高爐定量化降料面停爐技術的應用

高爐定量化降料面停爐技術的應用

第一段和第三段（均為25363m）的高度分別于1994年8月和1993年6月開始。2009年7月，高架公司的單位體積產(chǎn)量為12612噸和126826噸，接近世界先進水平。隨著2座高爐爐齡的增長,爐體冷卻壁均出現(xiàn)不同程度的損壞。為減緩爐體冷卻壁的損壞,對2座高爐定期進行了噴涂造襯,在歷次降料面停爐過程中,對2座高爐降料面停爐技術不斷進行定量化研究,初步形成了首鋼高爐降料面停爐技術的定量化原則及參數(shù)控制標準,使2座高爐的降料面停爐工作安全、高效、環(huán)保。1采用停車技術的量化原則1.1降料面階段特點降料面停爐過程中,為避免因風量水平與料層厚度不匹配,造成爐內煤氣不穩(wěn)定而出現(xiàn)頂壓冒尖現(xiàn)象,在降料面階段對風量水平進行主動控制。按爐內存在的爐料情況,降料面過程分為正常料期和焦炭料期2個階段。正常料期又可分為爐內存在正常料的前、后2個時期;焦炭料期可分為爐內全部為焦炭且料面在爐身下部、爐腰、爐腹及爐缸上部等前、中、后3個時期。1.2焦爐內焦炭數(shù)量降料面過程爐內爐料復雜,自風口帶向上依次為死焦堆焦炭、正常料及蓋面焦,由于各段爐料壓縮率不一及爐內軟熔帶位置各異,因此爐內焦炭數(shù)量難以計算。根據(jù)首鋼歷次降料面停爐經(jīng)驗,定義軟熔帶位置系數(shù),以此來模擬爐內軟熔帶的位置,從而可以確定爐內3段爐料的體積,計算出爐內焦炭總量,降料面過程的噸燃料需要耗風量與各高爐正常生產(chǎn)的噸燃料需要耗風量(即高爐燃燒1t燃料所需要的風量)一致。對歷次高爐降料面過程總耗風量的計算表明,2座高爐軟熔帶位置系數(shù)基本一致。1.3耗焦量大小對料面位置的影響結合總耗風量計算中的軟熔帶位置系數(shù),分2種情況計算料面位置。1種是耗焦量小于正常料的焦炭量時,說明爐內存在軟熔帶,通過耗焦量計算正常料減少的體積,從而得到料面位置;第2種是耗焦量大于正常料的焦炭量時,說明爐內軟熔帶消失,通過耗焦量計算爐料減少的體積,從而得到料面位置。1.4安全降料面驗證頂溫控制的原則是既要保護爐頂設備,又要避免大量冷卻水落至料面與熾熱的焦炭反應生成H2,實現(xiàn)安全降料面,溫度控制范圍一般在350～500℃。降料面過程中對于各打水管流量的調整要抓住頂溫變化趨勢,及時、微量調整,對于風量、風溫下降引起的頂溫下降,要及時減少各打水管流量,對于渣皮脫落并覆蓋在料面上引起的頂溫下降,可不對打水管流量進行調整。1.5降壓與燒蝕相結合降料面過程前期的頂壓突然升高現(xiàn)象多是由于爐內煤氣分布不穩(wěn)定,出現(xiàn)了氣流、管道現(xiàn)象。與風量水平匹配的高頂壓有利于穩(wěn)定爐內煤氣,減少頂壓的波動。降料面過程中除非因各種原因導致O2混入爐內上部空間,否則在料面降至爐腹前,爐內發(fā)生爆震的可能性極小。為了停止回收煤氣操作時高爐安全及減少煤氣流速突然增大造成對爐內料柱的沖擊,當料面降至爐腰位置后,逐步降低頂壓。1.6降低頂溫及煤氣體積降料面過程使用高風溫有利于提高爐缸的熱量,促進爐墻脫落渣皮熔化,但使用高風溫增加了控制頂溫的難度,且由于下部煤氣體積的增加,不利于減少降料面過程的煤氣不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此風溫的使用范圍一般在800～1000℃之間,在爐頂打水能力滿足要求的基礎上,隨著對降料面過程中煤氣控制能力的增強,可逐步提高風溫使用水平。2正常采購周期的控制原則2.1爐內自動控制堅持按降料面階段對風量水平進行主動控制原則,避免因風量水平與料層厚度不匹配造成爐內煤氣不穩(wěn)定。