摘  要  武鋼2號(hào)高爐采用空料線回收煤氣方法進(jìn)行停爐。在停爐過程中，采用高頂壓、大風(fēng)量、富氧加快料面下降，并通過控制合理的風(fēng)量、壓差，配合適宜的爐頂打水量，確保煤氣流平穩(wěn)、爐頂溫度適宜、爐頂煤氣中的H2和O2含量保持在安全范圍內(nèi)，有效延長了回收煤氣時(shí)間，且實(shí)現(xiàn)空料線過程全程無爆震，實(shí)現(xiàn)了安全、環(huán)保、快速停爐。

關(guān)鍵詞  高爐回收煤氣  空料線  停爐

武鋼2號(hào)高爐于2010年12月21日點(diǎn)火開爐，高爐設(shè)計(jì)爐容1536m3，因在上代爐齡的基礎(chǔ)上進(jìn)行恢復(fù)性大修，仍然沿用原有的工業(yè)水冷卻系統(tǒng)。高爐投產(chǎn)后，爐況一直保持穩(wěn)定順行，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)保持較好的水平。2014年冷卻壁開始出現(xiàn)破損，主要集中在七段勾頭，2015年，七段勾頭損壞趨勢(shì)加大，并向八段發(fā)展。至2016年初，七段勾頭損壞率高達(dá)85%，八段勾頭損壞高達(dá)50%，冷卻壁壁體六到八段也有不同程度的損壞。爐身因冷卻壁破損嚴(yán)重，七段爐皮經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)溫度高發(fā)紅，被迫進(jìn)行外部打水冷卻。2016年8月26日，武鋼2號(hào)高爐按去產(chǎn)能計(jì)劃，正式停爐。

1  停爐前的準(zhǔn)備

為確保安全、順利停爐，對(duì)爐頂打水系統(tǒng)做了重新設(shè)計(jì)，增加打水量，并利用Mn礦進(jìn)行洗爐，并調(diào)低爐渣堿度、調(diào)整布料制度，保持爐況順行，渣鐵排放順利。

1.1  爐頂打水系統(tǒng)準(zhǔn)備

2號(hào)高爐原有的打水系統(tǒng)打水能力僅120t/h，且部分打水管道已經(jīng)堵塞。為了確保停爐過程中打水能力滿足要求，并進(jìn)一步改善打水的霧化效果，對(duì)爐頂打水系統(tǒng)進(jìn)行全面改造，適當(dāng)加大爐頂打水主管道管徑，并配置兩臺(tái)增壓泵（一用一備），使?fàn)t頂最大打水能力可達(dá)到180m3/h。同時(shí)，對(duì)爐頂打水噴頭進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，采用六個(gè)霧化打水噴頭環(huán)向均勻分布于爐喉，對(duì)每個(gè)打水頭單獨(dú)安裝電動(dòng)閥，并實(shí)現(xiàn)主控室手動(dòng)閥操作控制。電動(dòng)閥設(shè)置正、反向兩個(gè)按鈕，通電動(dòng)作，斷電停止，確保操作過程中能自如調(diào)整閥門開度來控制爐頂打水量。

1.2  停爐前的操作調(diào)整

2016年8月24日，開始使用Mn礦，加入量為600kg/批(礦批26.6t)，堿度由原來的1.15下調(diào)至1.10。焦炭由原來的干濕混上改為全干焦冶煉，為了保持兩股氣流的穩(wěn)定，中心焦相應(yīng)由3環(huán)減至2環(huán)。用Mn礦后，鐵水中Mn含量由原來的0.15%左右上升至0.6%左右。使用Mn礦后，爐底溫度略有所升高（見表1）。

另外，正常生產(chǎn)時(shí)，鐵口角度為10.5°為了確保停爐過程中最大限度出凈爐缸渣鐵，在停爐前，分兩次逐步加大鐵口角度，至24日，鐵口角度調(diào)至12.2°。

2  空料線停爐

2.1  上停爐料

24日23:30,開始全焦冶煉，焦炭負(fù)荷3.5,同時(shí)理論堿度進(jìn)一步下調(diào)至1.05,并于24:00以海南代燒結(jié)12t。

