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高锰13钢板商家分享:汉钢1080m3高炉空料线停炉喷涂造衬达产实践
来源: 发布时间: 2020/12/29 8:54:12
本页关键词:高锰13钢板商家分享:汉钢1080m3高炉空料线停炉喷涂造衬达产实践

:汉钢1080m3高炉空料线停炉喷涂造衬达产实践

  汉钢公司1号高炉(1080m3)由唐钢设计院设计,于2011年11月开炉。采用大块碳砖加陶瓷杯炉底;整个高炉炉体采用14段灰铸铁冷却壁,冷却壁水管上下串联;镶砖冷却壁上喷涂一层喷涂料形成薄壁炉衬。运行3年来,炉况未出现大的波动,炉况稳定性,经济指标一直较好。2014年9月由于边缘长期较为发展,渣皮脱落较为频繁,6、7段炉皮外部打水仍有出现大量冒蒸汽,局部偶尔发红现象。2014年10月发生了炉壳烧穿事故,所幸减风及时,未造成冷却壁损坏。考虑到炉体热负荷较重及冷却壁属于薄衬冷却壁决定喷涂。停炉喷涂造衬完成后于2015年3月20日开炉,成功实现了3天达产,提前完成计划目标。开炉后炉况保持持续稳定顺行,取得了良好的技术经济指标。

  1 降料面操作过程

  参阅行业降料面成功案例和集团公司以往经验,炼铁厂详细制定降料面计划,多次修订降料面的方法。预休风时确保安全前提下料面降深一点达到7.8米以下,加盖面焦;炉喉打水装置改进为尽可能往炉喉中心点靠,打水管开孔均匀密集,4点冷却均匀,雾化效果好,保证较大风量水平,减少高炉降料面期间炉内爆震的机会,以有效地减少降料线的时间。停炉降料面时间7小时,无出现大管道现象,以煤气取样成分CO2与CO煤气曲线交叉作为降到风口的标准数据,准确降至风口中心线;停炉前最后一次铁炉温[Si]:1.12%,[S]:0.030%,准确达到计划停炉炉温;炉外出铁情况较好,基本出渣铁量大于理论值,炉缸较活跃较干净。

  1.1 降料面准备

  (1)高炉炉型特点

  1号高炉有效容积1080m3,有效高度24.2m,高径比2.689,是矮胖型高炉,煤气分布控制难度大,若停炉前炉内煤气分布稳定性差,降料面过程中炉内不断出现气流、管道,炉顶压力频繁冒尖,必然造成被迫提前停气、延长降料面时间等问题。因此参阅同级别高炉类似经验,充分做了前期准备工作。

  (2)安装降料面打水管

  均匀雾化喷水是控制顶温、减少爆震,安全降料面的关键,1号高炉空料线降料面的理论最大耗水量120t/h(以正常风量90%计算),因此1月27小修中安装了4根炉顶打水管,沿圆周方向均匀布置,打水管水平径向插入炉内,打水管的流量由各自的流量表控制,水压1.40MPa。

  (3)检修处理设备

  28日关死漏水的冷却设备,卡好氧气管道盲板,调试处理放散阀、煤气切断阀、煤气加压阀组,对高炉各系统的设备进一步检查调试,避免在降料面过程中因设备问题造成休风。


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  1.2 参数控制

  2月9日开始降料面,22时停止上料时,炉内料面深度7.8m,继续向煤气管网送气,降料面过程中以稳定煤气流为前提,主动控制风量水平,避免陷入被动减风的局面,发生较大的顶压冒尖现象3次,分析认为与1号高炉停炉前中心煤气比较开放有关,料面进入炉腹后,10日1:50切煤气,5:00风口部分风口开始见空,5:40休风。


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  (1)打水量控制

  降料面过程中根据炉顶温度、气密箱温度严格控制打水量,均匀打水并使水雾化,使水在高炉上部迅速变成蒸汽排出炉内,既可降低顶温,还可防止水与高温料面的红热焦炭反应生成H2。这次使用4根炉顶打水管,在严格控制气密箱温度<65℃的情况下,基本将顶温控制在250~450℃,随着顶温变化情况,及时调整打水量,力求使顶温稳定在相对较高的水平,停风时打水系统全部关闭。


