蘇榆峰 黃德才

（玉鋼公司）

1 前言

玉鋼煉鐵廠 3號高爐有效爐容 1 080 m3，于2011年 5月 28日開爐投產(chǎn)，熱風(fēng)爐系統(tǒng)配置 3 座卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐，在生產(chǎn)過程中，熱風(fēng)管道的熱風(fēng)出口及三岔口部位，出現(xiàn)磚襯變形、掉磚、甚至垮塌等現(xiàn)象，造成熱風(fēng)管網(wǎng)產(chǎn)生竄風(fēng)漏氣、局部過熱、發(fā)紅等危險隱患，為消除隱患和進(jìn)一步提高風(fēng)溫，2018年在原有的基礎(chǔ)上新建了1座熱風(fēng)爐。3號高爐熱風(fēng)系統(tǒng)技改搭頭及高爐噴涂按計劃于 2018年12月 23日14:14進(jìn)行空料線降料面停爐，僅用10.93 h安全、高效、環(huán)保的完成了降料面全過程，歷時28天的全系統(tǒng)設(shè)備檢修工作圓滿結(jié)束后，于2019年1月20日20:20點火開爐，至1月21日15:33出第一爐鐵。由于開爐前準(zhǔn)備工作充分，開爐料配料計算準(zhǔn)確，加風(fēng)、捅風(fēng)口、擴(kuò)礦批、提負(fù)荷的時機(jī)選擇比較合理，送風(fēng)后第3天日產(chǎn)量就達(dá)到3 011 t，利用系數(shù)2.79 t/m3?d，實現(xiàn)了快速達(dá)產(chǎn)。

2 開爐前的準(zhǔn)備工作

開爐方案是高爐整個開爐過程的基礎(chǔ),科學(xué)合理的開爐方案是順利開爐、快速達(dá)產(chǎn)的重要因素。為確保開爐安全順暢，快速達(dá)產(chǎn)達(dá)效，煉鐵廠組織 技術(shù)骨干制定開爐方案，開爐方案的主要內(nèi)容有：①原燃料準(zhǔn)備，開爐配料計算；②能源介質(zhì)的供應(yīng)銜接；③各系統(tǒng)的單機(jī)實踐、聯(lián)動調(diào)試及檢查確認(rèn)方案；④高爐烘爐方案；⑤高爐、熱風(fēng)爐試壓檢漏方案；⑥爐料質(zhì)量、數(shù)量要求，確定送風(fēng)風(fēng)口，裝材方案，高爐裝料及料面測量、高爐點火送風(fēng)方案、高爐出渣出鐵、高爐達(dá)成計劃等；⑦開爐應(yīng)急預(yù)案；⑧安全、環(huán)保、環(huán)衛(wèi)、消防、醫(yī)療救助準(zhǔn)備等。