25日1:30開始上停爐料，調(diào)輕焦炭負(fù)荷至2.5(10.4t)，中心焦由2環(huán)減至1環(huán)。由于2號(hào)高爐是用料車上料，最大焦批只能達(dá)到7t，在上料過程中，采取以每兩批料加一次凈焦的方式來補(bǔ)足焦批。根據(jù)冶煉周期計(jì)算停爐料共需加料43批，按要求對(duì)料槽進(jìn)行備料，確保小休風(fēng)前，停爐料正好到達(dá)風(fēng)口區(qū)域，料槽中料正好用空。4:30停煤，煤槍空吹N2。6:00，Mn礦槽用空，因組織Mn礦再進(jìn)槽難以滿足全部槽空的要求，停用Mn礦，并保持原有堿度及負(fù)荷不變。7:30開鐵口準(zhǔn)備小休風(fēng)時(shí)，因公司煤氣嚴(yán)重不足，煤氣平衡困難，高爐小休風(fēng)時(shí)間推遲，遂于8:30堵口后，9:20開鐵口出鐵，至10:40才按正常程序休風(fēng)，爐頂點(diǎn)火趕荒煤氣。休風(fēng)時(shí)料線3.5m。期間上停爐料累計(jì)54批，并于最后上7t凈焦蓋住料面。最后一次鐵時(shí)，停爐料已經(jīng)下達(dá)。最后兩次鐵水爐渣主要成份見表2。

2.2  空料線操作

26日14:00開始送風(fēng)，14:30,風(fēng)量恢復(fù)至2250m3/min，頂壓恢復(fù)至0.185MPa，壓差0.100MPa，O2用3000m3/h。隨著料面下降，根據(jù)風(fēng)壓變化情況，適當(dāng)增加風(fēng)量，至15:30，風(fēng)量加至2750m3/min。

在降料面過程中，每半小時(shí)通過人工取樣對(duì)煤氣成份進(jìn)行分析。并安排專人負(fù)責(zé)爐頂打水控制。根據(jù)爐頂溫度、氣密箱溫度情況適時(shí)進(jìn)行爐頂打水，根據(jù)上升管四個(gè)點(diǎn)的溫度變化情況，調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)部位霧化頭的電動(dòng)閥，使上升管四個(gè)點(diǎn)的溫度均控制在350-450℃范圍。

在降料面初期，H2%含量較低，基本保持在2%以內(nèi)。O2含量約0.3%左右。參數(shù)控制上，持續(xù)保持風(fēng)量在2750m3/min以上，隨著料線的不斷降低，風(fēng)壓逐漸下降，操作上適當(dāng)降低頂壓，同時(shí)降低對(duì)壓差的控制。降料面過程中各操作參數(shù)控制見表3。

16:30，取樣檢測發(fā)現(xiàn)爐頂煤氣中H2%、O2%含量突然上升，分別達(dá)到5.5%和1.2%，對(duì)風(fēng)口區(qū)域進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)10#風(fēng)口損壞，立即停O2，并對(duì)損壞風(fēng)口進(jìn)行閉水操作后，H2%含量迅速下降至3.0%左右，O2%含量降至0.40%左右。同時(shí)，將壓差控制由0.090MPa降至0.080MPa，此時(shí)，風(fēng)量2750m3/min,頂壓0.175MPa，料線8.5m。

17:30，爐頂煤氣中H2%含量再次突然上升至4.44%，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)14#風(fēng)口損壞。對(duì)其進(jìn)行閉水操作后，H2%降至0.31%。同時(shí)，將壓差進(jìn)一步降低至0.070MPa控制，此時(shí)風(fēng)量2750m3/min，頂壓0.170MPa,料線11.56m。

17:25,開鐵口出鐵，至18:25鐵口噴，堵口。

18:30，料線達(dá)到14.53m時(shí)，兩個(gè)探尺均被燒壞，后繼料線通過燃燒的焦炭量來估算。同時(shí)，隨著爐料的繼續(xù)下降，料層越來越薄，有小管道產(chǎn)生。20:00，當(dāng)料線達(dá)到17m左右時(shí)，爐頂H2%含量上升到10%左右，逐漸減風(fēng)至2300m3/min，同時(shí)退頂壓至0.15MPa，壓差控制在0.050MPa。伴隨著料線的逐步步加深，適當(dāng)控制打水量，并相應(yīng)減風(fēng)，降低壓差控制，維持H2%在10-12%。

20:40開第二次鐵口。直至休風(fēng)前將鐵口堵上。

22:00,爐頂煤氣中CO2%出現(xiàn)拐點(diǎn)，有較明顯的上升。22:30達(dá)到了8.98%，表明爐料已經(jīng)降到了爐腹,估算料線約21m左右。

