黄卫 徐彬 彭秋生

(九江萍钢钢铁有限公司)

摘要:对九江萍钢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。停炉过程中，采用了炉内爆震预控技术、煤气高效回收、高风量与高顶压的综合使用等技术，顺利地首次实现煤气全回收，准确将料面降至风口以上2.0米位置，整个过程历时12h36min，认为在降料面的前期应尽量维持较高风量，并适当富氧;根据料面降低位置及时调整炉顶压力，可以维持在相对较高的水平。

关键词:中型高炉；降料面停炉；煤气全回收；炉顶温度

九钢3号高炉(1780m³)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150mm）最高温度达到550.5℃，2022年7月TE0906-2（插入深度150mm）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米控制。21:30复风降料面，于26日5:36顺利停炉。

⑴停炉前的准备工作。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1500-1520℃，预休风前6天高炉主要操作参数见表1。

表1 九钢3号高炉主要操作参数

②制度调整。18日，高炉停止使用1.0%的高钛球，高炉钛负荷由12kg/t降低到8.8kg/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0.2493㎡提高到0.2701㎡，风速为260-270m/s，鼓风动能为115-125KJ/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。

③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米。

⑵降料面停炉过程。主要包括降料面和炉外渣铁排放。

①停炉料的组成见表2

表2 九钢3号高炉停炉料组成表

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℃。具体操作见表3。

表3 九钢3号高炉停炉主要操作操作参考表

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米。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3500m³。

在降料面初期尽量使用较大的风量（3300-3500m³/min），同时适当进行富氧（4000-5000m³/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2.0m（21.0m）。26日4:10放探尺测料面为18.7m，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米，5:36按程序休风。休风后实测料面21.5m，达到目标料线。操作参数见表4。

表4 九钢3号高炉停炉主要操作操作参考表

整个降料面过程共耗时12h36min，累计消耗风量131.75万m³，炉顶共打水880t，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

图1 九钢3号高炉停炉过程图

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1469℃，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吨，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。

表5 九钢3号高炉停炉出铁主要参数表

2  停炉主要技术措施

⑴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米。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

表6 九钢3号高炉停炉煤气成分表

图2 九钢3号高炉停炉煤气成分趋势图

⑵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24.0米，而且在料面降到炉深下部以后，每次放尺时间长、料面温度高，以往每次几乎降料面到后期，探尺锤都掉了，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3200m³，根据实测料面深度不断修正耗风量，逐步调整到3200m³/t，26日4:10放尺后出现故障，检查发现为探尺锤掉，后面完全依靠计算判断深度，5:30计算料面已降到21.2米，达到目标。

3  停炉总结

⑴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。

⑵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余万立方，实现安全、环保目标的同时增加了经济效益。

⑶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12h36min，顺利将料面降到风口上沿2.0米，实现了快速停炉。

⑷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。

参考文献

[1]  周传典，等.高炉炼铁生产技术手册, 2002版 2018重印，冶金工业出版社.