6#高炉空料线放残铁安全停炉生产实践

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6 高炉空料线放残铁安全停炉生产实践勾旭（本钢炼铁厂辽宁本溪117000）摘要：本钢6 高炉(2850m3)于 2018 年 7月1日采用回收煤气、炉顶打水降温空料线将料面降到风口中心线，并成功利用软…

6#高炉空料线放残铁安全停炉生产实践

勾旭

（本钢炼铁厂辽宁本溪 117000）

摘要：本钢6#高炉(2850m³)于 2018 年 7月1日采用回收煤气、炉顶打水降温空料线将料面降到风口中心线，并成功利用软探尺、炉顶和除尘器煤气 CO₂ 曲线相结合准确判断料线深度和料面位置，并且成功实现安全放残铁，整个过程实现了安全、顺利、快速停炉。

关键词：高炉；停炉；空料线

Production Practice of Safe Stopping with Lowering Stock line of No.6 BF in BX STEEL

Gou Xu

(Iron making plant,BX STEEL,Ben xi Liao Ning 117000)

Abstract: Through recovering Gas, lowering stock-line to tuyere centre line with water cooling furnace,successfully make use of soft stock-line, combining with the CO2 curve of the roof and dust gas and accurately judging the stock-line depth and the position of charge level. The whole process realize safe, smooth and fast blow-down; The BF successfully made a certain with detailed, careful blowing-in solution.

Keywords：blast furnace；blowing-down；lowering stock line

1 前言

高炉停产或大修，要经过一个停炉过程。高炉停炉方法分为填充法和空料线法两种。填充法是在决定高炉停炉时停止上料，当料面下降时，用石灰石、碎焦或高炉渣填充，这种停炉方法安全，但停炉后炉内清除工作繁重，需要耗费大量人力、物力和时间，很不经济，所以高炉停炉一般选择空料线法停炉。空料线法就是在高炉停炉过程中停止向炉内装料，采用向炉内打水控制炉顶温度，当料面降到风口以下后休风。在空料线过程中，因料面降到一定深度后煤气中的氢气、氧气含量会升高，当达到一定浓度后，加上煤气温度高，就可能发生爆炸，所以这时煤气不能再回收，必须向大气中进行放散，但由于高炉煤气有毒，含尘量又高，处理不好，极易造成大气环境污染。2018年7月1日本钢6#高炉停产，通过制定空料线停炉方案，精心控制停炉过程，对煤气中N₂、H₂、CO、CO₂及O₂含量进行监控以便采取措施，实现了安全停炉，并积累了较为宝贵的高炉停炉经验。

2 停炉前的准备工作

2.1 原燃料准备

根据炉况调整及停炉要求,对入炉原料进行全分析；加强烧结矿、球团矿成分和成品粒级管理；停炉原燃料主要成分见表1。

表1 原料物化性质

Tab.1 Raw material physico-chemical property

种类	TFe	Mn	CaO	SiO₂	R	MgO	FeO	S	P	Al₂O₃	堆比重
烧结	56.5		10.53	5.24	2.118	2.01	9.71	0.02		0.69	1.837
马球	65.0		0.54	6.18	0.087		0.39				2.239

2.2 制作长探尺、炉顶雾化喷水装置等

（1）根据停炉降料面需要，安装打水管共计八根；其中四根打水管内径2.0寸、炉内长度4.0m，每根从前端开孔，开孔长度3.0m，圆周均匀交错开6排孔，孔距100.0mm，孔径5.0mm，前段做成扁嘴向下倾斜45°，缝隙≤1.0mm，此四根打水管用法兰盘安装在炉顶十字测温处。另四根打水管直径1.0寸，炉内长度2.5m，每根从前端开孔，开孔长度1.0m，圆周均匀交错开4排孔，孔距100.0mm，孔径5.0mm，前端封死，安装在炉顶打水管处。打水管要做好扬水试验，要求每个打水管单独用闸板阀门控制，总管安装闸板阀门控制。

（2）做好两个炉顶放散阀改为机械控制开启装置准备工作；要求准确计算一个控制压力≯120KPa，另一个控制压力≯115KPa预休风时安装。空料线时若炉顶压力大于115KPa时，放散阀能自动开启放散，压力下降后能自动关闭。切断煤气放散后，放散阀不能出现意外关闭现象。

（3）本次空料线操作必须保证冷却壁不能漏水，对已改工业水冷却壁掐死，并在高炉各层平台加装8～10根打水管，做好打水措施，空料线期间尽量减少爆震。

（4）预休风前末次铁的铁口换用低强度无水炮泥堵铁口，以保证空料线过程中出铁时铁口易开。

（5）根据预空料线所需要原燃料量，提前控制好矿槽、焦槽槽位；休风前一天保留两个焦槽和三个矿槽保产，争取休风时料仓空，确保开炉装料质量。休风前做好煤粉喷吹计划并按计划要煤确保预休风前一个周期煤粉罐吹空。