主動控制基本原則是在爐內存在正常料的情況下,風量可按較高水平控制;正常料前期按全風量的90%控制;正常料后期按全風量的80%控制。正常料前期與后期劃分可依據(jù)料柱高度確定。2.2出鐵控制出鐵量降料面過程的出渣、出鐵是料面能否降至風口以下的關鍵。第一次出鐵安排在耗風量達到正常料所需耗風量的25%～30%時出鐵,嚴格控制出鐵量在爐內正常料生成鐵水量的50%,即使鐵口未噴,也要堵鐵口停止出鐵。3碳焦粉料期的控制原則3.1嚴格控制焦炭料風量控制的基本原則是在爐內只剩焦炭后,對風量水平要嚴格控制,防止出現(xiàn)氣流、管道現(xiàn)象;焦炭料前期按全風量的70%控制;焦炭料中期按全風量的50%控制;焦炭料后期按全風量的40%控制。3.2降料面正常工作回收煤氣能夠控制環(huán)境污染,創(chuàng)造經(jīng)濟效益,但降料面過程后期焦炭料層已經(jīng)很薄,要使吹入的熱風全部與焦炭燃燒而不殘留氧氣,并使煤氣成分中H2含量不超標,就要求降料面過程煤氣穩(wěn)定、不出現(xiàn)氣流、管道等現(xiàn)象,同時將頂溫控制在適當水平,但當φ(H2)>12%、φ(O2)>0.8%時或料面位置進入爐腹時,必須停止回收煤氣。停止回收煤氣時,爐頂壓力瞬間大幅下降,導致爐內下部的高溫煤氣瞬間加速向上運動,在打水量無法及時調整的情況下,爐頂溫度會快速上升,超過了高爐煤氣的著火溫度,使高爐煤氣在放散閥處點燃,嚴重影響降料面停爐時的安全,因此停止回收煤氣前要減風至35kPa,打開爐頂放散閥,然后再將風量加至規(guī)定的水平。3.3鐵口、爐渣沉降在多個風口見空之后,安排第二次出鐵。由于受降料面期間鐵口深度下降的影響,第二次出鐵僅有少量鐵水排出,但大部分爐渣是能夠排出的。若要求實現(xiàn)料面的大幅沉降,則要深入研究降料面過程中影響鐵口深度的因素及應對措施,力爭保持正常的鐵口深度;若對料面沉降的幅度無要求,則在出凈預留的渣鐵后,料面可以實現(xiàn)沉降至風口下沿的目的。4采用量化降料表面停爐技術4.1內爐喉下沿沿爐東北部造襯2009年7月31日,首鋼煉鐵廠計劃將3號高爐料面降至風口帶,停爐3天,計劃檢修,對爐內爐喉下沿至爐腹部位進行噴涂造襯。停爐前,以降料面停爐技術的定量化原則為基礎,結合高爐停爐的具體條件,計算、規(guī)劃了降料面停爐過程中各階段的節(jié)點、控制原則,細化了降料面停爐過程的各項參數(shù)。高爐降料面停爐定量化控制參數(shù)見表1,高爐降料面停爐定量化操作參數(shù)見表2。4.2降料面停爐過程情況2009年7月30日8:00～10:00,首鋼煉鐵廠高爐停風小修,10:00送風,降料面停爐。1h22min后第一次出鐵,出鐵時耗風量23.7萬m3,在鐵水未出凈的情況下,堵鐵口、停止出鐵,出鐵持續(xù)50min,出鐵量219t,出渣持續(xù)32min。11h45min后停止回收煤氣,到停止回收煤氣時耗風量為220.9萬m3。第二次出鐵是在多個風口見空后,此時鐵量極少,出渣135min。7月31日4:00停風,停風時總耗風量為296.1萬m3,降料面過程中爆震得到了很好的控制。停風后觀察,爐內料面基本平坦,邊緣低于風口下沿,中心出現(xiàn)直徑約4m、高約2m的饅頭狀突起現(xiàn)象。3號高爐降料面停爐過程的各項參數(shù)與計劃吻合,降料面過程安全、高效、環(huán)保。高爐降料面停爐實際操作參數(shù)見表3。5降料面停爐過程保障因素分析(1)高爐降料面停爐技術的定量化,規(guī)范了高爐降料面停爐過程的各個階段及各項參數(shù)控制標準,為降料面停爐過程的安全、高效、環(huán)保提供了保障。(2)停爐過程劃