23:00,煤氣分析中H2%含量達(dá)到13.14%，高爐于23:10開放散、切煤氣。后將風(fēng)量加至2400-2500m3/min。27日2:00,煤氣中氮?dú)夂可仙?1.84%，觀察到風(fēng)口變暗，部分風(fēng)口已經(jīng)開始掛渣，2:30煤氣中氮?dú)膺_(dá)到70.14%，判斷料面已降至風(fēng)口以下，逐步減風(fēng)，3:10休風(fēng)，空料線完畢，歷時(shí)13小時(shí)。停爐降料面過程中爐頂煤氣成份變化如圖1所示。

3  結(jié)論

武鋼2號(hào)高爐通過采用空料線回收煤氣法停爐，共歷時(shí)13h，回收煤氣9h，全程未發(fā)生爆震，實(shí)現(xiàn)了停爐過程快速、安全、環(huán)保、高效。通過對(duì)整個(gè)停爐過程的分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)如下：

（1）在上停爐料期間合理控制各項(xiàng)參數(shù)，優(yōu)化料面布局，是穩(wěn)定煤氣流的有效保證。在上停爐料過程中，以每兩批加一次凈焦的方式補(bǔ)充焦批，使料層能夠均勻、合理分布，同時(shí)，通過控制較低的壓差，均衡了爐內(nèi)氣流分布，保持了較好的爐況，也減少了停爐過程中出現(xiàn)管道行程的機(jī)率，為安全順利停爐創(chuàng)造了良好的條件；小休風(fēng)前，爐渣堿度適當(dāng)下調(diào),并保持了1480℃以上的物理熱，充分保證了鐵水的流動(dòng)性。

（2）空料線前期適當(dāng)控制高頂壓、大風(fēng)量、低壓差，有利于料線快速下降。隨著料面的降低，合理控制較低的壓差，有利于爐內(nèi)氣流的均衡分布，在料層變薄過程中，有效降低了產(chǎn)生管道的概率。

（3）良好的爐頂打水裝置是安全停爐的保障。停爐前對(duì)爐頂打水裝置進(jìn)行了改造，使用的六個(gè)水頭霧化效果很好，且能夠單獨(dú)水量控制，能較準(zhǔn)確地控制打水量和打水部位，使?fàn)t頂溫度及煤氣成份中的H2%及O2%含量得到了有效控制。在整個(gè)空料線過程中，沒有發(fā)生明顯的爆震現(xiàn)象，為空料線降料面的安全提供了保障，并有利于長時(shí)間維持大風(fēng)量作業(yè)，增加煤氣回收，加快降料面過程。

（4）準(zhǔn)確、及時(shí)判斷煤氣成分，并采取有效應(yīng)對(duì)措施，決定了回收煤氣時(shí)間及停爐安全。本次停爐過程中，一直采用煤氣分析儀實(shí)時(shí)監(jiān)控煤氣成分中H2%、N2%、CO%、CO2%的含量，并半小時(shí)人工取樣做一次全分析。通過實(shí)時(shí)監(jiān)控及時(shí)發(fā)現(xiàn)H2%含量大幅升高，并準(zhǔn)確判斷出風(fēng)口損壞，及時(shí)采取措施應(yīng)對(duì)。在空料線后期，煤氣分析中H2%曾到了11%，但考慮到煤氣中O2%含量很低，僅0.1%左右，且煤氣流穩(wěn)定，無爆震現(xiàn)象發(fā)生，仍然堅(jiān)持煤氣回收，有效延長了回收煤氣時(shí)間。

（5）空料線過程中必須把握適宜的開鐵口時(shí)間。在本次空料線過程中，出現(xiàn)了兩個(gè)壞風(fēng)口，這在正常停爐過程中是很少發(fā)生的。經(jīng)分析，主要原因是小休風(fēng)送風(fēng)后，歷時(shí)3.5h才開鐵口，導(dǎo)致爐缸內(nèi)還原的渣鐵過多沒有及時(shí)排放，導(dǎo)致了風(fēng)口燒壞。如果能在送風(fēng)后2h左右開鐵口出鐵，有可能避免風(fēng)口損壞。但由于對(duì)壞風(fēng)口及時(shí)發(fā)現(xiàn)并閉水處置，有效避免了壞風(fēng)口向爐缸漏水。同時(shí)，也警示在停爐過程中，要密切關(guān)注風(fēng)口等冷卻設(shè)備狀況，發(fā)現(xiàn)異常必須快速采取措施，避免對(duì)空料線過程造成影響。