吴强 刘晶波
（重庆钢铁股份有限公司）
摘 要：重庆钢铁炼铁厂4座高炉自2009年陆续投产，从2013年至今已进行了8次空料线打水停炉，停炉期间最大限度的保持了煤气回收，炉料进入炉腹时将煤气放散，全过程零爆震，实现了安全、环保停炉的基本要求。在历次停炉之前，我厂通过制定详细的停炉方案、应急预案，预休风过程中对停炉所需的设备进行改造，确保了停炉工作的顺利进行，从中，我们也总结出了一套适合我厂较为成熟的停炉经验。
关键词：高炉；停炉
前言
高炉停炉可分为物料填充停炉和空料线打水停炉两种方法，其中物料填充法是在高炉停炉时停止上矿石，当料线下降时用石灰石、碎焦、或高炉炉渣等填充上部空出的空间，这种停炉方法相对安全，但停炉后要清除填充物，浪费人力物力。另一种停炉方法是空料线打水法，即在停炉过程中炉顶不再加料，随着料面的下降炉顶温度逐渐升高，采取在炉顶打水的方式降温，该方法需要注意料面下降过程中温度和煤气成份的变化，避免引发煤气爆震，造成设备事故和人身伤害事故。
2. 高炉空料线停炉概况
重庆钢铁现有4座高炉，其中一号、二号、三号高炉炉容均为2500m³，四号高炉炉容1750m³。按照公司安排，自2013年至2021年共进行了8次停炉，其中4次为产能调整，其余4次为2020年高炉中修，具体停炉时间详见表1。
在历次停炉之前，技术人员均制定了详细的停炉方案、应急预案，对停炉前炉料的使用和预休风过程中对设备的改造做了详细的要求，确保了停炉工作的顺利进行。该8次停炉均采用空料线打水的方式，最大限度保持了煤气回收，全过程零爆震，实现了安全、环保停炉的基本要求。
在重钢环保搬迁前的老厂区，由于检测手段不完善，停炉时为了保证安全，对煤气全过程放散，造成了资源浪费和环境污染。重钢环保搬迁后，高炉煤气回收系统及公司能控煤气管网均实现了温度、压力、流量、O₂浓度的远程监控和闸阀的远程控制，保证了煤气管网的相对安全。高炉的荒煤气管道上也安装了煤气在线实时分析系统，煤气成份能够快速的显示在主控画面上，技术中心也能够在煤气取样后一刻钟左右分析出煤气成份。先进的技术，为停炉时高炉煤气最大限度的回收创造了有利条件。
3. 停炉的准备工作
3.1 洗炉进程
为了减少炉身中下部及炉缸的粘结物，在高炉停炉前根据炉身粘结情况，采取了数日的洗炉措施，包括加入适量的锰矿、萤石洗炉和停用钒钛料。表2引用了2021年7月四高炉停炉前的洗炉进程及用料情况。
3.2 辅助打水枪的安装
采用空料线打水停炉，打水的能力和雾化效果对停炉至关重要。重庆钢铁每座高炉炉顶沿炉喉圆周方向均设置有8支雾化喷头，实际打水能力120m³/h左右，可满足日常生产需求，但停炉时高炉不再上料，随着料面的下降，炉内热量逐渐集中并且温度逐渐升高，现有的雾化设备无法满足瞬时160～200m³/h的打水要求。因此，在保持现有炉顶雾化设备不动的基础上，额外增加了3～4支以DN40mm钢管制作的辅助打水枪，以满足停炉所需的水量，辅助打水枪安装在新制作的简易道门之上，包括点火道门、休风道门、人孔道门、十字测温法兰盖等，使用简易道门避免了对原道门开孔的破坏。雾化用水从风口平台中压水包引出，与备用软水合并后引至炉顶大平台。新增加的辅助打水枪除了要有足够的打水能力外，还要有良好的雾化效果，严禁成股流下，避免水流与炉内炙热的高温炉料大量接触发生爆震。新增加的打水枪每支枪带有2个DN25mm的螺旋雾化喷头，由此可以合计增加6~8个雾化喷头，合计增加打水量40～80m³/h，所有雾化喷头力求均匀分布于炉喉断面。
预休风时，对原设计的8支打水装置和新增加的打水枪要经过现场试喷，确认流量效果、雾化效果均达到停炉要求。
3.3 煤气检测的改造
正常生产中，高炉的煤气人工取样孔和煤气在线分析取样点，设置在重力除尘器与净化布袋除尘器的荒煤气管道之上，停炉的末期，煤气成份不合格不再回收时，将导致煤气无法在线检测成份。为此，炼铁厂在预休风时将人工取样点设置在炉顶上升管的压力检测孔，再引出至炉前通风的非工作区。同时为了保证煤气分析的即时性，技术中心也将分析设备搬至高炉中控室，实现了每30min取检一次样的基本要求。改造过程中，煤气的实时在线分析涉及的H₂成份检测量程日常只能满足0%～5%的生产需要，为了保证停炉的安全，将H2检测量程调整为0%～20%，以确保H₂含量发生波动超出规定值时仍有检测能力。