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  (2)出渣出铁

  此次降料面过程共出4次铁,第1次出铁安排在停止上料时,出铁量≤260t,实际出铁量209t,未喷堵口,第4次出铁安排,实际全为炉渣,确认排净渣铁后,10日5:40停风。降料面过程的出渣出铁是料面能否降至风口以下的关键,尤其是最后一次出铁,从高炉降料面过程的出渣出铁情况来看,第一次出铁安排在开始降料面时,铁量200余吨,但最后两次出铁未见铁水或仅有少量铁水,分析认为,第一次出铁的铁量为计算铁量的85%左右,炉内正常料生成的铁水在炉缸内是存在的,但由于受铁口深度下降的影响,这部分铁水未能排出炉缸。在多个风口见空之"后,安排最后一次出铁,若要求实现料面的大幅沉降,则要深入研究降料面过程中铁口深度的影响因素及应对措施,以力争保持正常的铁口深度,若对料面沉降的幅度无要求,则出净预留的渣铁后,料面可以实现沉降至风口上沿的目的。


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  (3)休风后观察料面

  料面降至部分风口上沿800mm,料面中心有直径约4m、高约2m的突起,炉墙西侧存在较厚的渣皮堆积。

  2 降料面停炉相关问题的分析考虑

  2.1 总耗风量的计算

  总耗风量计算是高炉降料面停炉的核心,降料面过程炉内炉料复杂,自风口带向上依次为死焦堆焦炭、正常料及盖面焦,且各段炉料压缩率不一,炉内焦炭数量的计算困难。利用首钢降料面停炉的经验,定义软熔带位置系数,以此来模拟炉内软熔带的平均位置,这样,炉内三段不同炉料的体积可以基本确定,由此计算炉内焦炭总量,降料面过程的吨燃耗风与各高炉正常生产的吨燃耗风一致,对历次高炉降料面过程总耗风量的推算表明,参考高炉软熔带位置系数。降料面后期由于焦炭料层已经很薄,可能需要一定的过剩风量来消耗风口前的焦炭,但这部分焦炭的量应该较小,所以计算过程未予考虑。 阶段风量水平控制降料面过程按炉内存在的炉料情况分为以下阶段:正常料前期、正常料后期、焦炭料前期、焦炭料后期,正常料前期、后期分别为炉内存在正常料的前、后两个时期,焦炭料前期为炉内全部为焦炭且料面在炉身下部及炉腰的时期,焦炭料后期为炉内全部为焦炭且料面在炉腹及炉缸上部的时期。


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  按阶段实行风量水平控制的目的是通过对风量的主动控制,避免降料面过程中因风量水平与料层厚度不匹配造成炉内煤气不稳定而出现顶压冒尖现象,基本原则是炉内存在正常料的情况下,风量可按较高水平控制,炉内只剩焦炭后,必须对风量水平严格控制,防止出现气流、管道。参考行业降料面的经验,正常料前期按全风量的85%控制,正常料后期按全风量的80%控制,焦炭料前期按全风量的55%控制,焦炭料后期按全风量的35%控制。

  (1)降料面过程的打水量

  降料面过程打水量控制的原则是既要保护炉顶设备,又要避免大量冷却水落至料面与炽热的焦炭反应生成H2,实现安全降料面。通过对高炉降料面过程耗水量的研究发现,降料面过程的打水量可以通过理论计算确定,利用计算的最大打水量确定打水管的数量、冷却水压力等参数,使实际打水能力大于理论最大打水量。降料面过程中对于各打水管流量的调整要抓住顶温变化趋势,及时、微量调整,对于风量、风温下降引起的顶温下降要同时减少各打水管流量,对于渣皮脱落并覆盖在料面上引起的单方向顶温下降可不对打水管流量进行调整。各打水管流量的控制在降料面过程中应专人负责,操作幅度要小,力求实现对打水管流量的精确控制。

  (2)降料面过程的顶压使用

  使用与风量水平匹配的高顶压对于降料面过程中的煤气稳定是有利的,降料面过程前期的顶压突然升高现象多是由于炉内煤气分布不稳定,炉内产生了气流、管道,适当的高顶压有利于稳定炉内煤气,减少顶压的波动。降料面过程中除非因各种原因导致O2混入炉内上部空间,否则在料面降至炉腹前,炉内发生爆震的可能性极小。实践证明,使用与风量水平匹配的高顶压能够在确保安全的基础上减少顶压波动、缩短降料面时间。