2.1 高爐烘爐

烘爐的主要目的是讓已經(jīng)降低到100 ℃以下的熱風(fēng)管道逐漸升溫，以保證耐火材料的安全使用要求；對爐腹與爐缸過渡段找平噴涂的噴涂料、爐頂煤氣封罩新噴涂的耐火材料進(jìn)行烘烤；通過烘爐，將熱風(fēng)爐進(jìn)行充分的熱交換，以促進(jìn)開爐初期熱風(fēng)爐的風(fēng)溫盡量高；通過烘爐的實施，對相關(guān)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行熱負(fù)荷試車，以便高爐點火后安全穩(wěn)定生產(chǎn)。主要工作有：①鐵口泥包制作及鐵口煤氣導(dǎo)管安裝。②煤氣導(dǎo)管用孔徑Φ140 mm的無縫管制作，圓周方向鉆Φ30 mm孔20個，兩排，夾角60°，管長8 m，從鐵口伸入爐內(nèi)4.5 m；導(dǎo)出管與鐵口的間隙搗打料封嚴(yán)。③準(zhǔn)備烘爐導(dǎo)管10根。導(dǎo)管內(nèi)徑為Φ120 mm的無縫管，為“?！毙?，兩端為喇叭口，水平長度： 1.0 m 10件，垂直高度約3 m，導(dǎo)管在風(fēng)口一端的喇叭口緊抵風(fēng)口小套，喇叭口與小套的間隙用石棉繩封嚴(yán)，爐底端距地面約800 mm并用支架支撐。④安裝兩支烘爐熱電偶，分別位于爐內(nèi)兩個鐵口前方200 mm處，量程0～800 ℃，溫度在中控室顯示。⑤在頂壓一次取樣口處安裝廢氣濕度取樣管（φ25×300鋼管、DN25截止閥一個、0～120 KPa壓力表一個）；⑥烘爐時間為3天，烘爐曲線的溫度控制以熱風(fēng)溫度為準(zhǔn)，烘爐風(fēng)量的控制除保證風(fēng)溫穩(wěn)定和頂溫可控（齒輪箱溫度低于60 ℃），同時兼顧風(fēng)速，頂溫控制在300 ℃以內(nèi)，正常烘爐時入爐風(fēng)量保持在1 000 m3/min左右，最大不能超過1 200 m3/min，頂溫超過規(guī)定要求后，應(yīng)逐漸減小風(fēng)量。入爐風(fēng)溫在400 ℃保溫階段，爐頂溫度長時間低于300 ℃，則可以適當(dāng)提高入爐風(fēng)溫（每次增加風(fēng)溫幅度不大于50 ℃），但最高入爐風(fēng)溫不得高于600 ℃。

2.2 高爐熱風(fēng)爐試壓檢漏

檢漏試壓是高爐開爐前對整個系統(tǒng)進(jìn)行的一次最接近實際工況的試驗, 也是對檢修質(zhì)量的一次檢驗，由于試壓過程中較易出現(xiàn)安全事故,這就要求對檢漏試壓工作要做好精心準(zhǔn)備,嚴(yán)密組織,合理分工。

2.3 設(shè)備聯(lián)動試車

較強的設(shè)備穩(wěn)定性，設(shè)備狀態(tài)對高爐生產(chǎn)組織至關(guān)重要，良好的設(shè)備性能是高爐快速達(dá)產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，在設(shè)備安裝調(diào)試過程中，3號高爐組織生產(chǎn)設(shè)備人員動態(tài)跟蹤管理,并在開爐前對設(shè)備進(jìn)行了充分試運轉(zhuǎn)，將設(shè)備性能調(diào)整到最佳狀態(tài),不僅保證了設(shè)備性能，而且鍛煉的生產(chǎn)人員操作技能和事故處理能力，增強了設(shè)備維護(hù)的針對性與有效性。

2.4 開爐配料計算

開爐配料計算是整個開爐過程的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，開爐料影響著爐況，合理的開爐料，可以保證渣鐵的流動性和料柱的透氣性，合適的爐渣成分還有利于渣皮的形成，保護(hù)高爐內(nèi)襯。本次開爐配料計算的基礎(chǔ)條件為：全爐焦比2.7 t/t，正常料焦比0.8 t/t，生鐵硅含量預(yù)定為4.0 %，礦批12 t,空焦、正常料堿度1.0，溶劑使用白云石，干熄焦與師宗焦比例1:1，礦石使用燒結(jié)礦、昆鋼球和紅山塊，原料條件見表1。經(jīng)計算，焦批5.82 t，裝料總數(shù)100批,其中凈焦43批，空焦27批，正常料30批，每批空焦組成為：5.82 t焦炭+1.50 t白云石，每批正常料礦石組成為：燒結(jié)礦62 %+昆鋼球22 %+紅山塊16 %。

表1 玉鋼3號高爐開爐原料條件

2.5 高爐裝料及料面測量

結(jié)合玉鋼以往的開爐經(jīng)驗，在爐缸底部先裝入舊枕木，待舊枕木裝完后，使用其他木材。當(dāng)木柴堆放到風(fēng)口下沿后，從爐內(nèi)將需要堵死的風(fēng)口小套用有水炮泥堵死，然后使用小直徑木材立放于爐缸圓周，以保護(hù)風(fēng)口中小套，裝完木柴后第1～38批裝凈焦，第39～48批按1批空焦和1批凈料交叉裝入，第49～63批裝空焦，剩余的7批空焦從第64批開始每隔1批正常料裝入2批空焦，第75～93批裝正常料，第93批裝完料線7.2 m，剩余7批正常料控頂溫，裝料的實際料線與計算相符。裝料過程中采用激光網(wǎng)格法測定焦炭、礦石的料流軌跡，用激光掃描儀測量料面形狀。料流軌跡和料面形狀的測定，為開爐后上部調(diào)劑提供有效參考[1]。

