潘伟恩，丁时明，柏德春

（广东省韶关钢铁集团有限公司 炼铁厂，广东 韶关 512000）

摘　要：韶关钢铁集团有限公司炼铁厂受到原燃料品质下降的影响，炉况失常，决定对高炉进行停炉中修。详细介绍了停炉的全过程，包括降料面前的炉况、休风前的准备、停炉操作、炉外出铁等环节，总结了此次停炉中修的成功经验。

关键词：高炉；降料面；休风；停炉；炉外出铁；风口

2015 年10 月，受原燃料品质下降的影响，韶关钢铁集团有限公司炼铁厂3200m³ 高炉炉况失常，决定于2016 年2 月降料面停炉中修。通过洗炉墙、完善打水装置、安装氮气吹扫、预休风操作等步骤，料面成功降至风口下。本文拟对大高炉停炉过程从制定计划、应急预案和具体施工各环节进行论述和总结，以期能为相关工程实践提供参考。

1 降料面前的炉况

降料面操作是国内高炉进行炉型再造普遍采用的方法之一，降料面过程操作控制要求较高，且炉容越大操控难度越高。经过多年生产实践，通过大风量操作的降料面方法得到普遍认可。降料面之前，高炉的炉况基本顺行，燃料消耗偏高，燃料比为580~590kg/t，煤比为150 kg/t。布料模式采用中心加焦方式，在料面中心加适当焦炭（占总焦量的20%~30%）引导中心气流，入炉的矿石质量为85 t，入炉焦炭负荷为3.664，炉体的热负荷维持在12 700~16 000 MJ/h。辅料加入：每批配加锰矿和焦炭的质量分数分别为0.55% 和0.35%。采用全开风口送风方式。停炉前炉况指标见表1。

2 休风前的准备

高炉生产一定周期后，由于上升的煤气流与炉料接触不均匀，导致炉墙会有局部黏结现象。为了让降料面过程顺利进行，避免出现炉墙渣皮大面积垮塌现象，在降料面之前要进行洗炉墙操作。洗炉墙主要是通过发展边缘煤气流冲刷炉墙，减少停炉后的扒炉工作量，改善炉缸状态、促进炉况顺行。

2.1 洗炉作业

洗炉操作是以通过控制合理的煤气流速，获得良好的渣铁流动性为原则。休风前的第3 d 开始洗炉作业（热洗），参考同类型高炉停炉的经验数据^[1-4]，确定洗炉的控制参数为：铁水温度（铁水物理热）不低于1 505 ℃、铁水中Si 的质量分数（铁水化学热）为0.6%~0.8%、炉渣二元（CaO/SiO2）碱度R2 为1.10，保证炉缸热量充沛。洗炉中密切注意风口、冷却壁情况。喷煤比控制在90~100 kg/t，适当少量辅料降低炉渣碱度。

2.2 预休风料加入操作

在降料面过程之前需要安装停炉操作必要的装置，以满足工艺条件进行休风操作。休风炉料加入情况：休风料按6 段加入，提前一个冶炼周期（休风前8 h）改全焦炭冶炼（喷煤比为0），焦炭负荷为2.5。2016-02-11T8：15 第1 段休风料（第44 批）入炉，矿石质量为81 t，炉料结构为90% 烧矿+6%巴西球矿+4% 生矿，每批配加锰矿1.5 t，白云石0.8t，硅石1.3 t。第2~4 段休风料从炉腹、炉腰、炉身下各配加焦炭20 t，炉渣二元碱度R2 为1.01，四元（CaO+MgO/SiO2+Al2O3） 碱度B2 为0.878。第5~6段休风料以净焦加入为主，集中加入焦炭40 t。休风采用的布料制度如表2 所示。

2.3 炉顶打水枪的安装

降料面过程炉内料层减少，炉顶高温煤气需通过打水冷却降温，打水装置安装和打水效果关系到整个降料面进程。2 月11 日利用高炉预休风对炉顶4 根悬臂测温进行改造使其带有雾化功能。安装前检查并试运行炉顶打水装置，进行雾化效果试验，确认打水管道畅通，确保安全可控。

