李海斌， 高志軍 ，李健忠，呂國(guó)明

  （山西建龍實(shí)業(yè)有限公司  山西 運(yùn)城 043801）

摘要：山西建龍5^#爐南鐵口兩側(cè)第2段1^#、33^#冷卻壁熱流強(qiáng)度持續(xù)升高，2024年12月25日最高達(dá)到16100-16350kcal/（m².h），高爐緊急采取相應(yīng)的護(hù)爐應(yīng)對(duì)措施，確保了2025年1月6日高爐停爐降料面對(duì)鐵口區(qū)域局部澆注前的安全生產(chǎn)。本次停爐降料面采取空料線霧化打水法停爐，1月6日13:28開(kāi)始降料面，23:13停止煤氣回收，1月7日0:00休風(fēng)停爐降料面結(jié)束，用時(shí)10h32min，其間無(wú)爆震發(fā)生，回收煤氣時(shí)間9h45min，占停爐降料面時(shí)間92.56%，回收煤氣量占煤氣總量97.62%，達(dá)到了安全、高效停爐降料面的目的。

關(guān)鍵詞：高爐；侵蝕；護(hù)爐；降料面；煤氣；爆震；回收；休風(fēng)

5^#爐爐容1080m³，采取無(wú)料鐘爐頂，料車上料，配置南北出鐵場(chǎng)，20個(gè)風(fēng)口，高爐各部位高度尺寸見(jiàn)表1。

表1 高爐各部位高度尺寸

Table 1 Height Dimensions of Various Parts of Blast Furnace

高爐2018年1月11日18:00大修復(fù)產(chǎn)至2024年12月已持續(xù)運(yùn)行約6年11個(gè)月，其中爐缸鐵口區(qū)域組合磚不同程度侵蝕，泥包難維護(hù)，南鐵口侵蝕更嚴(yán)重，其鐵口兩側(cè)第2段1^#、33^#冷卻壁熱流強(qiáng)度持續(xù)上升，到2024年12月25日熱流強(qiáng)度最高達(dá)到16100-16350kcal/（m2.h），水溫差最高達(dá)到1.04℃，爐皮溫度最高達(dá)到81℃，高爐緊急采?。海?）提焦比、降煤比并優(yōu)化焦炭結(jié)構(gòu)；（2）休風(fēng)堵鐵口上方1^#、20^#風(fēng)口，控制冶強(qiáng)；（3）加釩鈦礦護(hù)爐、南鐵口單場(chǎng)使用釩鈦炮泥、提升鐵口深度等相應(yīng)的護(hù)爐措施，效果明顯，保證了在2025年1月6日高爐停爐降料面對(duì)鐵口區(qū)域局部澆注前的安全生產(chǎn)。本次停爐高爐采取空料線霧化打水法停爐降料面，該停爐方法需要注意料面下降過(guò)程中爐頂溫度和煤氣成份變化，避免引發(fā)爆震，造成事故發(fā)生^[1]。

1 停爐前準(zhǔn)備工作

1.1 開(kāi)風(fēng)口、停釩鈦礦

2024年12月28日5638次南鐵口單場(chǎng)開(kāi)始使用釩鈦炮泥，打泥量從4.0格降低到2.8-3.0格，鐵口深度從2.60-2.70米漲到2.80-2.90米，高爐出鐵時(shí)間提高到75-85min，鐵口兩側(cè)第2段1^#、33^#冷卻壁熱流強(qiáng)度持續(xù)保持下降趨勢(shì)，到12月30日下降到12000-12500kcal/（m².h）可控安全范圍，采取開(kāi)風(fēng)口降低爐缸局部風(fēng)口區(qū)域死區(qū)影響，為停爐做準(zhǔn)備。

（1）11:15開(kāi)1^#風(fēng)口；（2）12月31日1:00停止釩鈦礦護(hù)爐；（3）2025年1月2日12:14開(kāi)20^#風(fēng)口。

