黃衛 徐彬 彭秋生

(九江萍鋼鋼鐵有限公司)

摘要:對九江萍鋼3號高爐降料面停爐操作進行了總結，并闡述了安全快速停爐的各項技術措施。停爐過程中，采用了爐內爆震預控技術、煤氣高效回收、高風量與高頂壓的綜合使用等技術，順利地首次實現煤氣全回收，準確將料面降至風口以上2.0米位置，整個過程歷時12h36min，認為在降料面的前期應盡量維持較高風量，并適當富氧;根據料面降低位置及時調整爐頂壓力，可以維持在相對較高的水平。

關鍵詞:中型高爐；降料面停爐；煤氣全回收；爐頂溫度

九鋼3號高爐(1780m³)采用軟水密閉循環冷卻方式。第二代爐齡于2013年2月9日點火開爐，停爐前2022年6月TE0912-2（插入深度150mm）最高溫度達到550.5℃，2022年7月TE0906-2（插入深度150mm）最高溫度達到828.8℃，同時從2019年起風口以上冷卻壁水管陸續出現破損，截止2022年7月25日停爐前，共破損46根水管，涉及22塊冷卻壁，不僅影響高爐的正常操作和主要經濟技術指標的優化，而且還存在重大的安全風險。因此，決定對3號爐進行停爐大修。

1  停爐操作

7月25日13:30，3號高爐開始下休風料，18:00進行預休風，為降料面進行各項準備工作，預休風前料面按6.0米控制。21:30復風降料面，于26日5:36順利停爐。

⑴停爐前的準備工作。停爐前的操作思路主要是確保爐況穩定順行，主要包括制度調整、參數調整和預休風檢修。

①爐況調整。為了保證順利完成高爐降料面工作，爐況調整思路主要是確保爐況穩定順行，清除爐墻粘結物和爐缸順利放殘鐵。參數控制鐵水[Si]0.4-0.6%、[S]0.020-0.030%，物理熱1500-1520℃，預休風前6天高爐主要操作參數見表1。

表1 九鋼3號高爐主要操作參數

②制度調整。18日，高爐停止使用1.0%的高鈦球，高爐鈦負荷由12kg/t降低到8.8kg/t，[Ti]由0.23%降低到0.18%。19日，上部長期疏松邊沿的料制，礦石矩陣由36/2 34/3 31/3 28/2改為34/3 31/4 28/3，以發展邊沿氣流沖刷爐墻粘結物。24日，高爐開始降低焦炭負荷，由4.80逐步降到4.10，配料堿度R2由1.22逐步降到1.12，以改善渣鐵流動性。停爐前一天，停止使用焦丁。

20日，捅開長期堵死的12、13號風口，實現全風口送風作業，進風面積由0.2493㎡提高到0.2701㎡，風速為260-270m/s，鼓風動能為115-125KJ/s;全開風口后可以有效地清理長期堵風口區域上方爐墻的粘結物。

③預休風檢修。25日18:00-21:30安排預休風檢修，進行各項停爐前工作的實施與確認。休風后快速更換破損的風口小套，及時關閉漏水的冷卻壁，并準備好水管，復風后閉水區域爐殼外部打水冷卻。將爐頂原有的8個水噴頭更換為6個霧化噴頭，保留2個原有噴頭，以確保打水量。檢查2號探尺齒輪箱，確保能夠放到24.0米。

⑵降料面停爐過程。主要包括降料面和爐外渣鐵排放。

①停爐料的組成見表2

表2 九鋼3號高爐停爐料組成表

②爐頂煤氣成分及溫度控制基準

整個降料面停爐過程中，嚴格控制煤氣中含H₂量和O₂量，要求H2<10%，最高不大于12%；O₂<2%，當爐頂溫度300℃時為1.8%，600℃以上時為0.8%，^[1]。為了確保爐頂設備安全和爐況的穩定順行，要求爐頂溫度控制在 200℃-400℃，最高不得超過 400℃，最低不得小于200℃，氣密箱溫度＜70℃、布袋入口溫度＜260℃。具體操作見表3。

表3 九鋼3號高爐停爐主要操作操作參考表

③降料面過程。25日預休風檢修完成后，21:30開始送風降料面，因預休風前已經逐步降低料面，復風后探尺起始位置8.6米。在降料面過程中，風量降低與爐頂打水保持動態匹配，嚴格控制煤氣中O₂和H₂含量，通過煤氣在線和取樣分析相結合，實時調整風量與打水量，以確保爐頂煤氣成分和溫度符合目標要求。因3號高爐只有兩個機械探尺且沒有雷達探尺，料面深度采取理論計算與探尺實測相結合的方式，根據歷次降料面經驗結合正常生產的噸鐵風耗及燃料比，降料面過程的噸焦耗風量取3500m³。

在降料面初期盡量使用較大的風量（3300-3500m³/min），同時適當進行富氧（4000-5000m³/h），保持與風量配比的頂壓，有利于加快冶煉進程縮短降料面時間。隨著降料面進行，爐內料柱高度逐步降低阻損減小，容易出現管道行程等異常爐況，并且為了控制頂溫超標而不斷增加打水量，會大幅度增加爐內發生爆震的概率，因此在H₂接近10%時，合理的控制是逐步降低風量并減少打水量。同時為防止O₂超標，在O₂接近0.95%料面降至爐身下部時，停止富氧。由于環保壓力不允許進行放散降料面，同時如果大量充N₂雖然可以確保煤氣成分合格，但此時煤氣熱值幾乎為零，可能會造成燒結、加熱爐、發電等煤氣用戶熄火，引發較大的安全隱患，另外剩余焦炭還可以回收重新入爐，因此降料面目標為降到風口以上2.0m（21.0m）。26日4:10放探尺測料面為18.7m，這次放尺造成探錘掉無法再使用。5:30理論計算料面已經降到21.0米，5:36按程序休風。休風后實測料面21.5m，達到目標料線。操作參數見表4。