2.4 氮气吹扫装置

降料面过程中炉内煤气骤增，必须通入一定量的氮气，以平衡炉内CO 的含量。炉体设置了12 个静压力孔通入氮气。加装炉身氮气供应装置，并配备流量表、控制阀门等。在降料面过程中，向炉内料面上吹入氮气，稀释炉内氧气和氢气的浓度，防止炉内出现爆震。为防止高温煤气流等从喷氮孔吹出或堵塞孔道，从送风开始就吹入氮气，直至降料面完成。12 个静压力孔的氮气的总流量控制在2 000 m3/h 以上^[5-6]。

2.5 煤气取样

降料面进程通过炉顶煤气成分变化来判定，因此煤气取样点的设置要合理，煤气取样化验要及时准确。完善煤气取样装置，并确认取样线路畅通且不漏气，煤气取样管尽量减少拐点，加装反吹扫设施，各阀门要安全可靠。

3 停炉操作

停炉操作主要是控制送风量和燃烧下降料面的过程。随着炉顶温度的上升，整个过程也是逐步降低风量的过程。此次降料面停炉的几个关键点如下：

1）2016-02-12T07：18 送风，送风后炉身静压力孔通入低压N2，流量为1 780 m³/h^[5]，同时炉顶齿轮箱通入N2 和冷却水，以强化设备冷却。

2）07：30 装入焦炭量共计40 t，分2 次称量装入。3）07：32 高炉煤气管网系统联通煤气操作，7：40 出现顶压异常波动（东南方向），炉顶温度选用其它3 个点为参考值。

4）07：56 炉顶温度达到335 ℃，炉内装入第1批20 t 焦炭。

5）09：40 煤气系统的调压阀组出现设备故障，导致炉顶压力大幅下降（其中C\D阀全开，无法动作，炉内减少风量至3 000 m³/min）。

6）09：53 故障排除，开始恢复风量，前期高炉采取高顶压大风量操作。由于布袋除尘系统的检测温度比高炉炉顶温度高出150 ℃，而高炉打水是根据炉顶温度控制的，从而造成布袋除尘系统实际温度较高（超过350 ℃），除尘箱体的密封硅胶大面积烧毁导致煤气泄漏。12：08 开始分次进行减风操作：12：08减风300 m3/min，13：08 减风500 m3/min，13：16 减风500 m3/min。14：00 布袋回收煤气的箱体仅存6 个可用，炉顶打水控制温度由350 ℃降至180 ℃。14：00—16：00 平均风量下降至2 000 m3/min。

7）23：53 观察送风风口情况： 3#、9# 风口出现“挂渣”现象。23：57 料面进入炉腹下部，出于安全考虑，喷煤冷风改用全氮气吹扫^[5-7]。

8）2016-02-13T00：00 煤气中二氧化碳与一氧化碳含量达到平衡点^[7]，这表明间接还原结束，降料面工作接近尾声。

9）00：00 观察送风风口情况，发现26# 风口小套漏水。00：40 停止回收煤气^[8-10]。00：53 打开炉顶放散阀，切断炉内煤气操作。01：43 关闭混风阀；打开4 个出铁口进行空喷操作，直至出铁口内无渣铁流出。01：50 煤气中O₂ 的体积分数大于0.5%，超过半数风口出现吹空现象，炉顶温度急剧飙升，说明热风直接吹到了炉顶。