1.2 停爐料安排

1月6日高爐計(jì)劃12:00預(yù)休風(fēng)，9:30焦比從350kg/t提高到378kg/t；煤比從165kg/t降到135-140kg/t，爐渣堿度從1.22下調(diào)到1.18，爐料結(jié)構(gòu)維持不變。

1.3 布料矩陣調(diào)整

高爐正常生產(chǎn)時(shí)，風(fēng)口回旋區(qū)上方爐料比較疏松，下料比較快，上部布料平臺(tái)落點(diǎn)最好在風(fēng)口回旋區(qū)上方是最理想的，上部布料平臺(tái)落點(diǎn)與下部風(fēng)口回旋區(qū)位置相差比較遠(yuǎn)，會(huì)自動(dòng)加重中心，高爐布料矩陣持續(xù)堅(jiān)持“打開(kāi)中心，適度照顧邊緣”的思路^[2]，采取中心引流，平臺(tái)拓寬的布料方式，調(diào)整見(jiàn)表2。

表2 礦石、焦炭布料矩陣

Table 2 Ore and Coke Fabric Matrix

焦最大角度40.5°，最小角度29.5°，6個(gè)檔位，布料14圈，平臺(tái)寬度11.0°，平均角度35.93°；礦石最大角度41.0°，最小角度33.5°，5個(gè)檔位，布料12圈，平臺(tái)寬度7.5°，礦石平均角度37.88°，礦焦角度差1.95°，中心焦炭比例14.3%，減少中心無(wú)礦區(qū)焦炭比例，改善環(huán)帶透氣性，形成平臺(tái)+漏斗的布料模式，穩(wěn)定中心氣流，增強(qiáng)爐況穩(wěn)定性，利于降低爐缸環(huán)流。

1月6日高爐下預(yù)休風(fēng)料過(guò)程，計(jì)劃性降低料線，考慮到布料堆尖碰撞爐墻反彈影響以及降料面過(guò)程需對(duì)爐墻粘結(jié)物沖刷，高爐焦礦布料角度同縮，適度疏導(dǎo)邊緣，調(diào)整情況如下：

（1）10:00開(kāi)始高爐計(jì)劃性降料線，焦礦平臺(tái)按照料線每下降0.5米，同縮1.0°原則執(zhí)行；

（2）11:20高爐料線降到3.0米（正常料線1.50米），焦礦平臺(tái)同時(shí)縮3.0°；

（3）11:30開(kāi)始上40噸蓋面焦，焦平臺(tái)比正常縮小4.0°，焦最大角度36.5°，最小角度25.5°，布料檔位，布料圈數(shù)，布料平臺(tái)寬度均保持不變，對(duì)邊緣氣流疏導(dǎo)。

1.4預(yù)休風(fēng)

12:18-13:28預(yù)休風(fēng)，更換養(yǎng)護(hù)的13^#、18^#風(fēng)口小套；檢查爐頂19.0米機(jī)械探尺運(yùn)行情況。

2  停爐降料面過(guò)程控制

1月6日13:28送風(fēng)降料面，23:13停止回收煤氣，1月7日0:00休風(fēng)停爐降料面結(jié)束，用時(shí)10h32min，全過(guò)程無(wú)爆震發(fā)生，回收煤氣時(shí)間9h45min，占停爐降料面時(shí)間92.56%，回收煤氣量占煤氣總量97.62%，達(dá)到了安全、高效停爐降料面的目的。

2.1降料面過(guò)程噴煤、富氧合理把控

高爐停爐降料面料焦比從350kg/t提高到378kg/t，煤比降到135-140kg/t，停爐降料料面過(guò)程還需保持一定時(shí)間段噴煤與重負(fù)荷料銜接，確保爐缸熱量充足，以及為提高噴煤的燃燒效率，還需保持一定的富氧，控制情況見(jiàn)表3。

表3 停爐降料面過(guò)程噴煤、富氧控制情況

Table 3 Coal injection and oxygen enrichment control during shutdown and material reduction process

