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汉钢2#高炉大修开炉实践

2022-08-31 11:08:21

来源:冶金信息装备网

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汉钢公司炼铁厂2#高炉炉役后期冷却壁漏水且炉缸侧壁温度异常升高,2021年2月20日2#高炉进行休风大修。引进天然气新型烘炉工艺,达到了良好的效果,采用枕木中心堆包开炉方式,开炉前制定详细的开炉方案,此次开炉较为顺利,快速达产达效。

1 前言

汉钢2#高炉有效容积2280m³,共设28个风口,2个铁口。于2012年8月点火生产,高炉采用串罐式无料钟炉顶,全冷却壁冷却结构,水冷系统采用联合软水密闭循环系统。共记生产运行近9年时间,在炉役后期高炉采用缩小风口面积、加钒钛矿、加装长风口等一系列护炉措施,使高炉炉缸侧壁温度基本在可控范围内。2021年2月19日停炉大修,在经过60天的停炉大修后,于2021年4月20日7:58送风开炉,送风后26h58'出第一炉铁,开炉7天后利用系数即达到2.97t/m³·d,日产达历史新高,开炉生产取得圆满成功。

2 开炉准备

2.1 大修主要工艺变动

本次大修2#高炉炉缸砌筑主要采取“大块碳砖+小块碳砖+陶瓷杯浇筑”结构,其炉缸炉壳及冷却壁不予拆除,同时炉底保留三层炭砖,4-5层平铺大块碳砖,6-13外侧砌筑小块碳砖(石墨墙)、内侧砌筑环形碳,14-18层砌筑环形碳。

2.2 烘炉

大修开炉前必须进行烘炉操作,其主要目的是使炉体耐火材料砌体内水分缓慢蒸发,提高内衬固结强度,同时使整个炉体设备逐渐加热至生产状态,避免开炉时升温过快,水分快速蒸发使得砌体开裂和炉体剧烈膨胀而损坏设备。本次高炉烘炉操作曲线见图1。

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图1 高炉烘炉曲线

高炉本体烘炉从4月9号3:58开始,按计划烘炉192h,严格按照高炉烘炉曲线进行升温、恒温,升温速度为12.5℃/h,其中在150℃恒温50h、在350℃恒温50h、在450℃恒温10h以及在600℃恒温30h,充足的烘炉时间确保了本次烘炉的效果。

2.3 打压检漏

对热风炉热风总管、桥管、围管以及高炉本体,进行打压检漏;打压检漏时首先控制风压100kPa稳压30min后检查,无异常再逐步加压至400kPa进行稳压,然后开始进行检漏,从检漏的情况来看,发现热风总管各三岔口、高炉本体冷却壁护帽等局部焊缝存在微漏现象,最后经处理圆满完成了高炉试漏工作。

3 开炉参数设定及操作

3.1 开炉料准备

4月18日7:05装铺底焦(2C=28t);7:30开始装柴,木材装至风口上沿时,中心4炉墙、风口区木材竖立,必须码好木材,用木材保护好风口套,19:31装柴结束;高炉开炉时填充枕木的优点在于枕木相比于焦炭着火点低,枕木燃烧后可以充分加热上部的焦炭,从而确保开炉前期炉缸热量充沛,有利于高温煤气、渣铁的通过。2#高炉此次枕木堆砌是采用炉缸中心堆包的方式,此方式有利于开炉初期中心煤气流的通过,能够形成合理的初始软熔带。尤其是开炉初期枕木燃烧后可以迅速腾出空间,有利于料柱松动,改善透气性。同时风口部位的枕木在开炉初期还起到了保护风口的作用。

4月19日12:56开始装料,过程同步测量料面。开炉料主要参数如表1、表2所示:全炉焦比3.0t/t,计算生铁成分硅含量2.8%。根据高炉实际炉容大小以及原燃料条件制定开炉装料表,具体装料计算结果及装料顺序如表6所示,炉腹装净焦+熔剂料+空料,炉腰全部装空料,炉身及炉喉部位均装空料+正常料(净焦、空焦、正常料分别如表3、表4、表5所示),开炉料确保了开炉初期炉缸热量充沛,有利于渣铁顺利排出。

表1 原燃料化学成份分析

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表2 焦炭工业分析(%)

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表3 净焦(单位:t)

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表4 空焦组成(单位:t)

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表5 正常料的组成情况(单位:t)

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表6 计算结果及装料顺序

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2#高炉于4月20日2:30装料结束,实际装入的炉料与计划装入炉料基本一致,装料过程中使用机械探尺测得的料面与计算料面深度也基本一致,在误差范围内。开炉后炉内煤气流基本稳定,渣铁排放顺畅。

3.2 送风操作

3.2.1点火送风主要参数确定:

点火时的送风比选择0.50,则点火理论风量约1140m³/min;炉料顺利下降后,逐步加风,送风初期严格按风压操作,以保证下料顺畅为原则,送风后6~9小时是软熔带形成时期,采取守风量、慢加风甚至减风的方法进行过渡,加风原则:风口均匀活跃,炉况稳定顺行,以每次不超过100m³/min,每班不超过3次,计划风量如图2所示。

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图2开炉计划与实际风量

(1)风口长度:L=620mm。

(2)风口面积:风口总面积S=0.2661㎡(Φ110mm×28)。

(3)风口配置为¢110mm*28个,全开风口进风面积为0.266㎡。为确保送风顺利,减少送风后可能出现的难行,堵4#、8#、12#、17#、21#、25#风口送风,实际送风面积0.209㎡,占风口总面积的78.6%,送风前再次确认签字。2021年4月20日7:58开炉送风,开炉初期具体参数时间如表7所示。