3 停炉前炉况调整

3.1 配料及热制度和造渣制度选择

6#高炉炉役末期一直采用钒钛矿护炉，为保证空料线何放残铁顺利进行，6#高炉提前改变物料结构,提前15天停加钒钛矿，缩小矿批，如表2；根据本钢以往停炉经验并结合6#高炉炉况和风温使用情况,变料前期减轻焦炭负荷,后期负荷逐渐增加。风温根据炉温情况调剂,控制在1120℃, 以控制炉温在合适的范围内,炉渣碱度R控制在1.20±0.02。

表2 休风前调整炉料结构

Tab.2 Adjustment of burden structure before blast stoppage

烧结矿

马球

钒钛矿

块矿

焦丁

焦批重

/矿批重

煤量

/料批

干焦比/综合焦比/燃料比

碱度/〔Si〕

2.4

14.8/74

37/5.75

325/496/533

1.22/0.5

2.4

14.8/74

37/5.75

323/495/530

1.20/0.5

3.2 炉况调整及控料线

为稳定炉况,改善渣铁流动,达到安全停炉的目的,减轻焦炭负荷,控制〔Si〕0.6～0.7%，严防炉况出现高温、高碱及炉凉。并且根据炉况和实际炉温，预休风前一个冶炼周期为全焦冶炼，降低焦炭负荷如表3；降低焦炭负荷的主要目的是空料线过程中煤气利用下降，确保炉温充足，轻负荷炉料下达炉缸后,根据炉温和顺行情况,停止喷煤,开始控制上料批数,逐步降低料线；根据炉况和下降料面情况，按照计划开始预休风。

表3.全焦炉料结构

Tab.3 Full coke furnace charge structure

料单	烧结	马球	焦丁	焦批	煤量/料批	干焦比/综合焦比/燃料比	碱度/[Si]
变料前	53	19	2.4	15.6	34/5.875	346/500/ 531	1.20/0.5
变料后	29	17	2.4	15.8	0/6.5	542/ 604/ 632	1.15/1.5

3.3 装料制度调整

为确保炉况顺行,装料制度采用发展中心同时兼顾边缘气流的装料制度,为安全、顺利停炉提供了保障。

4 预休风工作

根据停炉变料和冶炼进程, 6#高炉于2018年7月1日13：00开始预休风, ,预休风工作主要有以下几方面：

（1）安装两个探尺量程探到26m。

（2）安装两个炉顶放散阀带有机械控制的开启装置。

（3）卸下十字测温梁，安装四根长4.0m的临时打水管，保证雾化效果。

（4）安装煤气取样管道 :在炉顶压力一次表管路上引出两根煤气取样管到后渣炉台, 装好阀门和取样嘴。

（5）中控楼、出铁场平台高压分水器与喷水管连接好，和顶温表四点对应编号，炉顶打水管安装5块电磁流量表（1个总管，4个支管），现场流量表位置适宜便于操作人员观察调整水量，同时流量表接入中控室。

（6）全面检查风口各套，发现损坏必须更换，送风时风口全开。

（7）炉前工作:检查确认炉前四大件无故障,将开口机和液压炮角度调整到相应位置。

5 降料面及停炉操作

停炉最主要的是安全，停炉前由于焦炭负荷轻，后不加矿石，煤气中CO增多，温度升高，采用喷水降温，因此H₂含量也增加，这些因素都增加了煤气与空气混合后发生爆炸的可能性；其次是停炉过程要尽量缩短，既可减少经济损失，也有利于安全。本次预休风后复风降料面采用边打水边回收煤气的方法，将料线降至风口中心线以下，最后带风放残铁。经过对停炉前各项工作逐项落实确认后，六号高炉于7月1日22：06开始送风空料线，初始风量1850 m³/min,22:30开始回收煤气。7月2日00:00加风至4000 m³/min，风压220KPa，顶压105kpa，风温1045℃。7月2日16：45发现有部分风口吹空，19：25停止回收煤气，19：36正常休风，空料线完毕。此次空料线共计21小时30分钟，料线降到风口中心线以下，死焦堆基本消失。在空料线过程中放了4次铁，具体空料线操作如下：

本次采取回收煤气、炉顶打水降温空料线法。6号高炉于7月1日22:06 送风空料线，送风风量1850m³/min，开始回收煤气。加风至4100m³/min，风压220kPa，顶压105 KPa，风温1044 ℃。

7月2日煤气取样测得CO₂ 含量4.03%，结合当时料线15.8m判断得出料面已经在炉身下部；7月2日8:00煤气中H₂含量大于CO₂含量，实测料线19.8m可知料面已经到达炉腰；10:30后CO₂含量开始回升，此时料面已经到达炉腹；14:30 N₂开始上升时，结合实测料线，判定料面即将进入风口区。

7月2日12:00停止回收煤气，14：50 发现有部分风口吹空，19:00正常休风，空料线完毕。料线降到风口中心线以下，风口前端2.5m低于大套下沿，风口前端3.0m处出现圆锥形死焦堆，此次空料线共计20小时54分，降料面过程各项操作参数见表4.

