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武钢2号高炉空料线回收煤气停炉

来源:2018年第六届炼铁对标、节能降本及新技术研讨会论文集|浏览:|评论:0条   [收藏] [评论]

武钢2号高炉空料线回收煤气停炉彭 浩 张建鹏(武钢有限炼铁厂 湖北 武汉 430080) 摘 要:武钢2号高炉采用空料线回收煤气方法进行停炉。通过停炉前保持稳定顺行的炉况,在停炉过程中,…

武钢2号高炉空料线回收煤气停炉

   张建鹏

(武钢有限炼铁厂  湖北  武汉  430080

 要:武钢2号高炉采用空料线回收煤气方法进行停炉。通过停炉前保持稳定顺行的炉况,在停炉过程中,采用高顶压、大风量,并通过合理控制停炉操作参数和炉顶打水量,来控制炉顶煤气中的H2O2含量,实现空料现过程无爆震,并延长了回收高炉煤气时间,实现了安全、环保、快速停炉。

关键词:高炉、回收煤气、空料线、停炉

武钢2号高炉于2010年12月21日点火开炉,高炉设计炉容1536m3,因在上代炉龄的基础上进行恢复性大修,仍然沿用原有的工业水冷却系统。高炉投产后,炉况一直保持稳定顺行,各项技术经济指标保持较好的水平。2014年冷却壁开始出现破损,主要集中在七段勾头,2015年,七段勾头损坏趋势加大,并向八段发展。至2016年初,七段勾头损坏率高达85%,八段勾头损坏高达50%,冷却壁壁体六到八段也有不同程度的损坏。炉身因冷却壁破损严重,七段炉皮经常会出现温度高发红,被迫进行外部打水冷却。2016年8月26日,武钢2号高炉按去产能计划,正式停炉。

1 停炉前的准备

为确保安全、顺利停炉,对停炉前各项工作进行了认真准备。

1.1 炉顶打水系统准备

2号高炉原有的打水系统打水能力仅120t/h,且部分打水管道已经堵塞。为了确保停炉过程中打水能力满足要求,并进一步改善打水的雾化效果,对炉顶打水系统进行全面改造,适当加大炉顶打水主管道管径,并配置两台增压泵(一用一备),使炉顶最大打水能力可达到180m3/h。同时,对炉顶打水喷头进行重新设计,采用六个雾化打水喷头环向均匀分布于炉喉,对每个打水头单独安装电动阀,并实现主控室手动阀操作控制。电动阀设置正、反向两个按钮,通电动作,断电停止,确保操作过程中能自如调整阀门开度来控制炉顶打水量。

1.2 停炉前的操作调整。

2016年8月24日,开始使用Mn矿,加入量为600kg/批(矿批26.6t),碱度由原来的1.15下调至1.10。焦炭由原来的干湿混上改为全干焦冶炼,为了保持两股气流的稳定,中心焦相应由3环减至2环。用Mn矿后,铁水中Mn含量由原来的0.15%左右上升至0.6%左右。使用Mn矿后,炉底温度略有所升高(见表1)。

1 Mn矿洗炉前后炉底温度对比

炉底温度监测点

A

C

D

E

G

H

平均

中心

使用前

339

575

547

553

损坏

457

446

651

使用后

350

596

568

574

损坏

478

465

672

另外,正常生产时,铁口角度为10.5°为了确保停炉过程中最大限度出净炉缸渣铁,在停炉前,分两次逐步加大铁口角度,至24日,铁口角度调至12.2°。

2 空料线停炉

2.1上停炉料

24日23:30,开始全焦冶炼,焦炭负荷3.5,同时理论碱度进一步下调至1.05,并于24:00以海南代烧结12t。

25日1:30开始上停炉料,调轻焦炭负荷至2.5,中心焦由2环减至1环。由于2号高炉是用料车上料,最大焦批只能达到7t,焦炭负荷2.5是,焦批为10.4t,在上料过程中,采取以每两批料加一次净焦的方式来补足焦批。根据冶炼周期计算停炉料共需加料43批,按要求对料槽进行备料,确保小休风前,停炉料正好到达风口区域,料槽中料正好用空。4:30停煤,煤枪空吹N2。6:00,Mn矿槽存用空,因组织Mn矿再进槽难以满足全部槽空的要求,停用Mn矿,并保持原有碱度及负荷不变。7:30开铁口准备小休风时,因公司煤气严重不足,煤气平衡困难,高炉小休风时间推迟。8:30堵口后,于9:20开铁口,10:40才按正常程序休风,炉顶点火赶荒煤气。休风时料线3.5m。期间上停炉料累计54批,并于最后上7t净焦盖住料面。最后一次铁时,停炉料已经下达。最后两次铁水炉渣主要成份见表2。

2 小休风前最后两次铁水炉渣主要成份

铁次

[Si]

[s]

[Mn]

(SiO2)

(CaO)

(Al2O3)

(MgO)

