程洪全，張猛超，許 佳，余曉波，韓紅偉

(北京首鋼股份有限公司，河北 遷安 064400)

首鋼股份1號高爐(有效爐容2650 m3)2004年10月投產(chǎn)至今，爐齡已13年之多[1-2]。因定修及限產(chǎn)等原因，定于2018年1月25日進(jìn)行空料線打水停爐。停爐前對爐頂打水系統(tǒng)進(jìn)行了改造，停爐期間對1號高爐進(jìn)行爐體噴涂處理，同時(shí)更換高爐爐體冷卻水過濾系統(tǒng)及氣密箱冷卻水管路等設(shè)備。

1 小修階段操作

高爐在降料面時(shí)由于料線不斷加深，頂溫逐漸升高，而頂溫過高會損壞爐頂設(shè)備，回收溫度過高煤氣還會損壞干法除塵布袋等除塵設(shè)備，為保證爐頂溫度控制在350 ℃以內(nèi)，在降料面前對爐頂加裝霧化打水降溫裝置。停風(fēng)小修是在高爐降料面前安裝打水管、煤氣取樣管及更換漏水冷卻設(shè)備等操作的臨時(shí)停風(fēng)，為安全順利降料面做好準(zhǔn)備工作。

1.1 小修前準(zhǔn)備

(1)在降料面之前先制作8根爐頂打水管，并由廠家提前將高壓霧化噴頭組件備好，8根新型打水管可以提供水壓13 kg/cm2，水量138 t/h，另有4根DN32的舊打水管依舊使用。總體打水量在170 t/h以上。

(2)對高爐冷卻設(shè)備進(jìn)行全面的檢查，發(fā)現(xiàn)漏水等問題及時(shí)記錄。小修停風(fēng)前卸凈重力除塵器、旋風(fēng)除塵器之中的除塵灰。

(3)停風(fēng)前檢查爐頂打水管及爐頂、爐喉、除塵器、熱風(fēng)爐系統(tǒng)蒸汽(氮?dú)?管是否暢通好用，保證蒸汽(氮?dú)?壓力4 kg/cm2以上。爐頂Φ650 mm放散除塵水，保證水的霧化要達(dá)到環(huán)保要求。

(4)提前加螢石等爐料進(jìn)行爐墻清洗工作，同時(shí)退負(fù)荷前可以考慮對裝料制度進(jìn)行調(diào)整或適當(dāng)減低爐體冷卻強(qiáng)度，更好地清理爐墻。

1.2 小修操作要求

(1)爐前按照5點(diǎn)半停風(fēng)要求，中間減風(fēng)時(shí)間1小時(shí)，根據(jù)出鐵情況2小時(shí)計(jì)算，最后一次出鐵在2∶00～2∶30完成，確保按時(shí)停風(fēng)，爐內(nèi)操作時(shí)料線按照2.50 m以內(nèi)控制，頂溫控制在400 ℃以內(nèi)。

(2)停風(fēng)時(shí)爐頂按要求點(diǎn)火，安裝煤氣取樣管至風(fēng)口平臺煤氣檢測平臺。質(zhì)檢組負(fù)責(zé)降料面時(shí)爐頂煤氣成分的分析工作，以判斷料線深度。安裝好8根新打水管及高壓噴頭。

(3)停風(fēng)時(shí)檢查冷卻設(shè)備的漏水情況，漏水的冷卻壁、勾頭全部關(guān)水，風(fēng)口等損壞及時(shí)處理。做好風(fēng)口密封工作。

2 小修復(fù)風(fēng)降料面操作

小修后繼續(xù)生產(chǎn)，23日17∶00退一步負(fù)荷到3.81，爐溫按0.50%控制；24日1∶00退一步負(fù)荷到2.86，取消小焦塊、停生礦，爐渣堿度按1.10校對，爐溫按0.6%～0.8%控制。