10）01：53 高炉休风操作。调整顶压保持炉内正压，停炉操作结束。停炉过程中累计耗风量为3 602 844 m³。

降料面炉况运行具体参数见表3。

4 炉外出铁

降料面期间，炉前按照停炉要求组织出铁^{[3, 6]}，2016-02-12T07：18 送风， 送风后142 min（09：40）打开出铁口，11：40 出铁口正常出渣，出铁量为770 t，出铁耗时3 h。炉内渣铁流动性较好；13：36 第二次打开出铁口，出铁量300 t，出铁耗时5 h。炉内渣铁流动性较好；当料面降到风口中心线以上约1.5 m 时，出最后一炉铁，即19：46 第三次出铁，出渣铁55 t，至此，休风料中的理论渣铁量已出净。当料面降至高温区时，炉墙黏结物开始熔化并向下滴落，容易堵塞送风风口，此时操作人员应在保证安全的前提下勤观察风口状况。23：53 观察送风风口情况发现3#、9# 风口有挂渣现象，2016-02-13T01：00 所有风口有挂渣现象，这表明降料面已接近风口。2016-02-12T23：33 打开3# 出铁口，2016-02-13T00：21 打开1# 出铁口，00：41 打开2# 出铁口，00：54 打开4# 出铁口。4 个出铁口打开后，仅有少量渣流出，出铁口是空喷煤气状态，这标志着降料面操作已完成，具备了停炉操作的条件。

5 停炉过程及煤气成份变化

降料面全过程控制基本平稳，打水量根据煤气成份和料面情况适时调节。煤气中，当CO 体积分数开始降低，CO₂ 体积分数开始增加时，说明料面已进入炉腹^[8]；当N₂ 含量开始上升时，说明料面已进入风口区；当CO 和CO₂ 体积分数相等时^[8-10]，表明降料面操作已接近尾声。降料面过程中，CO 和CO₂ 的体积分数与料面的变化趋势如图1 所示；降料面过程中，主要参数变化趋势如图2 所示。

6 经验总结

此次降料面操作过程控制良好：停炉过程安全受控；降料面过程中炉况稳定，无任何崩滑料；H₂、O₂含量控制较好，无煤气爆震现象。整个过程从2016-02-12T07：18—13T01：50，历时18 h 32 min，比预定的20 h 减少了1 h 28 min，料面下降至26.6 m左右，基本达到原定的25.8 m 的要求。本次成功停炉检修可总结出如下主要经验：

1）停炉前炉况、炉温控制要稳定。煤气流分布合理：2016-02-11 预休风后，调整了矿石、焦炭布料档位，加大了发展边缘气流的力度，炉体热负荷、炉体温度逐步上升，同时中心保持充沛气流，促进了炉况的稳定。

2）根据炉墙的黏结情况进行洗炉操作，调整合适的洗炉参数。炉体热负荷、炉体温度呈上升趋势时，炉内应补足热损失避免炉温失常。

3）炉顶打水量要根据炉顶温度变化，严格控制打水量。一是打水枪雾化程度要好，可以充分降低顶温；二是炉顶温度尽量控制均匀，在煤气出口温度与炉顶温度相差较大时，以布袋除尘系统的温度为基准来控制炉顶打水。

4）关键步骤操作的时间节点和时机选择合理。停炉几个关键点是：加大保安气体的通入时间、煤气回收的时间、停炉出铁时间次数安排、改常压时间、切煤气时间、休风时间。本次停炉的关键节点条件确认和时机把握都很好，特别是降料面到达后期时，风量较少、顶压和风压差别很小的情况下，改为常压操作及切断煤气操作很成功。

5）煤气回收的时间要尽可能维持在16 h 以上。本次停炉，煤气回收时间较长，缩短了炉顶放散的时间（减少烟尘冒出），降低了煤气出口温度，减少了打水量。

6）确保设备可靠运行。在停炉前必须不断地调试使用停炉操作的设备、设施，确保停炉操作期间可靠运行，特别是探尺、保安气体通入设备、煤气取样和压力控制等阀门及设备。

7）停炉前冷却设备必须彻底查漏，以避免炉内泄露导致炉缸冻结事故。本次停炉前，炉体无漏水，确保了停炉安全。

8）停炉方案必须细化。本次停炉前，所有技术方案、作业方案、紧急情况下的预案完备，人员职责、工作内容和信息联络、管理责任体制清晰，整个停炉过程安全有序。

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