  (3)降料面过程的风温使用

  降料面过程使用高风温有利于提高炉缸的热度,促进炉墙脱落渣皮的熔化、渗透,但高风温的使用提高了顶温控制的难度,且由于下部煤气体积的增加,对于减少降料面过程的煤气不稳现象也是不利的,降料面过程对风温的使用水平在900℃~1000℃,在炉顶打水能力满足要求的基础上,随着对降料面过程煤气控制能力的增强,有必要进一步提高风温使用水平。

  (4)渣皮控制

  高炉降料面停炉后,炉墙残存的渣皮越少越有利于实施炉内喷涂造衬,炉缸堆积的渣皮越少越有利于减少开炉过程的热量消耗。停炉前保持炉况顺稳、炉缸热度充沛及边缘不过分抑制的煤气分布对于减少停炉后残存的渣皮量是有利的,降料面过程中按阶段对风量水平进行控制,减少炉内煤气的气流、管道现象,保持炉缸的热度,也有助于脱落的渣皮能够渗透过死焦堆,通过最后一次出铁排出炉缸。

  (5)盖面焦的使用

  盖面焦的主要作用是在料面上形成一个相对厚的焦炭层,正常料存在时,使含铁炉料能够被更好的还原和熔化,炉内只剩焦炭时,使炉墙脱落的渣皮能够更好的熔化,但过多的盖面焦量不但占用了大量的炉内上部体积,延长了停炉时间,且对焦炭资源是严重的浪费。随着对盖面焦作用的不断深化认识,停炉前炉况较好的高炉,有必要适当减少盖面焦量。根据情况共加盖面焦30吨。

  (6)煤气成分判断料面深度

  查找高炉降料面停炉利用煤气成分判断料面深度的经验:H2%上升接近CO2%时,料面在炉身下部;H2%>CO2%时,料面进入炉腰;CO2%回升时,料面进入炉腹;N2%开始上升时,料面进入风口区。煤气成分是空料线降料面停炉过程判断料面深度的一种重要方法,但近年来降料面停炉过程煤气成分出现了一些新情况,存在无规律波动的现象,无法单纯按照煤气成分变化判断料面深度,分析认为炉内水蒸气含量高及人工煤气成分分析致使煤气成分产生误差,但煤气成分依然是降料面过程停气时间的决定因素。

  2.2 休风及切煤气停炉过程

  (1)停气时间

  降料面过程回收煤气能够控制环境污染,创造经济效益,停气越晚是越有利的,但降料面过程后期焦炭料层已经很薄,如何使吹入的热风全部与焦炭燃烧而不残留氧气,如何使煤气成分中H2含量不超标,这是延长煤气回收时间的前提,为此要求降料面过程煤气稳定,在焦炭料层很薄的情况下不出现气流、管道,同时炉顶打水量控制到位,将顶温控制在适当水平,这样才可能晚停气,本次高炉直到1:50分,CO2%回升时,料面进入炉腹;煤气成分中N2%开始上升时,料面即将进入风口区,料线15m时才停止煤气回收。创造可观的经济效益和社会效益。

  (2)预防炉顶放散阀着火

  高炉降料面过程停气时炉顶放散阀经常着火,这严重影响降料面停炉的安全,操作方面通过减风措施,可以使炉顶放散阀的火熄灭,然后再将风量加至规定的水平。分析认为放散阀打开后,炉顶压力瞬间大幅下降,导致炉内下部的高温煤气瞬间加速向上运动,在打水量无法及时调整的情况下,炉顶温度快速上升,超过了高炉煤气的着火温度,使高炉煤气在放散阀处点燃。解决炉顶放散阀着火的措施:打开放散阀前加大炉顶打水量,将顶温控制在下限水平,或者打开放散阀前减少风量,在打水量不变的情况下也起到了降低顶温的效果。

  (3)料面位置的计算

  利用耗风量计算料面位置切实可行,结合由降料面总耗风量计算中的软熔带位置系数引申出的软熔带平均位置,料面位置的计算分为:耗焦量小于正常料与盖面焦的焦炭量之"和,料面位置在软熔带平均位置之"上,通过正常料与盖面焦的焦炭量之"和与耗焦量的差值计算软熔带平均位置之"上的炉料体积,从而得到料面位置;耗焦量大于正常料与盖面焦的焦炭量之"和,料面位置在软熔带平均位置之"下,通过炉内总焦炭量与耗焦量的差值计算剩余炉料的体积,从而得到料面位置。料面位置的计算过程涉及软熔带位置系数、炉内各部位炉料压缩率、各种炉料的堆比重等参数,与料位探测的料面位置对比,利用耗风量计算的料面位置与其是一致的。