2.6 確定送風(fēng)風(fēng)口

玉鋼3號高爐共20個風(fēng)口，年檢前有15個直徑115 mm和5個直徑110 mm的風(fēng)口，年檢全部更換為直徑115 mm的風(fēng)口。從送風(fēng)前期的風(fēng)速、鼓風(fēng)動能、料面形狀、形成較好的初始煤氣流分布和安全等因素綜合考慮，本次開爐選擇堵2#、12#、4#、14#、5#、16#、7#、17#、9#、19#共10個風(fēng)口，開3#、6#、8#、13#、15#、18#和東、西鐵口上方的1#、20#、10#、11#共10個風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)面積0.104 m2。

3 開爐操作

3.1 點火送風(fēng)

具備點火送風(fēng)條件，按計劃1月20日20：20點火送風(fēng)，送風(fēng)風(fēng)量700 m3/min,風(fēng)壓0.074 MPa, 初始風(fēng)溫478 ℃，送風(fēng)25 min后，所開風(fēng)口全部明亮，逐步加風(fēng)將風(fēng)量維持在1 250 m3/min左右，風(fēng)壓逐步增至0.154 MPa。21日0：00風(fēng)溫由478 ℃逐步加至800 ℃，0:59座料一次，料線由7.2 m崩至10.0 m，2:32加空料焦11.64 t, 2:40料動，風(fēng)壓風(fēng)量逐步平穩(wěn)，爐況趨于穩(wěn)定順行，為進(jìn)一步加風(fēng)創(chuàng)造了條件，逐步加風(fēng)至1 548 m3/min，風(fēng)壓0.118 MPa, 4:00引煤氣，5:34西鐵口有少量的渣鐵流出，推測是爐缸內(nèi)未清理干凈的殘渣鐵融化流出，打少量堵泥將西口堵上，7:15風(fēng)溫加至830 ℃，9:14憋壓，減風(fēng)至1 101 m3/min, 風(fēng)壓0.153 MPa，送風(fēng)后部分送風(fēng)參數(shù)變化情況見圖1。10：47崩料，料線由5.2 m崩至9.0 m，空料加焦11.64 m，13:07懸料，料線6.5 m，13:42料線崩至8.3 m。

圖1 送風(fēng)后部分送風(fēng)參數(shù)變化情況

3.2 渣鐵排放

根據(jù)入爐風(fēng)量和下料批數(shù)計算爐缸內(nèi)的渣鐵量，21日13:20開西鐵口，鐵口打開后未見渣鐵、焦炭噴出，判斷是年檢過程中未清理干凈的殘渣鐵溶化后生成的低溫渣鐵，流到泥包周圍再次冷凝，并在鐵口通道上方形成了夾層，渣鐵不能順利流出。通過反復(fù)氧燒，鐵口通道上方的夾層燒開，由于鐵口通道燒得過大，加上新澆的主溝較淺，14:13鐵流涌出后溢出主溝，為避免事態(tài)擴(kuò)大，及時堵鐵口。將主溝加固加高，開東口時出現(xiàn)與西口的類似的情況，鐵口打開后未見渣鐵、焦炭噴出，同樣采用氧燒的方式燒開夾層。15:33再次開西鐵口，渣鐵順利流出，[Si]6.36 %，物理熱1 479 ℃，[Al2O3]15.98 %，[MgO]11.95 %,渣鐵流動性良好，第一爐鐵后風(fēng)壓風(fēng)量平穩(wěn)，加風(fēng)能站住，下料逐漸均勻順暢。第二爐至第6爐鐵爐溫持續(xù)偏足，渣中[Al2O3]含量持續(xù)升高，[MgO]含量有所下降，渣鐵流動性變差,前8的爐渣成分見表2。為避免因渣鐵流動性差、渣鐵量少和出鐵時間間隔長導(dǎo)致撇渣器鑄死，開爐前用紅沙將主溝溝槽、小井填充至低于主溝平面20 cm的位置，鐵口打開后讓鐵水從閘板上經(jīng)鐵溝、擺動溜嘴流入鐵罐，來渣后通過控制砂壩的高度使渣鐵分離，待渣鐵排放正常后，再將撇渣器的所填黃沙清除，這樣不僅減少了爐前工作量，又有效保護(hù)了新澆的主溝和撇渣器。從第6爐鐵后隨著爐溫下降，渣中[Al2O3]含量逐步下降，渣鐵排放轉(zhuǎn)順暢，至第8爐鐵后東西鐵口交叉出鐵。