R

23513

0.571

0.036

0.532

33.71

37.08

17.53

8.38

1.10

23514

0.950

0.029

0.664

33.79

38.95

16.40

8.37

1.15

2.2 空料线操作

26日14:00开始送风,14:30,风量恢复至2250m3/min,顶压恢复至0.185MPa,压差0.100MPa,O2用3000m3/h。随着料面下降,根据风压变化情况,适当增加风量,至15:30,风量加至2750M3/min。

在降料面过程中,每半小时通过人工取样对煤气成份进行分析。并安排专人负责炉顶打水控制。根据炉顶温度、气密箱温度情况适时进行炉顶打水,根据上升管四个点的温度变化情况,调节对应部位雾化头的电动阀,使上升管四个点的温度均控制在350-450℃范围。具体降料面过程中炉顶温度控制参考见表3。

3 降料面过程炉顶温度控制参考表

异动

措施

炉顶温度升高,H2<10%,最高不大于12%O2<1.0%

增加打水量

炉顶温度升高,H2>10%,最高不大于12%O2<1.0%

减风、减水

炉顶温度升高,风量减少,水量最大或H2>10%,最高不大于12%O2<1.0%

降低风温

H2>10%,最高不大于12%,炉顶温度可以接受,O2<1.0%

减打水量

炉顶煤气中出现氧气或崩料,O2<1.0%

减风

在降料面初期,H2%含量较低,基本保持在2%以内。O2含量约0.3%左右。参数控制上,持续保持风量在2750m3/min以上,随着料线的不断降低,风压逐渐下降,操作上适当降低顶压,同时降低对压差的控制。降料面过程中各操作参数控制见表4。

4 降料面过程中各参数控制情况

风量

风压

顶压

压差

风温

顶温

水量

料线

煤气成份

时间

m3/min

MPa

MPa

MPa

1

2

3

4

m3/h

m

CO2

CO

H2

N2

15:00

2250

0.283

0.185

0.098

985

304

217

244

268

0

3.36

14.46

22.02

1.51

61.56

15:30

2679

0.279

0.178

0.101

994

317

280

232

283

47

3.88

14.62

26.09

1.5

57.11

16:00

2735

0.276

0.178

0.098

840

352

269

313

305

65

7.67

13.54

27.57

5.52

53.08

16:30

2754

0.262

0.173

0.089

863

381

251

312

403

51

8.3

10.42

27.84

5.34

55.21

17:00

2768

0.245

0.166

0.079

885

344

159

161

303

33

11.19

9.12

29.27

3.98

57.21

17:30

2650

0.24

0.168

0.072

892

294

265

147

130

38

11.56

7.05

30.8

4.44

57.33

18:00

2734

0.239

0.165

0.074

1083

372

106

237

205

64

13.12

5.54

29.3

3.14

60.04

18:30

2760

0.236

0.165

0.071

1078

343

279

309

334

85

14.53

4.66

31.89

4.02

59.39

19:00

2775

0.231

0.158

0.073

1047

260

172

118

118

62

14.99

5.5

31.03

5.63

57.74

19:30

2654

0.219

0.154

0.065

978

364

270

201

384

52

-

5.73

28.91

7.3

57.51

20:00

2468

0.209

0.15

0.059

1013

438

318

209

370

63

16.81

7.39

25.48

10.37

56.6

20:30

2302

0.201

0.144

0.057

1020

331

248

168

256

56

-

6.95

25.01

9.99

56.88

21:00

1721

0.173

0.141

0.032

1022

406

317

247

437

57

18.13

7.97

25

11.17

55.81

21:30

1943

0.146

0.099

0.047

1043

282

204

251

238

90

-

5.23

28.19

8.95

57.56

22:00

1822

0.134

0.092

0.042

1062

380

251

203

417

59

19.46

7.5

24.6

10.98

56.83

22:30

1817

0.133

0.095

0.038

1062

370

231

186

429

87

-

8.98

23.15

12.95

54.86

23:00

1394

0.072

0.041

0.031

1055

395

225

204

339

50

20.63

8.72

23.12

13.14

54.88

23:30

1243

0.041

0.009

0.032

1049

396

416

390

390

34

-

4.43

26.61

9.51

59.28

0:00

2488

0.132

0.01

0.122

1023

498

252

167

376

76

21.89

2.69

30.74

8.67

57.6

0:30

2356

0.115

0.011

0.104

1094

439

311

191

106

88

-

2.33

30.78

8.01

58.72

1:00

2360

0.115

0.011

0.104

1064

506

200

145

156

77

-

煤气管堵

-

-

-

1:30

2368

0.114

0.01

0.104

1026

287

258

174

108

80

-

煤气管堵

-

-

-

2:00

2056

0.094

0.085

0.009

978

245

185

360

96

96

-

6.11

24.08

7.88

61.84

2:30

2036

0.095

0.01

0.085

1006

307

146

223

99

117

-

12.75

9.63

6.29

70.14

16:30,取样检测发现炉顶煤气中H2%、O2%含量突然上升,分别达到5.5%和1.2%,对风口区域进行检查,发现10#风口损坏,立即停O2,并对损坏风口进行闭水操作后,H2%含量迅速下降至3.0%左右,O2%含量降至0.40%左右。同时,将压差控制由0.090MPa降至0.080MPa,此时,风量2750m2/min,顶压0.175MPa,料线8.5m。