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  (4)使用炉内压差判断正常料是否存在

  从降料面过程炉内压差变化来看,前期压差快速下降,当正常料都已熔化,炉内只存在焦炭层后,压差下降幅度缓慢,炉内压差降低速率的转折点可以认为是炉内正常料及软熔带消失的时间,历次高炉降料面都存在类似的情况,并且该时间点的实际耗风量与料面降至软熔带平均位置的计算耗风量是一致的。


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  (5)深料面测量

  降料面停炉过程使用雷达料位仪对料面位置进行测量是可行的,也积累了丰富的使用经验,但由于降料面过程煤气流速高、探测距离远、干扰源多,降料面后期经常出现雷达料位仪数据来回漂移、无法探测等现象,需要进一步提高雷达料位仪的探测距离、抗干扰能力,才能真正满足降料面停炉过程料面位置准确测量的要求。所以本次降料面过程提前加装18米机械探尺进行实际测量。

  3 扒出炉内剩余炉料炉喷涂

  1号高炉计划于2015年二月十一日进行为期五天的扒炉,采用从风口扒炉方式扒净炉内残渣铁,同时恢复漏水烧损的风口小套。入炉内扒炉必须卸下全部直管,并架3台轴流风机,确保安全。此次扒炉料面扒至风口中心线下0.6m处,确保炉缸凸台。


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  3.1 喷涂技术要求及相关规定及要求

  炉身中上部低温区采用耐机械磨损,抗热震的刚玉莫来石(HXNCS-1)喷注料;风口带上方和炉腹-炉身下部的高温区采用抗渣铁侵蚀, 耐热震, 使用刚玉碳化硅喷注料(HXNCS-2)效果比较理想。

  (1)技术要求:

  (a)渣铁粘结物清理干净后,由技术人员和施工方方共同检查确认各部位的侵蚀程度,最终确认最佳的方案和材料用量。

  (b)炉腹-炉身正式喷注之"前,炼铁厂和施工方共同确认所有冷却元件无漏水,炉墙无结瘤,锚固件焊接牢固,对炉墙进行高压水冲洗,要求经冲洗后的炉墙表面清洁、无松动物、能与喷注料形成牢固结合。

  (c)按工艺技术要求,施工方喷注造成的新炉衬,不仅和冷却壁形成牢固的结合,还可以和残存的旧炉衬形成牢固的结合, 喷注料反弹率≤5%。

  (d)无论是高压水冲洗或喷注工作都在炉内人工进行,对停炉后的炉内状况要求如下:炉壁上不能有结瘤和冷却壁漏水等状况。

  (e)要求新形成的炉衬符合炉型尺寸要求,做到表面平滑。喷注厚度:炉腹、炉腰和炉身下部3米高控制在150-200mm左右;炉身下部3米至炉喉钢砖控制在180-200mm左右。形成平滑的结合部位炉型。

  (f)施工方方保证新炉衬的使用寿命在炉况正常条件下为2年(炉身中、上部可检查部位)。

  3.2 材料选择

  炉身中上部低温区采用耐机械磨损,抗热震的刚玉莫来石(HXNCS-1)喷注料;风口带上方和炉腹-炉身下部的高温区采用抗渣铁侵蚀, 耐热震,使用刚玉碳化硅喷注料(HXNCS-2)效果比较理想。


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  3.3 相关规定与验收根据双方认定;喷注厚度平均为150mm-200mm。施工完毕后具备验收条件时由炼铁厂组织,生产技术部监督,严格按照技术要求进行现场验收并出具验收报告报生产技术部门;验收不合格的要求施工方重新组织施工直至验收合格。

  4 开炉前的准备工作

  4.1 炉缸清理

  高炉停炉后,组织人员进行了扒炉工作,东西铁口附近,炉缸清理至铁口中心线以下1000mm处,炉缸中心及其他区域清理在铁口中心线上800mm处,共计清理炉缸堆料100m3,约70t。炉缸渣皮厚度约20cm,渣皮未清理。

