鞍钢新2号高炉降料面停炉生产实践

赵长城，张磊，金国一，曾宇，赵迪平

（鞍钢股份有限公司炼铁总厂，辽宁 鞍山 114021）

鞍钢股份有限公司新2号高炉设计有效容积为3200 m3，炉身、炉腰、炉腹采用4段铜冷却壁。2012年一代炉龄结束大修时，炉腹、炉腰处的7、8代铜冷却壁进行了整体更换，而对炉身中下部9、10代铜冷却壁未做处理。2012年2月28号开炉以后，取得了良好的经济技术指标。但是随着生产不断强化，9、10代冷却壁开始破损，尤其2013年年底呈现破损加剧现象，炉身漏水多，补水量有时高达2.1 t/h，对正常炉型的维护和操作十分不利，不但影响高炉顺行，而且导致燃料比升高，给高炉生产和铁厂的生铁成本控制带来不利影响。截至2014年3月份，9、10代铜冷却壁共计损坏水管165根，损坏比例达43%，因此公司决定于3月22日降料面停炉，为期20天，整体更换受损的9、10代铜冷却壁。由于制定的停炉方案周密，控水得力，此次降料面过程没有发生大的爆震，达到了安全、环保、顺利、快速降料面到炉缸风口区域以下的预期目的。

1 停炉前准备

1.1 制定详实的降料面停炉方案

对本次降料面高度重视，改进以往降料面停炉的不足，提前准备，制定详细、周密的停炉方案。包括停炉前的倒槽、炉况的调整、适当洗炉、排查漏水情况、预休风料负荷的调整计算、预休风工作安排、降料面期间的操作、出铁及停止回收煤气的时机选择及安全防范均做了细致规定，确保降料面停炉工作万无一失。

1.2 倒槽工作

为减少炉料的粉末入炉，保证停炉前炉况的稳定顺行，停炉前一个月就开始对矿、焦槽进行倒槽工作，逐一检查各槽缺陷，确认工程施工量。停炉前两周在满足高炉生产前提下，控制中限槽存，不但大大减少了入炉料的粉末，改善高炉顺行状态，而且按工程要求，停炉后顺利完成倒槽计划，为工程施工带来了便利。

1.3 排查炉身漏水情况及控制措施

通过以往及预休风期间的查漏水数据，彻底查明炉身漏水情况，9～10代铜冷却壁共计损坏水管165根，其中已穿管140根，未穿管25根。已穿管140根中通软水102根，又损坏38根（再次穿细管通软水20根，通工业水养护18根）；未穿管25根中通工业水养护18根，卡死7根。

对上述损坏情况画出9～10代炉身冷却壁破损分布图，供操作人员参考。利用平时休风机会在炉身10代冷却壁上沿处安装一圈炉皮打水环管和在8代冷却壁处安装排水槽。在破损多的炉皮重点部位安装无线测温装置，时时在线监控炉皮温度，并启动炉皮打水。

1.4 洗炉

为确保停炉前炉况的稳定顺行，停炉后炉墙干净，以减轻炉墙的清理工作量，给炉内更换冷却壁及喷涂创造良好的工作条件，新2号高炉于2014年3月16日开始加入锰矿洗炉，直至22日停炉共计消耗锰矿1 997 t。洗炉期间铁水［Si］按0.500%～0.700%、［Mn］按 0.500%～0.600%、铁水物理热>1 500℃控制，避免了低炉温、高碱度现象的出现。同时在炉顶布料制度的选择上逐步采取发展边缘气流的控制措施，即增加边沿布焦和减少边沿布矿的圈数。二系统除盐水水温差逐步上升至4.5℃，在预计的受控范围之内。实践证明，洗炉效果非常好，不但在降料面操作中没有发生大的爆震，而且停炉后观察炉内9～10代炉墙总体比较干净。配加锰矿成分见表1。

表1 配加锰矿成分（质量分数）%

2 停炉前预休风

2.1 预休风炉料的加入

根据此次降料面到炉缸风口区以下、尽量消除中心料柱和冲刷炉墙黏结物的要求，于2014年3月22日夜班2：00开始上休风料。为确保降料面期间［Si］在1.2%，铁水温度>1 480℃,故减轻综合负荷20%，入炉碱度降低0.24，最后加40 t净焦做为盖面焦，至8：35休风共计上料48批，与理论计算相差无几［1］。

