王博

(河鋼宣鋼二鋼軋廠 河北張家口 075100)

摘  要  近十幾年來(lái)，高爐爐缸燒穿事故呈增加趨勢(shì)，從服役時(shí)間較長(zhǎng)高爐到新建不久高爐，都有爐缸燒穿的事例發(fā)生。同時(shí)，國(guó)內(nèi)大型高爐處于爐役中后期的數(shù)量增加，很多高爐普遍存在爐缸溫度過(guò)高現(xiàn)象。如何避免高爐爐缸燒穿事故，是擺在我們高爐工作者面前的一個(gè)重大而緊迫的任務(wù)。

關(guān)鍵詞  高爐爐缸  風(fēng)口  提鈦?zhàn)o(hù)爐  鐵口  測(cè)溫預(yù)警

1  引言

宣鋼1#高爐（2500m3）于2008年3月15日點(diǎn)火生產(chǎn)，至2018年3月已生產(chǎn)10年，單位爐容生鐵產(chǎn)量7491.48t/m3，高爐已處于爐役后期，鐵口附近區(qū)域爐缸碳磚溫度階段性大幅度升高，其中1#鐵口區(qū)域爐缸碳磚溫度T559最高達(dá)到563℃，影響高爐安全生產(chǎn)及指標(biāo)強(qiáng)化，因此，必須采取一系列技術(shù)及管理措施，減緩爐缸碳磚侵蝕速度，保證爐缸安全，實(shí)現(xiàn)高爐長(zhǎng)壽高效安全生產(chǎn)。

2  系統(tǒng)優(yōu)化項(xiàng)目及實(shí)施過(guò)程

2.1  理論依據(jù)

選擇適應(yīng)爐役發(fā)展的鼓風(fēng)動(dòng)能及回旋區(qū)大小，保證高爐縱向和圓周上的溫度場(chǎng)分布均勻穩(wěn)定，初始煤氣流分布合理,以保證高爐穩(wěn)定順行，減小鐵水環(huán)流侵蝕，維護(hù)爐缸安全。以下部調(diào)劑為基礎(chǔ)，上下部調(diào)劑相結(jié)合，穩(wěn)定邊緣煤氣流和爐體各層溫度，保證高爐穩(wěn)定順行，減少爐況波動(dòng)，減少爐缸碳磚溫度超標(biāo)。 增加監(jiān)控手段，及早掌握爐缸側(cè)壁溫度變化趨勢(shì)，提前采取針對(duì)性措施，是預(yù)防爐缸燒穿的重要手段。

2.2  項(xiàng)目?jī)?nèi)容及實(shí)施過(guò)程

2.2.1  提高冷卻強(qiáng)度

提高軟水流量，高爐軟水流量由3700m3/h逐漸提高至40003/h，進(jìn)水溫度由45℃降低至43℃，1號(hào)鐵口區(qū)域38#冷卻壁第2根，41#冷卻壁第3根水管，2號(hào)鐵口區(qū)域4#冷卻壁第2根，7#冷卻壁第3根水管改為高壓水冷卻，提高冷卻效果。

2.2.2  縮小風(fēng)口面積，采用長(zhǎng)風(fēng)口，提高風(fēng)速與鼓風(fēng)動(dòng)能

高爐風(fēng)口布局對(duì)送風(fēng)制度有決定性的影響。大量生產(chǎn)實(shí)踐證明，初始中心煤氣流較弱, 爐缸中心難以吹透, 結(jié)果使死料柱處于呆滯狀態(tài), 爐芯焦更新緩慢, 同時(shí)高爐下部邊緣氣流偏強(qiáng)，沿爐缸周邊滴落的鐵水量增加，提高了環(huán)流鐵水密度。爐底中心溫度低和爐前作業(yè)變壞正是爐芯焦透液性變差和爐缸活性下降的反映。1#高爐已處于爐役后期，風(fēng)溫水平降低導(dǎo)致鼓風(fēng)動(dòng)能下降，同時(shí)爐缸側(cè)壁溫度階段性偏高，因此必須保持足夠的鼓風(fēng)動(dòng)能和風(fēng)口回旋區(qū)深度，吹透中心，保證爐缸活躍度。同時(shí)通過(guò)與其他企業(yè)的對(duì)標(biāo)考察中發(fā)現(xiàn)，一直以來(lái)，宣鋼高爐風(fēng)口長(zhǎng)度偏短，這也是高爐中心吹不透，爐況欠穩(wěn)定的原因。為此，1#高爐從2018年開(kāi)始調(diào)整風(fēng)口布局，風(fēng)口面積0.3303㎡縮小至0.3285㎡，風(fēng)口長(zhǎng)度由L585mm加長(zhǎng)至L615mm，鐵口上方風(fēng)口加長(zhǎng)至L635mm，高爐實(shí)際風(fēng)速保持在250m/s以上，鼓風(fēng)動(dòng)能達(dá)到了11000kg/m·s～12000kg/m·s（原10000～11000 kg/m·s），隨前期調(diào)整后，高爐爐缸狀態(tài)改善, 中心初始?xì)饬骰钴S, 壓差下降，為高爐加重焦炭負(fù)荷創(chuàng)造了條件。

