梅钢二号高炉停炉中修生产实践

李文斌

（上海梅山钢铁股份有限公司炼铁厂，江苏 南京 210039）

梅钢二号高炉（第4代）于2016年3月8日开炉投产，设计炉容1280 m3，水系统采用软水密闭循环系统，炉腹和炉腰五、六段采用铸钢冷却壁冷却。自2017年10月17日五、六段第一根水管开始损坏，截止2019年9月16日五段共破损水管77根，破损冷却壁30块，六段共破损水管37根，破损冷却壁22块，详见表1。因水管损坏太多，对高炉安全生产和稳定顺行都带来了严重安全隐患，公司决定采用降料线打水回收煤气的方法对二号高炉停炉中修，更换五、六段冷却壁。

表1 五、六段铸钢冷却壁破损情况

1 停炉前的准备工作

1.1 设备器材准备

增设氮气管道，采用三路向炉内喷入氮气。第一路氮气通过20支煤枪从风口喷入炉内，这一路管道不需要施工；第二路氮气通过标高为19.32 m、24.808 m的8个炉身静压力孔喷入炉内；第三路氮气通过G6段4个微冷中心孔喷入炉内。氮气可以稀释煤气，在一定程度上控制停炉的H2含量，确保停炉安全。

为方便停炉操作监控需要，新增加停炉综合信息画面，内容主要包括以下几个方面：冷风流量、热风压力、炉顶压力、热风温度、送风流量累积、全压差、鼓风湿度等。

重力除尘器及其后的设备不进行更换，为防止煤气温度过高，在荒煤气管道上增加喷淋降温设备，进行雾化打水，雾化效果必须良好，各阀门开关灵活，现场控制阀门。

1.2 空料线前的生产工艺准备

为了停炉过程渣铁流动性良好，高炉在停炉前5天退负荷控煤、配加锰矿，并配辅料降低炉渣Al2O3含量，主要参数控制目标：

BV为2750 m3/min，O2为3000 m3/h，矿批为37.5 t，焦批为9.6 t，O/C为3.91，日产量3500 t左右，FR为530 kg/t，PT为1480～1510℃，w[Si]=0.4%～0.7%，炉渣碱度为1.1～1.15，炉渣中w（Al2O3）=14.0%～15.5%，w（MgO）=7.0%～8.0%。保持大风量，全风口操作。

上部制度调整上，在确保中心气流的基础上，尽量疏松边缘，焦、矿档位分别为，αc：10393827214，αo：10393827261。5日，αc调整为10493827214，7日，焦、矿角度分别减1°、0.5°。

1.3 全焦冶炼

停炉前，制粉系统退出。3月8日06：50改全焦冶炼，09：25停止喷煤，全焦冶炼的用料组成见表2，冶炼参数控制见表3。

表2 全焦冶炼用量组成

表3 全焦冶炼操作参数

2 预休风

3月8日23：52开始加休风停炉料，休风停炉料由三段组成。第一段、第二段休风停炉料见表4，第三段为盖面焦，共3P，37.5 t。9日06：00—16：00预休风，休风料线2.2 m。

表4 二号高炉停炉料的基本组成（不含盖面焦）

不含盖面焦停炉料焦炭负荷为2.71，焦比575 kg/t，包括盖面焦在内焦炭负荷为2.47，焦比629 kg/t。加停炉料前集中加焦2批，补偿预休风期间的热量损失。

预休风期间主要的工作有：

1）更换炉顶打水枪：将炉顶6只打水枪全部更换为新枪，其中V1b、V2a、V2b、V13改为双枪。安装前必须在炉外对炉顶打水装置进行雾化试验，雾化效果必须良好。确认系统各阀门开关灵活，保证空料线期间6支打水枪正常工作，现场控制阀门与远程操作位置关系对应无误。

2）增加气密箱外部喷淋，预休风复风后将气密箱外部喷淋打开，增加冷却。

3）炉顶压力量程更改为-10～300 kPa，炉顶放散自动开启条件由程序控制。顶压实际值大于170 kPa，自动开启炉顶2个放散；顶压实际值大于设定值20 kPa，自动开西Ф800 mm放散；顶压实际值大于设定值25 kPa，自动开东Ф800 mm放散。炉顶放散打开后需手动关闭。

4）加长探尺：将东、西机械探尺量程全部调整为24 m，探尺选用不锈钢耐高温钢丝绳，钢丝绳和砣之间的连接部分做耐高温保护，校对零位，做好标记。

5）从东南角煤气上升管开孔处，将煤气取样管道引至重力除尘器地面，保证整个空料线过程能取出煤气样。因煤气温度较高，必须采用硬管连接，不得采用软管，安装负压取气器。不取气时，用N2反吹，确保取气管道畅通。

6）十字测温4根桥架全部拆除，用封板封堵严密。

7）更换或封死已损坏的冷却设备。凡已坏的冷却壁和冷却板在预休风时全部关死。预休风前认真检查风口小套，发现损坏，在预休风时更换，确保空料线时各冷却设备不漏水。8）炉皮喷淋管固定。预休风复风前将炉腹、炉腰炉皮打水管焊接固定，局部增加打水水管。