表4 九鋼3號高爐停爐主要操作操作參考表

整個降料面過程共耗時12h36min，累計消耗風量131.75萬m³，爐頂共打水880t，全程回收煤氣，共177.86萬m³。整個停爐過程煤氣流比較穩定，壓量關系比較平穩，無明顯爆震發生。整個過程如圖1

圖1 九鋼3號高爐停爐過程圖

④爐外渣鐵排放。預休風結束后，21:30復風降料面，23:00打開東鐵口出鐵，第一爐鐵水[Si]0.82%，物理熱1469℃，前期因風壓、頂壓都比較高，出鐵流速比較正常，隨著風壓、頂壓和煤氣利用率降低，鐵水物理熱和流速都逐步降低，26日1:03來風堵口。2:30先后打開東西兩邊鐵口出鐵，鐵水流速比較慢，一直出至休風。整個降料面過程共出鐵595噸，實際出鐵量與停爐料的理鐵基本一致。降料面停爐過程出鐵參數見表5。

表5 九鋼3號高爐停爐出鐵主要參數表

2  停爐主要技術措施

⑴爐內爆震預控。盡可能減少或杜絕爐內爆震是整個降料面停爐的關鍵所在，為有效抑制爐內爆震，關鍵是控制煤氣成分，要求H₂<10%，O₂<1.0%，其中O₂含量關系到整個煤氣管網的安全尤為重要。

①改進提高爐頂打水系統霧化效果，使水霧化后充分與煤氣接觸，有效地降低爐頂溫度，同時大大減少水滴與炙熱的焦炭接觸，從而大大減少了H₂的產生量，有效控制產生爆炸性氣體。另外也減少了原來比較集中水柱跟融熔狀態的渣鐵接觸，可以有效預防重新在爐腹部位粘結物。

②確定合理的降料面目標。傳統打水降料面在降到爐身下部后，都是采取放散煤氣。由于近期環保嚴格管控不允許進行放散煤氣降料面停爐，特別是料面降到爐腹接近風口區域時，必然會出現O₂造成不能繼續回收煤氣，雖然可以大量充N₂雖然可以確保煤氣成分合格，達到全程回收煤氣的目標，但此時煤氣熱值幾乎為零，進入管網后會造成燒結、加熱爐、發電等煤氣用戶熄火，給其他系統造成較大的安全隱患。因此此次降料面目標定為降到風口以上2.0米。從開始降料面即采取煤氣在線和取樣分析相結合，嚴格控制煤氣中的O₂<1.0%，當O₂超標達到1.0時，休風停止降料面。整個降料面過程的H₂和O₂見表6和圖2

表6 九鋼3號高爐停爐煤氣成分表

圖2 九鋼3號高爐停爐煤氣成分趨勢圖

⑵料面深度判斷實測和計算相結合。3號爐只有兩個機械探尺，只有一個可以放到24.0米，而且在料面降到爐深下部以后，每次放尺時間長、料面溫度高，以往每次幾乎降料面到后期，探尺錘都掉了，造成無法放尺和判斷料面深度。這次采取實測和計算相結合來判斷料面深度，根據以往幾次降料面經驗，初期噸焦耗風量選取為3200m³，根據實測料面深度不斷修正耗風量，逐步調整到3200m³/t，26日4:10放尺后出現故障，檢查發現為探尺錘掉，后面完全依靠計算判斷深度，5:30計算料面已降到21.2米，達到目標。

3  停爐總結

⑴合理安排停爐料。通過總結歷次停爐經驗和參考武鋼、漣鋼高爐降料面方案，合理安排停爐料的負荷、堿度、蓋面焦，確保了整個停爐過程（包括爐缸放殘鐵）渣鐵熱量充沛、流動性良好。

⑵停爐全過程回收煤氣。本次降料面通過改造爐頂打水霧化效果、煤氣在線與取樣檢測相結合、嚴格控制煤氣成分和精心操作等預控措施，降料面全程煤氣成分合格、無明顯爆震，達到全過程回收煤氣，增加回收煤氣170余萬立方，實現安全、環保目標的同時增加了經濟效益。

⑶維持較大風量和較高頂壓快速停爐。整個降料面過程中，高爐維持較大風量和較高頂壓，特別是初期適當富氧，有力加快冶煉進程，最終本次降料面共歷時12h36min，順利將料面降到風口上沿2.0米，實現了快速停爐。

⑷爐墻表面清理效果良好。通過提前捅開風口全風口作業、疏導邊緣氣流沖刷爐墻、改造爐頂打水等措施，盡量減少爐墻粘結物。停爐后進入爐內觀察，爐墻表面整體較干凈，基本上沒有粘結物，這樣不僅有利于安全停爐，也加快高爐檢修進度。

參考文獻

[1]  周傳典，等.高爐煉鐵生產技術手冊, 2002版 2018重印，冶金工業出版社.