2.2 预休风工作

2.2.1 坏管闭水及查漏

2014年3月22日休风前减风期间就逐步将已知的坏管闭水，并在休风期间进行最后一次查漏工作。又查出坏管5根，穿管9根。闭水及查漏工作效果好，至送风前，每一个风口前焦炭均为红热状态，说明休风期间没有漏水迹象，为降料面打下了良好基础。

2.2.2 安装炉顶雾化打水枪

均匀、雾化喷水是控制炉顶温度、减少爆震、安全快速降料面的关键。预休风时利用炉顶十字测温孔，开始安装炉顶雾化打水枪，外部用法兰盘固定。炉顶雾化打水枪长7 m，直径57 mm，打水枪下部前3.8 m每隔30°圆弧钻一排眼，孔径5 mm，共5排，孔距离100 mm，根部不钻眼，每支枪钻眼190个，此4支枪作为打水系统及调节炉顶温度用。出铁场平台安装2台高压水泵，1台工作，1台备用，扬程>100 m，要求使用高压水。每根支水管有阀门、流量计，并与4点炉顶温度相对应，总管道安装流量计，总管及分管流量接入高炉主控室电脑监控画面，安装好后少许通水冷却。原4支炉顶打水枪保留，即有8支打水枪，保证炉顶打水量>300 t/h。

2.2.3 安装炉顶煤气取出管及检查探尺

预休风期间，利用炉顶西北侧导出管上的顶压取出孔安装煤气取出管，分成两个头。考虑降料面后期，煤气中含水及杂质多，堵塞取出管问题，加装了N2反吹装置。引致除尘器平台，原除尘器取样管保留备用。将3#探尺的链条拉出，加长至25 m，并加固，通N2保护，确保能多次使用，并准确测量料线实际深度。

2.2.4 调轻炉顶煤气放散阀配重，炉顶各阀液压管路防火保护

预休风期间，调轻炉顶4#机械放散阀配重，保证降料面期间若炉顶压力>150 kPa时能够自动开启，放散煤气，压力下降后能够自动关闭。为了防止炉顶煤气放散时着火，对炉顶放散平台杂物、残油及时清净，炉顶各阀、液压油缸胶管及电缆全部包裹石棉绳或石棉毡，用以防火。炉顶各阀位确认好后切断油路，禁止操作。

2.2.5 校对各种仪表

各种仪表检测数据的准确性对降料面的操作过程至关重要。因此，预休风期间对炉顶压力、4点炉顶温度、4点炉顶封罩温度、4点炉喉温度、风量、风压及炉顶煤气自动分析仪进行了校对，确保降料面期间准确、可靠。

2.2.6 炉身、炉顶增加N2量

为了稀释降料面期间炉身、炉顶的煤气成分，达到安全停炉的目的，预休风期间将炉身11代冷却壁处的4个静压力孔透开，直接通入N2，同时将炉顶阀箱、齿轮箱的N2阀门全开，喉管上部用盲板封死。

3 降料面实绩

3.1 降料面停炉操作

2014年3月22日17：20高炉送风，进入降料面阶段。送风后炉身、炉顶及除尘器开始通入N2与蒸汽，并继续回收煤气；开启炉身9～10代炉皮打水，初始料线10.68 m；随着风量的增加、炉顶温度升高，于 18∶30开始炉顶打水。19∶58出现第一次也是唯一的一次爆震，顶压从107 kPa升高至177 kPa，迅速减风，风压、顶压分别退至 120、75 kPa。之后发现除盐水II系统补水呈加快趋势，说明炉身9～10代冷却壁处有渣皮掉落，而且又有新坏水管开始漏水。本着顺行的原则，在风压、顶压平稳的基础上，逐步恢复风量；23日5：10停止回收、切断煤气；3月23日10：20休风，降料面操作结束。整个降料面期间比较顺利，耗时17 h。

3.2 降料面过程风量的使用情况

理论上，降料面初期由于炉内料柱厚可以承受较大风压，为使鼓风能够深入料柱中心，可以逐步增加风量并进行适度加风。随着降料面过程的进行，炉内料柱变薄，为避免出现管道行程和控制炉顶煤气温度，减少炉顶打水量以防止出现大型爆震，应逐渐减少风量。本次降料面操作中采用了较大的风量，炉顶温度控制较好，前期顶温控制在350℃以下，后期控制400℃以下。整个降料面期间仅发生一次爆震。累计消耗风量3 464 550 m3，总打水量1 321 t。降料面操作参数见表2。