1月24日9∶21開始進(jìn)入降料面階段，此時(shí)料線1.5 m，風(fēng)量4580 m3/min，風(fēng)溫1085 ℃，風(fēng)壓3.47 kg/cm2，頂壓1.93 kg/cm2。探尺到爐身中下部時(shí)，風(fēng)量按照正常風(fēng)量的80%進(jìn)行操作，頂壓0.68 kg/cm2，此時(shí)隨著料線的進(jìn)一步降低，料柱厚度變薄，風(fēng)量進(jìn)一步的減小，更利于爐頂溫度和打水量的控制。20∶00料線開始進(jìn)入到爐腹部位，風(fēng)量按正常風(fēng)量的40%(約1820 m3/min)進(jìn)行操作，風(fēng)溫868 ℃，風(fēng)壓1.93 kg/cm2，頂壓0.68 kg/cm2；20∶30料線進(jìn)入爐腹部位，結(jié)合煤氣檢測值切斷煤氣與管網(wǎng)的連接，改常壓操作，此時(shí)風(fēng)量1603 m3/min，風(fēng)溫864 ℃。凌晨5∶36分停止送風(fēng)。降料面全程無較大的爆震，爐頂溫度平均在329 ℃，頂壓平穩(wěn)過渡，除塵布袋完好。

2.1 降料面風(fēng)量匹配控制

本次降料面從9∶21開始，料線1.5 m減風(fēng)操作，頂溫235 ℃，頂壓1.93 kg/cm2。進(jìn)入爐身下部時(shí)風(fēng)量按正常風(fēng)量60%控制，此時(shí)頂壓1.36 kg/cm2；料線進(jìn)入爐腹部位風(fēng)量按1820 m3/min控制。風(fēng)量均勻合理下降，整個(gè)降料面共計(jì)耗風(fēng)量3 078 723 m3，具體降料面風(fēng)量與累積風(fēng)量如圖1所示。

2.2 降料面煤氣成分與料線控制分析

降料面時(shí)在風(fēng)口平臺處設(shè)有煤氣成分檢測點(diǎn)，平均每半個(gè)小時(shí)檢測一次煤氣成分，用以輔助判斷爐內(nèi)狀況。根據(jù)煤氣成分檢測表(如表1所示)中H2與CO2的關(guān)系，將降料面過程分成三個(gè)階段：第一階段是H2上升，其含量接近但并沒有超過CO2含量，此階段截止時(shí)間12∶30，處于爐身下部；第二階段H2繼續(xù)上升，含量超過CO2含量，時(shí)間在13∶00附近，到15∶30結(jié)束，H2含量從6.3%上升到11.6%，料線下降到爐腰部位；第三階段CO2含量開始回升，時(shí)間從16∶00開始，CO2從5.8%上升到8%，此時(shí)料線逐漸下降，進(jìn)入到爐腹部位。

圖1 首鋼股份1號高爐降料面風(fēng)量與累積風(fēng)量趨勢圖Fig.1 The tendency chart of volume and accumulated volume oflowering the material charging level in No.1BF Shougang Co., Ltd.

時(shí) 間CO2/%O2/%CO/%CH4/%H2/%N2/%10∶0011.600.6034.800.200.9051.9011∶006.400.4039.200.202.4051.4012∶005.000.6035.600.204.4054.2013∶005.401.0035.600.206.3051.5014∶005.800.8035.000.206.5051.7015∶005.800.6031.600.204.3057.5016∶009.200.8025.000.2011.6053.2017∶007.000.6027.600.2010.4054.2018∶008.600.4022.800.2012.1055.9019∶008.000.4025.400.2012.5053.5020∶007.600.4025.000.2011.3055.50