高爐13:28送風(fēng)降料面后，高爐噴煤量維持在25t/h左右，富氧總量逐步提高到9500-9900m3/h；16:45頂溫在350℃左右偏高，停機(jī)后富氧，17:00料線14.35米料面在爐身下部，快進(jìn)入爐腰停噴吹煤，噴吹N₂量從正常噴煤700-800m³/h增加到1500-2000m³/h最大量，有效稀釋煤氣中O₂、H₂含量；17:20頂溫在350℃左右偏高，機(jī)前富氧從3400m³/h減至1800m³/h;17:35料線15.33米料面進(jìn)入爐腰，停機(jī)前富氧。

2.2  停爐降料面參數(shù)控制

停爐降料面期間風(fēng)量控制原則：前期盡量使用較大風(fēng)量，縮短停爐時(shí)間，隨著料線逐步降低，及時(shí)減風(fēng)穩(wěn)定煤氣流^[3]，本次停爐降料面的全過(guò)程無(wú)爆震發(fā)生、爐頂氣密箱溫度控制在20.0-24.0℃、其參數(shù)控制情況見(jiàn)表4。

表4 停爐降料面參數(shù)控制情況

Table 4 Control of Material Reduction Surface Parameters during Shutdown

2.2.1爐頂溫度控制情況

本次停爐降料面，沒(méi)有額外安裝爐頂打水裝置，只是將正常爐頂?shù)?支霧化打水槍全開(kāi)，保持最大的59.0m3/h霧化打水量，降料面初期，高爐風(fēng)量維持在2700-2730m3/min、高爐富氧總量保持在9500-9900m3/h、小時(shí)噴煤量在25t/h左右、風(fēng)溫使用在1120-1140℃；隨著料線降低，及時(shí)對(duì)上述參數(shù)合理控制，確保爐頂溫度在規(guī)定280℃-350℃范圍，控制情況見(jiàn)圖1。

圖1 停爐過(guò)程風(fēng)量、風(fēng)溫與頂溫控制情況

Figure 1 Control of Air Volume, Air Temperature, and Top Temperature during Shutdown Process

料線在18.50米即料面在爐腹1/2的位置以上時(shí)，高爐頂溫按照320-350℃進(jìn)行控制；料線在18.50米以下即料面在爐腹1/2的位置以下時(shí)，高爐頂溫按照280-300℃進(jìn)行控制，有效控制高爐爆震發(fā)生，確保停爐降料面安全。

2.2.2 頂壓控制情況

   在停爐降料面過(guò)程，持續(xù)采取高頂壓操作，降低煤氣流速，提高降料面進(jìn)程，控制情況見(jiàn)圖2。

圖2 停爐過(guò)程熱風(fēng)與頂壓控制情況

Figure 2 Control of hot air and top pressure during shutdown process

在停爐降料面過(guò)程（高爐切煤氣前），保持合理較高頂壓操作，高爐頂壓與熱風(fēng)壓比值保持在0.68-0.75水平，比正常生產(chǎn)時(shí)0.55-0.57高，利于降低煤氣流速,有效提高停爐降料面進(jìn)程。

2.3  停爐降料面過(guò)程煤氣成分控制

整個(gè)降料面過(guò)程，根據(jù)機(jī)械探尺、煤氣現(xiàn)場(chǎng)分析，風(fēng)口狀態(tài)等綜合方法判斷料面位置^[4]，煤氣現(xiàn)場(chǎng)分析對(duì)高爐停爐降料面至關(guān)重要。高爐提前將煤氣快速分析儀設(shè)備搬至高爐主控室和煤氣人工取樣點(diǎn)引出至爐前風(fēng)口通風(fēng)的區(qū)域，達(dá)到了每10-30min現(xiàn)場(chǎng)取樣，2-3min出煤氣分析結(jié)果的停爐降料面的需求，確保停爐過(guò)程煤氣安全回收。