  4.2 热风预热送风管道及吹出炉料粉末

  高炉从停炉到开炉约34天,热风管道温度大幅降低,为防止开炉后风温使用的局限,确保开炉料的透气性,开炉前提前48小时,使用约100℃~的冷风吹料及预热送风管道。

  4.3 铁口准备

  东西铁口用φ80钻头钻开铁口孔道,后用φ160钻头钻大孔道,铁口角度8°。从铁口由外向里打入φ100*3mm无缝钢管,钢管伸出炉外1-1.5m,作为炉缸煤气导出管。

  4.4 装开炉料

  (1)枕木填充

  2015年3月19日点开始装枕木,枕木间隔30cm,共装13层,距离风口下50cm处,中心堆尖约5米高,平台宽4m,长4m,高2.5m,风口周围用枕木保护,用骑马钉钉牢。

  (2)开炉风口配置

  风口使用沿用停炉前的状态(见图7),因开炉前期风量小,决定用φ75mm的PVC管套入小套内,用有水炮泥填充压实,以达到提高风速的目的。开炉后根据加风进程逐步捅开。开炉前捅全1#、10#、11#、12#、13#、20#风口。


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  (3)开炉料

  由于曾做过料流轨迹的测定,且使用效果较好,决定沿用历史料流曲线,不再重新测定,只校对溜槽倾角及探尺。开炉料详见表8。


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  (4)点火开炉

  3月20日10:15,启风机,20:18点火送风,混风大闸全关,送风面积0.1678m3。开炉布料矩阵C76541 42224O654 222 20:32 15#风口亮,20:58风口全亮。风量550m3/h,风温750℃。21:28,料动;加风至1300 m3/h,加风温至850℃;23:40西铁口见渣,23:50堵口;22日6:10引煤气;1:30东铁口见渣,堵口。22日,炉况走势平稳,压量关系匹配,高炉决定逐步捅全风口,并相应调整布料矩阵。将布料矩阵调整为C76541 42224O7654 2222。

  (5)降炉温过程

  高炉在顺行的基础上,加快捅风口的步伐,21日捅全6#、7#、8#、9#、14#、15#、16#风口。22日捅全2#、3#、4#、5#、17#、18#、19#风口。同时为了活跃炉缸、提高下料速度,炉前积极组织放铁,只要具备条件就开口。3月22日,铁水硅含量逐步将至1.3%,3月23日,结合炉外状况及设备运行情况,决定加快上负荷速度,负荷由3.43上至4.1。3月23日硅降至0.6%。3月21日至3月32日铁水成分见表9。


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  (6)参数恢复进程

  自21日开始,高炉逐步进行上负荷与扩矿批操作,并于22日9:10开始喷煤、富氧。到3月23日,随着风量增大、矿批的增大、负荷的提升、风温的提高、煤气利用的改善、高炉燃料比降低到520 kg/t以下,高炉取得了理想的经济指标,实现了3天达产达效的目标。3月21日至3月24日高炉主要参数见表10。


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  5 总语

  (1)降料面停炉前保持炉况顺稳、炉缸热度充沛、边缘不过分抑制的煤气分布,分步退至全焦负荷,并加锰矿、清洗炉墙、消除炉缸堆积物。

  (2)炉顶均匀打水,按阶段对风量水平主动控制,使用适当的高顶压,保持降料面过程中的煤气稳定,尽量延长了回收高炉煤气的时间。

  (3)利用耗风量计算料面位置,利用加长料位仪测量料面位置,为准确掌握降料面进度提供了保证。

  (4)此次1号高炉降料面停炉过程的参数变化规律有待于进一步的总结,以促进高炉降料面停炉的程式化、数据化工作。

  (5)此次开炉前,组织各专业组进行点火前各项目确认,措施到位,保证了顺利开炉。

  (6)喷涂后,炉缸清理彻底,尤其是铁口与风口连同,且铁口附近清理区域大,为出铁创造了良好条件。

  (7)开炉前预热煤气管道及冷风吹料。保证了风温和高炉透气性,为快速恢复炉况提供了基本保障。

  (8)开炉料、开炉参数、送风面积选择合适,保证了鼓风具有合适的风速和动能。

  (9)在整个降料面、开炉过程中,未出现因设备原因造成的减风,检修质量为顺利开炉达产提供了基本条件。

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