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新鋼10號高爐爐墻結厚的處理及操作優化

時間:2019-06-03 14:12來源:新余鋼鐵集團有限公司 作者:古勇合 周龍文 點擊:
  • 摘  要  本文對處理新鋼10號高爐爐墻結厚、優化操作實踐進行了總結。通過氣流沖刷及熱洗法等措施逐步恢復操作爐型,同時在原燃料質量波動較大的情況下,不斷優化操作制度,保證了爐況的穩定順行,各項經濟技術指標逐步得到優化。

    關鍵詞  大型高爐  爐墻結厚  操作爐型


    1  前言

    新鋼10號高爐(2500m3)開爐投產于2009年11月8日。設備采用了串罐無料鐘爐頂和陶瓷杯爐底爐缸結構,爐體采用聯合軟水密閉冷卻及薄內襯冷卻壁,配備明特法+備用干渣坑渣處理工藝等。近年來,在入爐原燃料質量不斷劣化的情況下,通過不斷優化操作制度,并通過技術創新,在低品質爐料條件下成功取消中心加焦冶煉,技術指標不斷改善,更是在2015年初創造了入爐品位56.15%,燃料比496kg/t的佳績。到2015年5月份以后,高爐逐步出現爐身各段溫度降低,爐料下降不均勻,兩探尺出現打橫且偏差大等結厚特征。雖與行業其他高爐[1-3]相比,10號高爐結厚程度輕,影響小,但仍使得高爐穩定性減弱,燃料比上升。直到2016年8月份,通過氣流沖刷及熱洗爐等方法,爐墻結厚得到有效處理,高爐操作爐型逐步趨穩,各項技術積極指標也得到優化。

    2  爐墻結厚征兆

    自2015年4月高爐檢修復風后,除表觀上的順行較差,穩定性降低外,5月3日出現主導氣流減弱,一度出現通過爐內成像看不到,十字測溫中心點5月15日前只有約100℃且邊緣指數在0.85至1.05之間。高爐爐體溫度也開始出現異常,主要表現為“上涼”,即爐身中上部各段溫度呈下降趨勢(表1),而中下部平穩。由于主導氣流弱,中心溫度低,其造成了爐腰、爐身下部溫度分布不均,局部溫度過低導致結厚,并且造成鋅在爐墻大量富集,爐墻上部結厚。7月5日休風打開人孔觀察,東北面爐喉缸磚下沿結厚6#~25#風口方向,頂部最厚位于1#風口上方,厚處達300mm以上,上接爐喉鋼磚下沿。所以從爐身溫度下降趨勢可以看出結厚起點是第八段第九點附近,即1#風口上方,屬于上部結厚。為穩定爐況,采取了一系列措施引導主導氣流:料線由1.2m調整為1.4m,于5月8日增大礦、焦0.3°,后5月14日再次增加礦、焦0.7°,高爐逐步趨穩,但結厚未徹底清除。

    3  爐墻結厚原因

    3.1  原燃料質量波動

    (1)堿金屬、鋅負荷高

    隨著高爐入爐品位的降低,相應的有害元素負荷上升,其中對高爐穩定順行影響較大的主要是堿金屬和鋅負荷。其在高爐內形成惡性循環和累積,劣化入爐原燃料質量,惡化軟熔帶透氣性,是高爐結厚的重要原因。近年來,雖對其重視程度有所增加,但考慮到成本因素,入爐原燃料的堿負荷和鋅負荷也未有明顯改善,特別是鋅負荷仍偏高(國標GB-50427-2008規定鋅金屬負荷≤0.15kg/tFe)。

    (2)焦炭及燒結礦質量波動

    10號高爐常用的用焦結構為:60%的6.0米干熄焦+30%的4.3米干熄焦+10%的外購焦,6米干熄焦質量的穩定對10號高爐的穩定順行至關重要。長期以來,新鋼自產焦炭質量與行業及周邊高爐用焦質量存在較大差距。此次檢修前,6.0m焦炭質量劣化,水熄焦率增加,冷強度下降,M10最高 8.9%,入爐粉末增加,致使復風后主導氣流減弱,爐溫波動大,軟熔帶劇烈波動,爐缸工作活化慢,易造成結厚。

    除6米自產焦炭外,10號高爐的穩定順行受燒結礦質量影響較大。長期以來,10號高爐高配比的燒結用料結構在行業獨樹一幟,其充分發揮了高堿度燒結礦強度高、還原性好的優勢,彌補了焦炭質量差導致的爐缸透氣透液性的不足,這是保證10號高爐爐況長期穩定順行的重要因素。而5月份燒結礦質量存在波動,特別是堿度的波動,這對我廠高爐煤氣流及爐溫的穩定影響較大,也是高爐結厚一大原因。

    3.2  冷卻設備破損

    高爐冷卻設備的壽命是決定高爐壽命的最關鍵因素。日常生產中,10號高爐調整冷卻強度的措施主要有:一是調整冷卻水量,二是調整冷卻水溫,而如果某一段位置出現冷卻強度過大或過小結厚時,無論是調整進水量還是水溫,都不能單獨調整某一局部位置,且一旦冷卻壁損壞甚至漏水,易造成冷卻不均勻而結厚。開爐以來,10號高爐損壞冷卻壁情況如下:第四段共34根,約20%,5段共5根,7段1根,8段1根,從損壞周向分布來看,損壞集中在南面,按順時針20#至1#風口之間。冷卻壁周向破損不均勻,造成周向冷卻強度不一致,渣皮形成差異最終導致操作爐型周向差異,南面渣皮薄且穩定性差,相對于北面爐腹角小,而北面渣皮厚爐腹角大,邊緣氣流易發展,使得軟熔帶位置波動而結厚。

