方大九钢3号高炉降料面停炉操作及技术措施

余映红　徐彬

摘 要：对九江萍钢炼铁厂3号高炉降料面停炉操作进行了总结，并阐述了安全快速停炉的各项技术措施。在停炉过程中采用煤气高效回收，高风量与高顶压的综合使用等技术，首次顺利实现煤气全回收，准确将料面降至炉腹部位。

关键词：降料面；停炉；煤气全回收；炉顶温度

OPERATION AND TECHNICAL MEASURES FOR STOPPING THE FEEDING SURFACE OF FANGDA JIUGANG NO.3 BLAST FURNACE

Yu Yinghong  Xu Bin

（Fangda Group Jiujiang Pinggang Steel Co.， Ltd.    Jiujiang    332500，China）

Abstract：This article summarizes the shutdown operation of the No. 3 blast furnace at Jiujiang Pinggang Ironmaking Plant， and elaborates on various technical measures for safe and rapid shutdown. During the shutdown process， technologies such as efficient gas recovery and the comprehensive use of high air flow and high top pressure were adopted， successfully achieving full gas recovery for the first time and accurately lowering the material level to the furnace belly.

Key words：lowering surface; shutdown; full gas recovery; furnace top temperature

0    前    言

九钢3号高炉（1 780 m3）采用软水密闭循环冷却方式。第二代炉龄于2013年2月9日点火开炉，停炉前2022年6月TE0912-2（插入深度150 mm）最高温度达到550.5 ℃，2022年7月TE0906-2（插入深度150 mm）最高温度达到828.8 ℃，同时从2019年起风口以上冷却壁水管陆续出现破损，截止2022年7月25日停炉前，共破损46根水管，涉及22块冷却壁，不仅影响高炉的正常操作和主要经济技术指标的优化，而且还存在重大的安全风险。因此，决定对3号炉进行停炉大修。

1    停炉操作

7月25日13：30，3号高炉开始下休风料，18：00进行预休风，为降料面进行各项准备工作，预休风前料面按6.0 m控制。21：30复风降料面，于26日5：36顺利停炉。

1.1    停炉前准备工作

停炉前的操作思路主要是确保炉况稳定顺行，主要包括制度调整、参数调整和预休风检修。

1.2    炉况调整

为了保证顺利完成高炉降料面工作，炉况调整思路主要是确保炉况稳定顺行，清除炉墙粘结物和炉缸顺利放残铁。参数控制铁水[Si]0.4% ～ 0.6%、[S]0.020% ～ 0.030%，物理热1 500 ～ 1 520 ℃，预休风前6天高炉主要操作参数见表1。

1.3    制度调整

18日，高炉停止使用1.0%的高钛球，高炉钛负荷由12 kg/t降低到8.8 kg/t，[Ti]由0.23%降低到0.18%。19日，上部长期疏松边沿的料制，矿石矩阵由36/2、34/3、31/3、28/2改为34/3、31/4、28/3，以发展边沿气流冲刷炉墙粘结物。24日，高炉开始降低焦炭负荷，由4.80逐步降到4.10，配料碱度R2由1.22逐步降到1.12，以改善渣铁流动性。停炉前一天，停止使用焦丁。

20日，捅开长期堵死的12、13号风口，实现全风口送风作业，进风面积由0.249 3 m2提高到0.270 1 m2，风速为260～270 m/s，鼓风动能为115～125 kJ/s；全开风口后可以有效地清理长期堵风口区域上方炉墙的粘结物。

1.4    预休风检修

25日18：00-21：30安排预休风检修，进行各项停炉前工作的实施与确认。休风后快速更换破损的风口小套，及时关闭漏水的冷却壁，并准备好水管，复风后闭水区域炉壳外部打水冷却。将炉顶原有的8个水喷头更换为6个雾化喷头，保留2个原有喷头，以确保打水量。检查2号探尺齿轮箱，确保能够放到24.0 m。

1.5    降料面停炉过程

主要包括降料面和炉外渣铁排放。

1）停炉料组成。

九钢3号高炉停炉料组成见表2。

2）炉顶煤气成分及温度控制基准。

整个降料面停炉过程中，严格控制煤气中含H₂量和O₂量，要求H₂<10%，最高不大于12%；O₂<2%，当炉顶温度300 ℃时为1.8%，600 ℃以上时为0.8%[1]。为了确保炉顶设备安全和炉况的稳定顺行，要求炉顶温度控制在 200 ～ 400 ℃，最高不得超过400 ℃，最低不得小于200 ℃，气密箱温度＜70 ℃、布袋入口温度＜260 ℃。操作见表3。

3）降料面过程。

25日预休风检修完成后，21：30开始送风降料面，因预休风前已经逐步降低料面，复风后探尺起始位置8.6 m。在降料面过程中，风量降低与炉顶打水保持动态匹配，严格控制煤气中O₂和H₂含量，通过煤气在线和取样分析相结合，实时调整风量与打水量，以确保炉顶煤气成分和温度符合目标要求。因3号高炉只有两个机械探尺且没有雷达探尺，料面深度采取理论计算与探尺实测相结合的方式，根据历次降料面经验结合正常生产的吨铁风耗及燃料比，降料面过程的吨焦耗风量取3 500 m³。