3.3 炉顶打水及炉身闭水作业

根据停炉方案，降料面时炉顶温度控制在350℃以下，最高不超过450℃，持续时间不超过20 min以保护炉顶设备。预休风时安装的临时雾化打水枪可以分别控制东南、东北、西南、西北4个方向的温度，流量可达150 t/h。原炉顶打水枪虽不能与4点炉顶温度对应，但流量可达200 t/h，这样就保证了炉顶总流量>300 t/h的要求。而实际操作中，原打水枪没有用过，临时雾化打水量最高用至107 t/h就可控制炉顶温度在350℃以内，齿轮箱温度≤80℃，阀箱温度≤120℃。

表2 降料面操作参数

由于9～10代铜冷却壁的坏管数量占43%，漏水较多，为了减少在降料面期间向炉内漏水，按照停炉方案，当实际料面降过10或9代冷却壁时，就将对应的10或9代冷却壁的坏管全部卡死。23日1：00在确认实际料面已过9代冷却壁，将所有坏管卡死后，除盐水II系统补水次数开始减缓，效果明显。为了降低9～10代炉皮的热负荷，卡死坏管的同时，加大炉皮打水的流量，通过安装在9～10代炉皮重点部位的65个无线测温装置的测温数据显示，没有高于80℃的温度点，最高位于9代炉皮西南侧56℃，说明闭水作业较为成功。

3.4 炉前出铁操作

降料面过程中渣铁排放是否及时、干净是降料面成功与否的又一关键因素。以往降料面过程一般出铁2次，鉴于此次存在漏水因素，本次降料面过程出铁4次，排出的渣铁量与休风料计算基本一致。出渣、出铁情况详见表3，表中 ［Si］为1.285%，［S］为0.007%，铁水温度为1 484℃。

表3 出铁情况

3.5 判断料面位置及切断煤气时机的选择

通过探尺和炉顶煤气中CO2的含量来判断料面的实际位置，及时、准确的放散、切断煤气是安全、快速停炉的核心所在。降料面过程中煤气成分见表4。为安全起见，本次降料面满足以下任何条件即放散、切断煤气［2］。

①炉顶压力剧烈波动，频繁出现高压尖峰；

②煤气中含H2>12%，O2>2%；

③煤气中CO2的含量降至最低3%～5%后，开始快速回升［3］。

表4 降料面过程中煤气成分

23日2：30探尺测得料线22.02 m，同时煤气自动分析仪检测CO2逐渐降低至5%～6%水平，说明实际料面已到达炉腰下部。4：30料线23.8 m，自动检测CO2回升至8.5%，同时个别风口出现浑浊、吹空现象。由于人工化验煤气成分的滞后，5：00得 知4：30的煤气中O2含量升高至 3.8%，于是5：10切断煤气，停止回收，炉顶煤气开始放散。8：30发现大部分风口发黑，吹空，决定出最后一次铁，两场同出，但由于前两次渣铁已出净，两铁口只出少许渣，无铁。10：20休风，降料面工作结束。

4 结语

安全顺利降料面的关键是炉顶温度的控制，而顶温控制的关键取决于打水枪的结构和设置。本次降料面过程中根据炉顶温度、阀箱、齿轮箱温度严格控制打水量，均匀打水，防止爆震。均匀打水并使水雾化，使水在高炉上部迅速变成蒸汽排除炉内，既可降低顶温，又可防止水珠与高温料面的红热焦炭接触反应生成H2。由于炉顶打水枪设计合理，水量均匀，雾化好，平均打水流量低于以往50 m3/h以上。本次降料面过程中，出铁时间安排较为合理，前两次利用较高的风压能够及时将炉缸渣铁出净，为顺利降料面奠定了基础。值得一提的是本次新2号高炉降料面是在炉身冷却壁漏水较为严重的情况下进行的，得益于停炉前漏水的排查、预休风漏水的处理及降料面过程中炉身闭水作业的有效实施，为今后降料面积累了经验。本次降料面通过探尺实测料线、人工与自动煤气分析相结合及观察风口状态，及时准确的确定切断煤气时间，为安全、顺利、快速降料面提供了可靠的保障。

［1］ 黄泽文，王加山.韶钢7号高炉降料面操作实践 ［J］.炼铁，2009（4）：6-8.

［2］ 周传典.高炉炼铁技术手册［M］.北京：冶金工业出版社.2002.

［3］ 任国强，董文明，杨光涛.天钢1#高炉降料面实践 ［C］//2012全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会文集（上），北京：中国钢铁协会，2012：947-549.