    3.3  高爐操作方針制約

    10號高爐自2014年10月份采取“放邊”操作取消中心加焦冶煉以來,高爐穩定性明顯增強,但結合自身及行業經驗發現,取消中心加焦的高爐往往易發生結厚。分析認為是高爐堿金屬及鋅負荷等有害元素含量增加的情況下,長期邊緣強、中心相對較弱的煤氣流分布不利于有害元素的排除,這也是武鋼高爐不能取消中心加焦冶煉的主要原因[4],且一旦高爐波動,影響其氣流分布或者軟熔帶的上下波動,易造成高爐結厚,若同時原燃料質量存在波動,則結厚不易完全清除。此外,10號高爐噴煤管路分配不均導致的噴煤偏析一直存在,致使南北兩面煤氣流分布不均勻,一旦受其他原因導致高爐爐況波動,噴煤不均勻的不利影響將加重高爐煤氣流的不均勻和鐵口溫度偏差,不利于處理高爐結厚。

    4  處理措施

    4.1  氣流沖刷

    由于結厚程度相對較輕,10號高爐首選的結厚處理方法是煤氣流沖刷。在上部裝料制度上,采取在穩定中心主導氣流的基礎上,進一步疏松邊緣的裝料制度,布料矩陣為:C87654(33321)O8765(3332)→C87654(23331)O8765(2333),根據效果適當向內縮小礦、焦角,適當減小角差,縮小礦批,發展中心兼顧邊緣氣流,同時,適當減輕負荷,控制煤比130~140 kg/t,保持較大風量4800~4840m3/min,頂壓維持略低水平:225~230KPa,以提高煤氣流速,有利于排鋅。受原燃料質量波動等原因影響,氣流沖刷處理10號高爐結厚有作用,但效果不佳。

    4.2  熱洗

        凈焦熱洗對處理爐身結厚有一定的效果,也是較常用的方法,但要控制較高爐溫,一方面增加能耗,另一方面,造成風口甚至二套燒壞的幾率增加,甚至造成反復休風,故在結厚不嚴重的情況下熱洗法不是首選。10號高爐在試圖利用煤氣流沖刷處理結厚效果不明顯的情況下,2016年8月10日,高爐休風504min更換小套,此時,面臨6米自產焦故障,干熄焦率低至12%,高爐復風后爐況出現較大波動,物理熱起不來,爐溫長期處于下限。為提爐溫穩爐況,高爐兩天內加入近200t凈焦,期間伴隨著高爐邊緣頻繁掉渣皮,爐身上部各段溫度也緩慢上升,這表明高爐結厚部位大面積脫落。高爐在此后的幾天內也維持相對較高的爐溫,一是為解決因掉渣皮導致的爐缸虧熱,二是徹底清除高爐上部結厚。在爐況逐步趨穩后,結厚特征也在逐步消失,11月份計劃檢修打開爐頂人孔觀察,爐喉下部結厚已徹底清除。

    5  操作優化

    5.1  加強原燃料管理,降低入爐粉末

    受低成本冶煉要求的制約,高爐入爐原燃料質量很難有大的改善,因此穩定原燃料質量、優化用料結構、加強原燃料管理成為首選。燒結礦在10號高爐用料結構中所占比重大,同時是堿金屬和鋅負荷的主要來源(占堿金屬負荷的60%、鋅負荷的90%左右),在日常生產中,要做好半倉上料,提高篩分效率,努力將入爐粉末控制在最小值,以降低爐料表面積,減少鋅蒸汽的吸附,從而促進鋅排出高爐。

    5.2  穩定操作制度,防止爐身黏結

    穩定基本的操作制度,盡量維持中心和邊緣兩股氣流的長期穩定,保證爐缸熱量儲備充足,維持良好的渣鐵流動性。減少爐溫波動,[Si]:0.4~0.5%,物理熱1500℃~1520℃,以確保爐缸有充沛的熱量基礎;控制相對較低的爐渣堿度(1.2~1.25)以降低爐渣粘度,以改善高爐下部的透氣性和透液性,若渣中Al2O3偏高時,二元堿度控制在上限。

    5.3  強化冷卻設備的監控和維護

    冷卻壁破損易造成爐墻結厚、結瘤,是高爐爐型管理中的重點,10號高爐受“一罐制”影響,單次系統檢修期間的休風時間常達4-5天,這在行業內也是少見的。日常操作中要加強對冷卻設備的檢查,依據煤氣中氫氣含量、鐵口煤氣火、風口中小套有無水等變化及時判斷是否漏水,漏水設備及時處理,特別要嚴防休風期間向爐內漏水,在限氧控產情況下,適當提高進水溫度,但必須兼顧爐缸冷卻。    

    6  結語

    (1)熱洗爐配合邊緣煤氣流沖刷是處理爐墻結厚的有效手段。

    (2)高爐結厚重在預防,特別是在取消中心加焦冶煉,邊緣相對疏松的情況下,要穩定原燃料質量以穩定爐溫和煤氣流分布。

    (3)不斷優化操作制度,要因“料”制宜,強化“粗料細作”理念,穩定合理的操作爐型,才能保證低品質爐料條件下的高爐長期穩定順行,實現穩產低耗。

    7  參考文獻

    [1]王平,舒文虎等.武鋼5號高爐爐身結厚的處理及操作優化[J].煉鐵.2013,32(2):38-41.

    [2]李仁生,趙仕清等.重鋼2500m3高爐爐墻結厚的處理及預防[J].煉鐵.2014,33(5):17-22.

    [3]李曉東,李淼.昆鋼2500m3高爐爐墻結厚的原因與預防[J].煉鐵.2016,35(1):33-36.

    [4]蔡合,章銘明.中心加焦技術在武鋼的應用[J].鋼鐵研究.2015,43(6):56-58.

    (責任編輯:zgltw)
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