2.2.3  優(yōu)化布料矩陣，穩(wěn)定煤氣流分布

隨著1#高爐進(jìn)入爐役后期，高爐的設(shè)計(jì)爐型與操作爐型產(chǎn)生了很大的差異，爐腰、爐腹內(nèi)襯受渣鐵侵蝕嚴(yán)重，高爐內(nèi)型直徑變大，實(shí)際高徑比減小，邊緣氣流易發(fā)展，中心氣流易受抑制。同時(shí)隨著1#高爐風(fēng)溫水平的降低，也會(huì)導(dǎo)致中心氣流減弱，邊緣煤氣流發(fā)展。技術(shù)人員以:“堅(jiān)持開(kāi)放中心，適當(dāng)抑制邊緣”方針，上部裝料制度由“礦5環(huán)、焦6環(huán)”的布料矩陣調(diào)整為“礦4環(huán)、焦6環(huán)”，適當(dāng)縮小礦環(huán)帶，收窄平臺(tái)寬度，加深漏斗深度，強(qiáng)化中心氣流，穩(wěn)定邊緣氣流，最終實(shí)現(xiàn)中心氣流充足及邊緣氣流穩(wěn)定。在這一過(guò)程當(dāng)中，邊緣不能壓得太“死”也不能太“活”，否則極易造成爐墻粘結(jié)，所以需密切關(guān)注壁體溫度和水溫差的變化，發(fā)現(xiàn)跑偏時(shí)，及時(shí)調(diào)整。通過(guò)調(diào)整，冷卻壁溫度波動(dòng)幅度減小，邊緣熱負(fù)荷水平趨于平穩(wěn)，其爐體熱負(fù)荷穩(wěn)定在8 50 0×10 M J/h～10000×10 MJ/h。

2.2.4  階段性鈦礦護(hù)爐與臨時(shí)堵風(fēng)口

之前宣鋼高爐處理爐缸溫度升高，提鈦?zhàn)o(hù)爐是通過(guò)提高燒結(jié)礦或球團(tuán)礦來(lái)提高高爐入爐鈦負(fù)荷，此作法涉及上游原料配料及生產(chǎn)工藝調(diào)整，周期長(zhǎng)且存在滯后性，影響范圍廣。目前1#高爐通過(guò)實(shí)施階段性鈦礦護(hù)爐，自出現(xiàn)爐缸溫度超標(biāo)后，高爐配加鈦礦，提高鐵水[Ti]≥0.09%，[Si]控制0.35%～0.5%（正常0.25%～0.40%），保證鐵水溫度1500℃以上，若溫度升高較快時(shí)，配合堵溫度高部位的風(fēng)口，減小此區(qū)域鐵水環(huán)流同時(shí)有利于鈦的碳氮化物沉積，對(duì)應(yīng)對(duì)爐缸側(cè)壁溫度升高有著立竿見(jiàn)影的效果。

2.2.5  灌漿造襯

生產(chǎn)過(guò)程中每日對(duì)爐皮溫度進(jìn)行測(cè)量，記錄，在定休前期對(duì)周期內(nèi)所測(cè)爐皮溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析匯總，根據(jù)測(cè)量記錄的溫度變化趨勢(shì)，判斷冷卻壁與爐皮之間的間隙和劣化情況，當(dāng)溫度大于90℃時(shí)，則對(duì)冷卻壁背面進(jìn)行灌漿。利用每3個(gè)月的定修或臨時(shí)休風(fēng)時(shí)機(jī)，對(duì)確認(rèn)部位實(shí)施灌漿造襯，具體壓漿范圍根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際確定。冷卻壁熱面孔及微冷壓漿時(shí)，灌漿壓力控制在2～2.5MPa，一般造襯厚度控制在100mm，局部薄弱區(qū)域可酌情加厚，但不大于200mm。

