決， 為今后鞍鋼冬季根據(jù)產(chǎn)能調(diào)整高爐停開爐積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
（2） 高爐預(yù)休風(fēng)期間的技術(shù)處理及降料線期間停爐操作的合理運(yùn)用，確保7 號高爐在爐齡長、設(shè)備老化的狀態(tài)下安全停爐。
（3） 開爐前，確立爐缸清理方案、爐缸清理達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，是保證送風(fēng)恢復(fù)時風(fēng)口前有足夠的空間、確保高爐送風(fēng)順利恢復(fù)的關(guān)鍵。
（4） 煉鐵總廠針對7 號高爐冬季停爐時間長，天氣寒冷，恢復(fù)難度較大的問題，通過制定科學(xué)的開爐方案、統(tǒng)籌安排、采取一系列控制技術(shù)和措施，確保了高爐順利停爐、科學(xué)護(hù)爐、安全開爐。
參考文獻(xiàn)
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