煤气检测的在线分析与人工取样分析构成双保险，确保了停炉时煤气回收的相对安全。
3.4 其它准备工作
停炉前，为了给降料面工作争取充足时间，高炉进行预降料面，将料线提前空至7～9m；在预休风检修时，加40t盖面焦；检修过程中，将长探尺改成26m，炉顶雷达探尺进行校准，将开口机角度提升至最大，安全消防在高炉周边路口警界。
各项准备工作就位，为高炉停炉和煤气放散提供了安全保障。
4. 停炉过程的控制
停炉过程仍以2021年7月四高炉停炉为例，由于该次停炉并非中修，因此未放残铁。停炉的过程概况如下：
4.1 停炉概况
2021年7月15日15:26四高炉复风，23:30进行煤气放散，至16日3:45左右1#、10#、12#、21#风口开始吹空，5:00左右风口全部吹空，5:59休风完成停炉。整个降料面过程共计用时14h33min。
4.2 风量、打水量控制
四高炉预休风时，机械探尺实测料线空至8.5m。7月15日15:26复风开始降料面，煤气初期全部回收，因炉顶温度很快达到350℃的规定上限，将新增的辅助打水枪处于常开状态，根据实际情况酌情调整开度，用炉顶雾化设备自动控制打水量，以降低炉顶温度。初期风量2500Nm³/min，5h后随着炉顶温度的升高，减风至2000Nm³/min，23:30炉顶切断煤气后控制风量1700Nm³/min。本次停炉共消耗风量171.81万m³，累计打水816.4m³。操作风量、打水量、顶温的参数见表3，停炉过程中风量、风压、风温、顶压控制趋势见图2。
4.3 煤气的检测
停炉前期，煤气全部回收进入管网，成份必须受控。经公司各相关单位的配合，每30mim取一次样进行分析，将人工取样结果和高炉的实时在线结果进行对比，确保H₂和O₂成份合格。取样时，由于18:30的样品有N₂混入导致结果出现偏差，后续及时进行了纠正。在21:00，雷达探尺显示料线17.0m，判断料线已逐步进入炉腰下部，22:00料线17.7m，同时煤气成份中CO2百分含量出现拐点，结合耗风计算大致判断料面已进入炉腹，23:30打开炉顶放散阀，切断煤气。从高炉复风开始至切煤气为止，共计持续时间约8h，之后高炉煤气放散，直至停炉。停炉期间煤气H₂和CO₂成份的趋势见图3。
4.4 渣铁的排放
四高炉复风后，共计出铁2次，为保证渣铁排放干净，两次出铁均使用大钻头，第2次出铁采取并口放铁，总计放铁307.8t，考虑高炉炉缸侵蚀不深，且与此前预休风时根据炉内剩余炉料计算得出的320t的理论铁量较为接近，因此可以判断两次出铁基本出净。复风后两次出铁详见表4。
4.5 停炉的效果
四高炉停炉降料面，共计消耗风量171.81万m³，共打水816.4m³，累计回收煤气8h4min，减少煤气排放151万m3左右，达到了安全、有序、经济、环保的基本要求。
整个降料面过程中，依靠雷达探尺和3#长探尺、煤气的人工取样和实时在线分析，加上耗风量等综合方法判断料面的位置，掌握煤气成份，为安全停炉提供了技术支持。整个停炉过程顺利，压量关系控制较好，炉内无爆震，风口无烧损、无灌渣。最后一炉铁水出完，料面下降，大部分风口见空，从炉顶的红外成像观察，能清晰看到料面已降到风口位置，所有风口小套和炉内的中心堆包清晰可见。
5. 总结
（1）停炉前的预降料面以及复风后降料面的过程中，炉顶温度大部分时间控制在350℃以内，没有发生一次爆震，说明我们的炉顶喷雾、临时打水枪的能力和效果能满足降料面全过程的需要，同时炉内压量控制、风量控制比较合理。
（2）由于检测手段的不断完善，为安全停炉提供了有效保障，延长了煤气的回收时间。从复风开始进行测算，四高炉回收的煤气量占发生总量的63.7%左右，相对于我厂之前55%左右的煤气回收已有进步。
（3）停炉过程中，对煤气已经最大限度的进行回收，有效减少了空气的污染和烟尘飘散。煤气回收过程中，适当提高顶压可以有效利用TRT余压发电产生的效益。
（4）最后一炉铁适当带压出铁，有助于渣铁排净，可以减少后续扒炉的工作量。