表4.空料线过程有关参数

控料线时间	风量 m3/min	风压 /Kpa	炉顶 45°/℃	炉顶 135°/℃	炉顶 225°/℃	炉顶315°/℃
控料线时间	风量 m3/min	风压 /Kpa	炉顶 45°/℃	炉顶 135°/℃	炉顶 225°/℃	炉顶315°/℃
23:30	3950	210	449	483	464	468
1:00	3807	202	466	447	470	466
2:00	3665	182	489	498	464	492
3:00	3510	179	477	499	460	476
4:00	3505	180	464	463	480	461
5:00	3528	171	477	457	474	481
6:00	3574	166	457	472	484	475
7:00	1385	30	445	427	436	463
8:00	2572	82	459	464	470	463
9:00	2050	56	437	435	441	457
10:00	1989	51	477	479	467	482
11:00	1883	50	482	485	479	490
12:00	1838	48	499	482	485	489
13:00	1952	55	503	498	501	510
14:00	2353	68	490	487	489	495
15:00	2680	84	503	495	482	510
16:00	2722	82	526	488	495	500
17:00	3243	92	480	457	443	462
18:00	3837	126	448	456	457	465

在降料面初期，煤气Ｈ_２含量较低，随着炉顶温度的升高，逐步增大炉顶大水量，通过调节打水量来控制炉顶温度≯500℃。根据炉顶四点温度的变化，严格控制喷水量，防止打水过多，水急剧汽化发生强烈爆震。为确保停炉过程安全。打水以安装在十字测温上的打水管为主，炉顶打水装置为辅。指定专人调节四点打水量，打水连续进行，坚持早调、少调。

在炉况允许的前提下，前期尽量保持较大风量和较高的风温，以缩短空料线时间：中期为了保持较高风量加快空料线速度，撤风温操作，目的是降低顶温、减少打水量，在出现管道的时候迅速减风；后期为了空料线取得好的效果，在顶温合理的情况下，适当加大风量。由于冷却壁破损严重，漏水量大，此次空料线过程炉顶煤气爆震3次，在7月2日6:43炉内第一次出现崩料爆震，顶温瞬时温度为463℃，炉内减风，将风量由2200ｍ^３／min减至2000ｍ^３／min，风压由123KPa减至112KPa，之后又出现两次爆震，都通过减风处理，控制炉顶温度，保证安全降料面，空料线过程中顶压和风压变化如图1。

6 残铁排放技术措施

6.1 炉缸残铁量计算

按残铁口位置标高6100mm，死铁层高2.4m，铁口角度取10°，深度3.0m,炉缸孔隙度选取0.4，死铁层剩余高度为：

2.4-3.0*sin(10°)= 2.4-3.0*0.1736=1.88m

因炉底侵蚀810mm，故死铁层高度为:1.88+0.81=2.69m

T残=0.40*（3.14/4*11.6*11.6*2.69）*7.0＝795.6（t）

考虑到炉缸侧壁碳砖有侵蚀，炉缸直径取11.9m，则计算量：

T残=0.40*（3.14/4*11.9*11.9*2.69）*7.0＝837.3t（t）

考虑到炉缸内渣铁混合物，取安全系数0.9

837.3/0.9=930.3（t）

6.2 残铁口位置确定

根据国内同类型高炉生产实际及炉缸炉底温度分析侵蚀情况，初步暂定残铁口位置标高5900—6500mm，经过会议讨论确定残铁口标高6100mm（距离刚玉莫来石表面约998mm）。利用残铁区域炉皮温度，从标高5900—6500mm，每隔200mm测一个点，根据所测温度做曲线来确定炉皮拐点温度，印证停炉前残铁口位置标高与炉内侵蚀程度，检测记录如表2

表5.炉缸温度检测表

Tab.5 Hearth temperature meter

	23#风口下方测温/℃	24#风口下方测温/℃
6.50m	38.2	38
6.30m	38.12	40.64
6.10m	36.95	38.04
5.90m	36.88	36.88

根据炉缸侵蚀计算，残铁口标高6100mm，选在23#～24#风口下方，距离3#铁口标高差3400mm，第1段冷却壁，在第33#、34#冷却壁，第2 段冷却壁，在第35#、36#、37#冷却壁，涉及的水管号为 130#—136＃。

按照炉内残铁量为950吨准备；经在六号高炉铁罐线、炉缸现场考察，残铁眼位置标高尚可，故选用3#出铁场下方放残铁。

6.3 残铁沟制作

此次残铁沟全场19437mm，坡度为5.20%。距离炉壳5.5m处钢板槽标高为5450mm，高度1000mm，宽度1000mm；余下残铁沟宽度均1000mm，高800mm，末端标高为4900mm。残铁沟沟底平砌一层耐火砖，侧面要立砌一层耐火砖，再铺一层捣打料；前段捣料层厚度为400mm（包括耐火砖厚度），末端捣料层厚度为200mm（包括耐火砖厚度），残铁沟坡度在钢结构落差的基础上用捣料层厚度衔接完成，完成后均要用煤气火烘干。