3 空料线作业

9日16：00复风开始降料面操作，安排专人负责炉顶打水，顶温按照300～350℃管理，最高不超过500℃、最低不低于300℃，时刻保留一只打水枪V23或V1a常开。低于300℃时，停止所有打水枪。空料线开始时风口煤枪氮气全开，炉身喷煤和静压力孔氮气小开。19：45料线降至12.5 m低于标高24.808 m炉身静压力孔位置时，开大炉身静压力氮气吹扫阀阀门，总保安氮气流量为8500 m3/h。21：03料线降至15.3 m低于标高19.32 m炉身静压力孔位置时，全开两路炉身静压力氮气吹扫阀阀门，总保安氮气流量为11000 m3/h。22：23料线约17 m刚进入炉腰位置时，全开微冷N2，总保安氮气流量为14000 m3/h。

在停炉降料线开始后，每30 min一次人工取煤气样，进行煤气成分分析，包括H2、O2、CO、CO2、N2含量。东机械探尺每隔30 min探明一次料线，当东尺故障时，启用西探尺，雷达探尺辅助跟踪料线（探尺停尺位改为3 m）。当3把探尺都出现故障时，降料面过程依据CO2曲线判断料线。

图1为降料面过程煤气中CO2含量变化与料面深度的近似抛物线关系[1]。随着料面下降，间接还原反应逐渐降低，拐点标志停炉过程中间接还原反应基本结束，CO2降至最低点，相对位置为炉腰附近。

图1 停炉煤气中CO2含量与料面深度关系

空料线过程中，密切注视煤气成份变化及料面下降情况，当出现以下现象之一时，停止回收煤气：煤气中含O2大于1%；φ（H2）≥10%；频繁发生爆震。表5是空料线操作参数。

表5 空料线操作参数

降料面期间，第一次出西铁口，安排在送风后1 h 38 min，铁量约242 t；第二次出东铁口，间隔1 h 44 min，铁量约233 t；第三次出铁打开东、西两个铁口，较上一炉堵口间隔分别为1 h 24 min和1 h 47 min，选用较大钻头Φ55 mm，铁量约35 t。第一炉堵口时正常打泥，第二炉堵口时高炉已常压，打泥量减半，末炉铁适当空喷，确保出净渣铁，休风后20 min，正常堵风口，打半格泥。末次铁后捅撇渣器，放空主沟存铁。

空料线停炉打水过程中，高炉煤气总管出口温度＞80℃，投用净煤气的喷淋系统，高炉煤气总管出口温度＜60℃，关闭净煤气的喷淋系统。

若干法除尘箱体进口煤气温度＞200℃，启用一组荒煤气喷淋装置降温；若箱体进口煤气温度＞250℃，启用两组荒煤气喷淋装置降温；若箱体进口煤气温度＞260℃，持续30 min，则高炉减风；若干法除尘进口煤气温度＜200℃，全关新安装的喷淋降温装置进水阀。

05：58休风停炉，共用时13 h 58 min，总耗风量为127.5230万m3。

4 打水凉炉、能源介质切断

高炉停炉休风后，10日18：44开始打水凉炉，打开炉身静压力孔、微冷中心孔保安氮气，先开启2支炉顶打水枪，同时打开风口2#、7#、12#、16#四支打水枪，打水枪插入角度大于30°，插入深度大于4 m，同时打开风口1#、3#、9#、11#、13#、19#6个轴转风机向炉内鼓风强制对流。打水产生的大量蒸汽及水煤气从炉顶800放散阀、溜槽检修门、点火人孔排出。19：20炉顶温度达到310℃，后逐渐下降。21：00炉顶打水枪支数增加到5支，小时最大打水量101.3 t。21：40炉顶温度48℃，停炉顶打水。23：00全关炉身保安氮气。11日06：40东、西铁口钻通，西铁口间隙性有水，东铁口有蒸汽无水。风口打水一直持续到11日21：15，打水凉炉共用时25 h 19 min，炉顶打水共计148.2 t，风口打水共计443.74 t，总打水量591.94 t。

高炉停炉休风后，根据停炉方案及现场施工的需要，对富氧、氮气、高炉煤气、焦炉煤气、蒸汽、送风系统、水系统等有关能源介质进行隔断，确保检修期间的作业安全。

5 结语

1）降料面过程中，向炉内吹入N2有助于稀释煤气，在一定程度上控制煤气中H2含量，避免发生爆震，确保安全停炉。

2）当机械探尺不能探到料面时，炉顶煤气中CO2含量可以作为判断料面位置的重要依据，确保料面降到风口以下，降低停炉后炉缸扒料的难度。

3）本次停炉中修准备时间较短，仅3个月，但基本做到了安全、有序、顺利停炉。停炉降料面过程中没有明显爆震，炉顶煤气中H2含量最高仅4.1%。停炉后，风口2 m范围内全部低于中套下沿。