本次停爐降料面回收煤氣必備條件調(diào)整為：（1）煤氣中O₂控制在2.0%以內(nèi)^[5]；（2）頂溫在280-300℃并無(wú)爆震發(fā)生；（3）煤氣中CO₂控制在15.0%以內(nèi)。其煤氣回收成分見(jiàn)圖3。

圖3 停爐過(guò)程回收煤氣中O₂、CO₂控制情況

Figure 3 Control of O₂ and CO₂ recovery from gas during shutdown process

在整個(gè)停爐降料面過(guò)程中，煤氣回收O₂控制在0.20-1.50%達(dá)到規(guī)定控制要求，23:04 17^#-20^#風(fēng)口吹空，煤氣中CO₂在14.80%，接近規(guī)定值15.0%以及鑒于料面陸續(xù)進(jìn)入風(fēng)口，為確保安全，23:13切煤氣。

23:22 2^#-6^#風(fēng)口吹空；1月7日0:00休風(fēng)停爐降料面結(jié)束，其全過(guò)程無(wú)爆震發(fā)生。

2.4  停爐降料面過(guò)程爐溫控制情況

爐缸熱量充足是爐況穩(wěn)定的基礎(chǔ)，爐溫長(zhǎng)期維持中下限，塌料或復(fù)風(fēng)易燒壞風(fēng)口，爐缸不活躍^[6]。爐缸熱量充足，對(duì)停爐降料面至關(guān)重要，1月6日高爐降料面過(guò)程爐溫情況見(jiàn)表5。

表5 降料面過(guò)程出爐溫控制情況

Table 6: Temperature Control during the Material Reduction Process

在本次停爐過(guò)程，合計(jì)出4次鐵，爐溫基本在0.50-0.65%之間，鐵水物理熱在1490-1500℃，熱量充足，達(dá)到停爐降料面控制需求。

3 效果

本次停爐降料面，采取措施得當(dāng)：1月6日13:28開(kāi)始，1月7日0:00結(jié)束，用時(shí)10h32min，全過(guò)程無(wú)爆震發(fā)生,其中：

（1）回收煤氣進(jìn)入到風(fēng)口區(qū)域，減少煤氣排空對(duì)大氣的污染，回收煤氣量占煤氣總量97.62%，其效益14.72萬(wàn)元；

（2）停爐過(guò)程適度保持噴煤13:28送風(fēng)，17:00停煤，合計(jì)噴煤量93噸，節(jié)省焦炭效益6.826萬(wàn)元；從而達(dá)到了安全、高效的停爐降料面的目的。

4 結(jié)論

（1）持續(xù)做好爐況穩(wěn)定順行，避免停爐前風(fēng)口破損，停爐降料面過(guò)程充分發(fā)揮高爐爐頂霧化打水作用，并持續(xù)保持爐頂氣密箱最大通N₂量和風(fēng)口N₂噴吹，停煤后N₂調(diào)整到最大噴吹量，對(duì)取消爐頂額外安裝打水槍，縮短或者取消預(yù)休風(fēng)，是可行的，能有效延長(zhǎng)煤氣回收量。

（2）固定高爐爐頂霧化打水最大量，然后通過(guò)減氧、減風(fēng)、降低風(fēng)溫，控制頂溫，料面在爐腹1/2的位置以上時(shí)，爐頂溫度按照320-350℃之間控制；料面在爐腹1/2的位置以下時(shí)，頂溫按照280-300℃之間控制，能有效控制高爐爆震發(fā)生，同時(shí)回收煤氣按照O₂≤2.0%、CO₂≤15.0%進(jìn)行控制，能有效延長(zhǎng)煤氣回收時(shí)間，既降低煤氣外排對(duì)環(huán)境污染，又利于提高停爐降料面進(jìn)程。

（3）在停爐降料面過(guò)程，在料面進(jìn)入爐腰前保持一定的富氧噴煤，以及在切煤氣前，持續(xù)保持高頂壓操作，頂壓與熱風(fēng)壓比值按照0.68-0.75控制，能有效提高停爐降料面進(jìn)程。

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