17:30,炉顶煤气中H2%含量再次突然上升至4.44%,经检查发现14#风口损坏。对其进行闭水操作后,H2%降至0.31%。同时,将压差进一步降低至0.070MPa控制,此时风量2750m3/min,顶压0.170MPa,料线11.56m。

17:25,开铁口出铁,风量2750m3/min,Pk0.168MPa,压差0.070MPa。18:25铁口喷,堵口。

18:30,料线达到14.53m时,两个探尺均被烧坏,后继料线通过燃烧的焦炭量来估算。

同时,随着炉料的继续下降,料层越来越薄,有小管道产生。20:00,当料线达到17m左右时,炉顶H2%含量上升到10%左右,逐渐减风至2300m3/min,同时退顶压至0.15MPa,压差控制在0.050MPa。伴随着料线的逐步步加深,适当控制打水量,并相应减风,降低压差控制,维持H2%在10-12%。

20:40开第二次铁口。直至休风前将铁口堵上。

22:00,炉顶煤气中CO2%出现拐点,有较明显的上升。22:30达到了8.98%,表明炉料已经降到了炉腹,估算料线约21m左右。

23:00,煤气分析中H2%含量达到13.14%,高炉于23:10开放散、切煤气。后将风量加至2400-2500m3/min。27日2:00,煤气中氮气含量上升至61.84%,观察到风口变暗,部分风口已经开始挂渣,2:30煤气中氮气达到70.14%,判断料面已降至风口以下,逐步减风,3:10休风,空料线完毕,历时13小时。停炉降料面过程中炉顶煤气成份变化如图1所示。

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3 停炉经验总结

通过采用空料线回收煤气法停炉,共历时13h,回收煤气9h,极大的缩短了停炉时间。在停炉过程中,因对打水及压差等关键参数的较好控制,全程未发生爆震,停炉非常成功。在停炉过程中,有以下几点值得借鉴。

(1)停炉前特护工作到位。在停炉后期,炉身打水全停后,七段炉皮位于2#、3#、7#-9#、12#、17#风口上方位置均出现大面积发红现象,表明这些位置炉皮工作状况极其恶劣。由于在特护期间炉皮打水充分,有效避免了这些位置发生开裂、烧穿等事故,为安全顺利停炉打下了基础,且直至停炉前炉况稳定,顺行较好。

(2)在上停炉料期间各参数控制合理。以每两批加一次净焦的方式补充焦批,使料层能够均匀、合理分布,同时,通过控制合理的压差,均衡炉内气流分布,保持了较好的炉况,也减少了停炉过程中出现管道行程的机率,为安全顺利停炉创造了良好的条件;小休风前,ω[Si]按0.5-0.7%控制,铁水硫含量0.030%左右,碱度按1.10控制,并保持了1480℃以上的物理热,充分保证了铁水的流动性。如果按原计划8:00的铁休风,停炉料共43批正好到达风口,小休风前ω[Si]0.6%,将更有利于停炉过程中渣铁排放

(3)停炉料计算准确。停炉料理论铁量680t,实际出铁619.9t,再加砂口铁20t,共640t铁。考虑到空料线后,炉缸焦炭上浮,死铁层铁容铁量增加,基本与实际相符。

(4)适当控制高顶压、大风量、低压差。在空料线过程中,充分采用大风量、高顶压、富氧,加快了料线的下降速度,同时,随着料面的降低,合理控制较低的压差,有利于炉内气流的均衡分布,在料层变薄过程中,有效降低了产生管道的概率。

(5)雾化打水装置使用得当。炉顶打水雾化装置的六个水头雾化效果很好,且能够单独水量控制,能较准确地控制打水量和打水部位,使炉顶煤气成份中的H2%及O2%含量得到了有效控制。在整个空料线过程中,没有发生明显的爆震现象,为空料线降料面的安全提供了保障,并有利于长时间维持大风量作业,增加煤气回收,加快降料面过程。

(6)回收煤气时间长。本次停炉历时13h,回收煤气时间达9h,在空料线过程中,煤气分析中H2%曾一度达到了11%,接近设定的12%的临界值,但考虑到煤气中O2%含量很低,仅0.1%左右,仍然坚持煤气回收, 22:30,煤气分析中H2%已达到12.95%,O2%仅0.06%,仍未发生爆震现象。这也证明了,当煤气分析中O2%含量控制较低时,H2%含量达12%仍可认为处于安全范围内。在降料面后期,煤气分析H2%达到13.14%,料面已到达炉腹下部,为确保安全,开放炉顶放散阀,中止煤气回收。

(7)停炉过程及时发现风口损坏并有效处置。在空料线前期,先后发现10#、14#风口损坏,由于发现及时,并合理闭水,直至停炉,有效避免了因坏风口向炉缸漏水导致的煤气成份中H2%含量大幅升高。同时,也警示在停炉过程中,要密切关注风口等冷却设备状况,发现异常必须及时、有效处置,避免对空料线过程造成影响。


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