2.2.6  鐵口維護(hù)管理

高爐鐵口區(qū)域是爐缸部位最薄弱的環(huán)節(jié)之一，科學(xué)合理地維護(hù)好鐵口是爐前操作的首要工作。在高爐生產(chǎn)過(guò)程中，合理的鐵口深度是出盡渣鐵的有效保障，也能起到在鐵口周圍形成穩(wěn)定的泥包保護(hù)爐缸側(cè)壁的作用，保持穩(wěn)定的鐵口深度是保證爐前作業(yè)穩(wěn)定和高爐長(zhǎng)壽的重要手段之一。

始終保持鐵周圍穩(wěn)定的泥包存在，這一點(diǎn)對(duì)于處于爐役后期尤其是側(cè)壁溫度有過(guò)較大幅度升高的高爐更為重要，1#高爐在生產(chǎn)過(guò)程中的具體操作是，對(duì)于要停場(chǎng)使用的鐵口，使用幾爐鐵高強(qiáng)度炮泥，以保證停場(chǎng)后鐵口周圍泥包能夠較長(zhǎng)時(shí)間存在；剛倒場(chǎng)投入使用的鐵口，前幾爐鐵也使用高強(qiáng)度炮泥，以便快速漲鐵口深度到位，快速形成泥包，后切換為普通炮泥，對(duì)保護(hù)爐缸薄弱點(diǎn)起到了一定作用。

2.2.7  應(yīng)用爐皮測(cè)溫預(yù)警系統(tǒng)

1#高爐在線運(yùn)行10年，原設(shè)計(jì)爐缸測(cè)溫使用的預(yù)埋式熱電偶部分損壞并且無(wú)法修復(fù)，近兩年鐵口附近區(qū)域爐缸碳磚溫度階段性大幅度升高，爐缸侵蝕加劇，在沒(méi)有爐缸測(cè)溫情況下，作業(yè)區(qū)只能通過(guò)人工定時(shí)測(cè)量爐皮溫度掌握其變化情況，爐缸區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜且煤氣含量較高，存在安全隱患，也不能實(shí)時(shí)掌握其溫度變化情況，為彌補(bǔ)這一缺陷，1#高爐安裝了爐皮測(cè)溫預(yù)警系統(tǒng)。

經(jīng)過(guò)前期詳細(xì)測(cè)量、統(tǒng)計(jì)、分析，由技術(shù)人員會(huì)同廠家安裝調(diào)試工作人員現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，最終確認(rèn)爐缸部位測(cè)溫點(diǎn)20個(gè)，采用無(wú)線溫度傳感器，安裝在爐皮外側(cè)，然后通過(guò)無(wú)線溫度采集儀，經(jīng)通訊線路傳輸至主控室電腦主機(jī)，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)爐皮溫度變化趨勢(shì)，間接反映內(nèi)部磚襯的溫度變化，有效監(jiān)測(cè)高爐爐缸工作狀態(tài)；也可幫助生產(chǎn)操作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)爐皮熱點(diǎn)和裂縫、爐皮發(fā)紅現(xiàn)象，并給出報(bào)警，保障高爐安全運(yùn)行。

3  結(jié)語(yǔ)

宣鋼1#高爐通過(guò)采取一系列技術(shù)措施，穩(wěn)定了爐缸側(cè)壁溫度，實(shí)現(xiàn)了爐況長(zhǎng)周期穩(wěn)定順行及指標(biāo)改善，提高了生產(chǎn)效率，降低高爐能源介質(zhì)的消耗；為高爐長(zhǎng)壽奠定了基礎(chǔ)，節(jié)約了高爐大修各項(xiàng)費(fèi)用，節(jié)約了流動(dòng)資金使用，同時(shí)能源消耗降低帶來(lái)污染物排放減少。項(xiàng)目的實(shí)施，提供了一整套快速處理爐缸側(cè)壁溫度大幅度升高的技術(shù)措施，在不大幅度降低冶強(qiáng)的條件下，能夠迅速降低超標(biāo)溫度點(diǎn)至正常水平。實(shí)施后1#高爐爐缸側(cè)壁溫度超標(biāo)次數(shù)減少，爐缸內(nèi)襯侵蝕速度有所減緩，避免了爐缸燒穿重大安全生產(chǎn)事故的發(fā)生。

4  參考文獻(xiàn)

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