在降料面初期尽量使用较大的风量（3 300～3 500 m³/min），同时适当进行富氧（4 000～5 000 m³/h），保持与风量配比的顶压，有利于加快冶炼进程缩短降料面时间。随着降料面进行，炉内料柱高度逐步降低阻损减小，容易出现管道行程等异常炉况，并且为了控制顶温超标而不断增加打水量，会大幅度增加炉内发生爆震的概率，因此在H2接近10%时，合理的控制是逐步降低风量并减少打水量。同时为防止O₂超标，在O₂接近0.95%料面降至炉身下部时，停止富氧。由于环保压力不允许进行放散降料面，同时如果大量充N2虽然可以确保煤气成分合格，但此时煤气热值几乎为零，可能会造成烧结、加热炉、发电等煤气用户熄火，引发较大的安全隐患，另外剩余焦炭还可以回收重新入炉，因此降料面目标为降到风口以上2.0 m （21.0 m）。26日4：10放探尺测料面为18.7 m，这次放尺造成探锤掉无法再使用。5：30理论计算料面已经降到21.0 m，5：36按程序休风。休风后实测料面21.5 m，达到目标料线。操作参数见表4。

整个降料面过程共耗时12 h 36 min，累计消耗风量131.75万 m³，炉顶共打水880 t，全程回收煤气，共177.86万 m3。整个停炉过程煤气流比较稳定，压量关系比较平稳，无明显爆震发生。整个过程如图1。

4）炉外渣铁排放。

预休风结束后，21：30复风降料面，23：00打开东铁口出铁，第一炉铁水[Si]0.82%，物理热1 469 ℃，前期因风压、顶压都比较高，出铁流速比较正常，随着风压、顶压和煤气利用率降低，铁水物理热和流速都逐步降低，26日1：03来风堵口。2：30先后打开东西两边铁口出铁，铁水流速比较慢，一直出至休风。整个降料面过程共出铁595 t，实际出铁量与停炉料的理铁基本一致。降料面停炉过程出铁参数见表5。

2    停炉主要技术措施

炉内爆震预控。尽可能减少或杜绝炉内爆震是整个降料面停炉的关键所在，为有效抑制炉内爆震，关键是控制煤气成分，要求H2＜10%，O₂＜1.0%，其中O₂含量关系到整个煤气管网的安全尤为重要。

1）改进提高炉顶打水系统雾化效果，使水雾化后充分与煤气接触，有效地降低炉顶温度，同时大大减少水滴与炙热的焦炭接触，从而大大减少了H2的产生量，有效控制产生爆炸性气体。另外也减少了原来比较集中水柱跟融熔状态的渣铁接触，可以有效预防重新在炉腹部位粘结物。

2）确定合理的降料面目标。传统打水降料面在降到炉身下部后，都是采取放散煤气。由于近期环保严格管控不允许进行放散煤气降料面停炉，特别是料面降到炉腹接近风口区域时，必然会出现O₂造成不能继续回收煤气，虽然可以大量充N2虽然可以确保煤气成分合格，达到全程回收煤气的目标，但此时煤气热值几乎为零，进入管网后会造成烧结、加热炉、发电等煤气用户熄火，给其他系统造成较大的安全隐患。因此此次降料面目标定为降到风口以上2.0 m。从开始降料面即采取煤气在线和取样分析相结合，严格控制煤气中的O2<1.0%，当O2超标达到1.0时，休风停止降料面。整个降料面过程的H2和O2见表6和图2。

3）料面深度判断实测和计算相结合。3号炉只有两个机械探尺，只有一个可以放到24.0m，而且在料面降到炉身下部以后，每次放尺时间长、料面温度高，以往每次降料面到后期，探尺锤掉落，造成无法放尺和判断料面深度。这次采取实测和计算相结合来判断料面深度，根据以往几次降料面经验，初期吨焦耗风量选取为3 200 m³，根据实测料面深度不断修正耗风量，逐步调整到3 200 m³/t，26日4：10放尺后出现故障，检查发现为探锤掉落，后面完全依靠计算判断深度，5：30计算料面已降到21.2m，达到目标。

3    停炉总结

3.1    合理安排停炉料

通过总结历次停炉经验和参考武钢、涟钢高炉降料面方案，合理安排停炉料的负荷、碱度、盖面焦，确保了整个停炉过程（包括炉缸放残铁）渣铁热量充沛、流动性良好。

3.2    停炉全过程回收煤气

本次降料面通过改造炉顶打水雾化效果、煤气在线与取样检测相结合、严格控制煤气成分和精心操作等预控措施，降料面全程煤气成分合格、无明显爆震，达到全过程回收煤气，增加回收煤气170余万m³，实现安全、环保目标的同时增加了经济效益。

3.3    维持较大风量和较高顶压快速停炉

整个降料面过程中，高炉维持较大风量和较高顶压，特别是初期适当富氧，有力加快冶炼进程，最终本次降料面共历时12 h 36 min，顺利将料面降到风口上沿2.0 m，实现了快速停炉。

3.4    料面深度采取实测与计算相结合

3号炉没有雷达探尺，而机械探尺在料面较深时非常容易烧坏，导致无法准确判断料面深浅。此次采取实测与计算相结合，通过前期不断修正吨焦耗风量最终确定为3 500 m3/t，计算结果与休风后测量基本一致，不仅较好完成了此次降料面工作，而且对以后降料面停炉均有参考意义。

3.5    炉墙表面清理效果良好

通过提前捅开风口全风口作业、疏导边缘气流冲刷炉墙、改造炉顶打水等措施，尽量减少炉墙粘结物。停炉后进入炉内观察，炉墙表面整体较干净，基本上没有粘结物，这样不仅有利于安全停炉，也加快高炉检修进度。

3.6    不足之处

3号高炉炉顶打水量设计为100 t/h，完全可以满足正常生产的需要，但是到降料面后期，炉顶打水即使全开也频繁出现顶温超高，参考同类型高炉降料面的打水量，3号高炉降料面的打水量要增加到150～180 t/h。

参考文献

[1]    周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2018.