圖2所示為降料面時(shí)料線與時(shí)間、高爐結(jié)構(gòu)示意圖的關(guān)系。從圖2中看出降料面初始料線在1.5 m處，此時(shí)料線下降得相對較快，下部為正常負(fù)荷料，按全風(fēng)的90%控制，保證料層厚度與風(fēng)量匹配以穩(wěn)定爐內(nèi)煤氣流。下降到爐身下部時(shí)開始變得趨于緩慢，主要是因?yàn)闈M料線時(shí)風(fēng)量保持較大，所以在爐身部位料線下降較快，而到了爐身下部至爐腰時(shí)，料柱減薄，考慮到爐頂溫度及控制爆震等原因，風(fēng)量為原來的35%左右，因此料線下降變緩；而到了20∶30改常壓操作后料柱很薄，打開放散后，焦炭的耗風(fēng)量增加，同時(shí)焦炭料后期風(fēng)量控制在1600 m3/min上下，所以料線下降變得更加平緩。

圖2 首鋼股份1號高爐降料面料線與高爐結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 The sketch map of lowering the material charging leveland blast furnace structure of No.1BF Shougang Co., Ltd.

從煤氣分析及料線與高爐結(jié)構(gòu)示意圖可以看出，二者大體上保持了一致性，可見手工煤氣分析保持了較高的準(zhǔn)確性。

2.3 爐頂溫度與打水

降料面過程中爐頂打水降溫可以保護(hù)水冷氣密箱等爐頂設(shè)備，保證煤氣上升管及煤氣除塵系統(tǒng)等部位不致因高溫而受損。本次降料面計(jì)劃將爐頂溫度控制在400 ℃以內(nèi)[3]，在小修之前由廠家將8根爐頂打水管及高壓霧化噴頭備好，保證總體的打水量及霧化降溫效果。

從圖3可以看出降料面過程中頂溫的控制比較平穩(wěn)，嚴(yán)格控制在400 ℃以下的范圍，但控制頂溫不必過低，當(dāng)頂溫降低時(shí)可以減少打水量，能控制爆震的發(fā)生，當(dāng)料面降到焦炭層時(shí)，放散打開，此時(shí)煤氣的總量開始減少，可適當(dāng)減少打水量。整個(gè)降料面過程頂溫平均控制在329 ℃，累積打水量1712 t，最大打水量126 t/h，保證了整個(gè)爐頂在合理的溫度范圍內(nèi)。

2.4 出鐵情況

降料面開始后根據(jù)料線下降速度決定出鐵間隔[4～8]，降料面開始按正常出鐵進(jìn)行組織，最后一次出鐵改成大鉆頭，三分之一以上風(fēng)口見空后出。降料面期間全爐計(jì)算鐵量1350 t，實(shí)際出鐵1330 t，總體上符合計(jì)算鐵量。

圖3 首鋼股份1號高爐降料面頂溫與打水量關(guān)系圖Fig.3 The relationship diagram of top temperatureand water spray at No.1BF Shougang Co., Ltd.

3 結(jié)語

(1)提前準(zhǔn)備停爐料、調(diào)整裝料及合理退負(fù)荷，停爐前的爐況順行是停爐安全、順穩(wěn)的前提條件。停爐前洗爐工作執(zhí)行較好，這對于爐體噴涂工作比較有利。

(2)停爐期間對爐頂溫度及打水情況進(jìn)行了分析及控制，打水量與頂溫及風(fēng)量相匹配能更好控制爐頂溫度，均勻的霧化打水可以減少爐內(nèi)爆震。

(3)通過對煤氣成分與料面下降的分析，二者在一定程度上較好的匹配，說明此次停爐降料面打水、風(fēng)量與頂溫控制相對合理。

(4)根據(jù)料線深度及頂溫對風(fēng)量、打水進(jìn)行匹配，延長煤氣并管網(wǎng)時(shí)間，減少了對空放散。同時(shí)爐內(nèi)沒有大的爆震產(chǎn)生，做到了安全停爐。整個(gè)過程頂溫控制在329 ℃左右合理范圍，沒有對干法除塵及設(shè)備造成影響。