表2 玉鋼3號高爐開爐爐渣成分

3.3 快速降硅

視爐溫足，鐵口能順利的排放出渣鐵，風(fēng)口無涌渣、掛渣現(xiàn)象，風(fēng)壓風(fēng)量平穩(wěn)，為快速降硅，先保持830 ℃的風(fēng)溫水平，擴(kuò)礦批、提負(fù)荷、捅風(fēng)口、加風(fēng)多措并舉、循序漸進(jìn)。前8爐鐵均用西鐵口出鐵，捅風(fēng)口的順序由西鐵口向東鐵口方向擴(kuò)展，第1爐鐵后期捅開9#風(fēng)口、12#風(fēng)口，風(fēng)量加至2 076 m3/min。第一爐鐵后礦批由12.0 t擴(kuò)至16.0 t，礦焦負(fù)荷由2.06提至2.30。第2爐鐵中捅開7#風(fēng)口、14#風(fēng)口，風(fēng)量加至2 328 m3/min。第3爐鐵中捅開16#風(fēng)口，風(fēng)量加至2 682 m3/min。第4爐鐵中礦焦負(fù)荷由2.30提至2.76，第5爐鐵中礦批由16.0 t擴(kuò)至22.0 t，礦焦負(fù)荷由2.76提至3.06，為兼顧好爐渣堿度和生鐵質(zhì)量，同時調(diào)整礦石配比，第7爐鐵中（22日8:00）捅開19#風(fēng)口，第7爐鐵[Si]降至1.55 %，開爐后[Si]和鐵水溫度的變化見圖2，第10爐捅開17#風(fēng)口，風(fēng)量加至 3 071 m3/min，剩余的4#、17#風(fēng)口分別于23日1:46、15:00捅開，實現(xiàn)全風(fēng)口作業(yè)。

圖2 開爐生鐵[si]和物理熱的變化情況

3.4 快速噴煤、富氧

在降硅和爐況向好的進(jìn)程中，為銜接好爐溫，逐步加風(fēng)溫至1 150 ℃，送風(fēng)后40 h開始噴煤，送風(fēng)后74 h煤比達(dá)到131.51 kg/t，送風(fēng)后57 h開始富氧，送風(fēng)后88 h富氧率達(dá)到2.55 %。送風(fēng)后第三天利用系數(shù)達(dá)2.79 t/m3?d，實現(xiàn)了快速達(dá)產(chǎn)。

4 結(jié)語

（1）開爐前精心而周密的準(zhǔn)備工作，為本次高爐開爐提供了良好的基礎(chǔ)條件。

（2）高爐開爐料的計算，裝料方式與爐料分布是整個開爐過程的基礎(chǔ)和核心[2]，是高爐開爐順利和快速達(dá)產(chǎn)的關(guān)鍵。

（3）開爐后優(yōu)化高爐操作，隨爐況進(jìn)程及時調(diào)整各操作參數(shù)，為高爐快速達(dá)產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。

（4）開爐后組織好渣鐵排放，準(zhǔn)確把握開風(fēng)口及加風(fēng)節(jié)奏，合理選擇擴(kuò)礦批、提負(fù)荷時機(jī)，快速降硅，快速噴煤富氧，大大縮短了開爐進(jìn)程，開爐后第三天就實現(xiàn)了達(dá)產(chǎn)。