表7 开炉过程时间控制情况

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2#高炉于4月20 日7: 58送风开炉,送风7min后风枕木着火,风口开始明亮,送风27min后送风口前枕木全部着火。送风约62min后开始放第一批正常料,装料过程中炉料开始逐步下降,根据煤气成分分析及参考相关试验数据结果,于21日0:42引煤气。

3.3 开炉初期的渣铁排放

西铁口埋导风管,东铁口安装一键出铁。埋氧枪后,送风时打开氮气及氧气阀门,φ80mm球阀安装自动化设备,根据炉内加风、冶炼以及顺行情况,专人调整流量,出铁时关闭送气阀门,遥控打开球阀,实现安全、快速出铁。经过测算配备5个铁水罐,2台机车采用直接过撇渣器放红渣方式出铁,出铁前专人检查,21日10:56打开第一铁口,11:25下渣,渣铁流动性性良好,首次出铁时间55min、出铁量190.19t(开炉料理论铁量345.5t)高炉焦炭负荷调节基本把握得当,开炉铁水以及炉渣成分如表8、表9所示。

表8 开炉前4炉铁水成分

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表9 开炉前4炉炉渣成分

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前四炉铁水、炉渣如表可知,四炉铁水【Si】均在2.3%以上,炉温充沛,铁水【S】也在合理范围内,炉渣碱度1.02~1.07倍之间。为改善渣铁流动性,开炉前加入锰矿,因此出铁过程中渣铁流动性良好。

3.4 开炉初期炉内炉外的操作制度

3.4.1炉外的调整

因开炉初期炉温高、渣铁量大,为迅速改善铁口工作状况,出铁前期炉前采取以下措施:

(1)采用高强度无水炮泥,调整合理的泥炮打泥速度及压力;

(2)调整开口机角度:开炉初期开口机角度设定为9°,随着各参数的稳定,逐步将开口机角度调整至12°;

(3)专人检查并及时清理渣铁沟,确保渣铁顺利排放。

3.4.2炉内的调整

(1)风量:送风风量810m³/min(风机房显示1200m³/min,后期已校准),下料顺畅,送风4小时内未加风,维持送风风量,放2批料后加风至1100m³/min,第8小时压力冒尖、下料不畅,减风至700m³/min、待下料顺畅,逐步恢复风量至900m³/min(送风后6~9小时是软熔带形成时期,此时段采取守风量、慢加风甚至减风的方法进行过渡,待风压恢复至正常水平,顺行良好,可适当加风),实际风量如图2所示。

(2)风温:在负荷料下达后,开始加风温,每调节量不大于20℃,第一次出铁前,风温不大于850℃,送风初期下料顺畅实际风温调剂如图3所示

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图3开炉计划与实际风温

(3)负荷:送风后如下料正常并已引煤气,在送风8小时后可考虑第一次加负荷,软融带形成期顺利渡过后至出铁前,再加一次负荷,出铁正常后,可加快加负荷速度(每10批料上调0.1)。

(4)炉温:点火后如出铁正常,则后续操作的主要任务是在保证充足的铁水物理热(大于1480℃)的条件下尽快降低生铁含硅,送风48小时后将【Si】降至2.0%以下,为利于炉缸、炉底长寿,生铁【Si】宜缓慢下降,争取送风后72小时将硅降至1.50%以下,随后视情况将【Si】降至1.0%左右,通过生产检验,设备磨合,故障处理,生产逐步走上正轨,生铁【Si】由1.0%±→0.8%±→0.5±%,根据炉况承受情况,硅控制在0.4~0.6%范围。

表10 阶段性铁水成分

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表11 开炉后炉内矿批负荷的调整

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表12 开炉后炉内料制的调整0c62d1a00ab436a7d85ad4a45f82de97.png

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图4送风48小时高炉趋势图

如表11、表12、图4所示送风后炉内运行基本稳定,根据风量以及炉内运行情况及时调整控制参数,快速加风,每炉铁口打开后捅开一个封堵的风口,调整矿批、负荷及布料矩阵,炉况运行良好。

4 高炉开炉的成果及不足

4.1 开炉成果达产达效

表13 开炉达产指标

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开炉过程中主要技术经济指标见表12所示。随着开炉的进行以及各工艺参数的调整优化,高炉逐步稳定顺行。但影响高炉稳定运行的重要因素:外围设备,原料的稳定。

4.2 开炉后休风情况

开炉过程中对炉身等部位进行压浆处理,4月20日炉身灌浆时机及压入量把控不到位、送风后浆料从炉衬漏浆、流至风口区,导致7#~14#风口被灌浆封堵,严重影响了送风制度以及开炉进程;

表14 开炉后高炉休风情况

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如表11所示,4月22日11:12至13:02休风110min处理送风装置跑风;4月24日8:46至9:41休风55min更换8#直吹管;4月25日23:45至26日4:28休风283min更换23#膨胀节,三次休风均快速恢复炉况,4月29日2#高炉日产达6769.99t,打破2#高炉一代炉龄的日产记录。

5 结语

1)此次开炉炉外高炉本体打压检漏、各设备的试车运行,炉内的送风、装料以及热制度的选择,开炉配料计算全炉焦比选择偏轻,前期炉温偏高,通过加风、上负荷及快速开风口措施等一系列的开炉方案,设定合理,适合2#高炉的实际生产运行情况,为2#高炉顺利开炉、快速达产达效提供了殷实的基础。

2)炉顶热成像调整了摄像头位置,更加便于观察气流分布和布料情况,及时调整布料矩阵,达到气流分布合理。

3)开炉过程中渣铁温度充沛、渣铁化学成分合适以及流动性良好,随着渣铁的排放、风量水平的提升,矿批与负荷的调整速度快,但装制始终采用中心加焦的方式疏导中心气流,保证了煤气流的合理分布。

4)送风设备缺陷,三次休风影响开炉进程。