漢鋼公司煉鐵廠2#高爐爐役后期冷卻壁漏水且爐缸側(cè)壁溫度異常升高，2021年2月20日2#高爐進(jìn)行休風(fēng)大修。引進(jìn)天然氣新型烘爐工藝，達(dá)到了良好的效果，采用枕木中心堆包開爐方式，開爐前制定詳細(xì)的開爐方案，此次開爐較為順利，快速達(dá)產(chǎn)達(dá)效。
1 前言
漢鋼2#高爐有效容積2280m3，共設(shè)28個風(fēng)口，2個鐵口。于2012年8月點火生產(chǎn)，高爐采用串罐式無料鐘爐頂，全冷卻壁冷卻結(jié)構(gòu)，水冷系統(tǒng)采用聯(lián)合軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)。共記生產(chǎn)運(yùn)行近9年時間，在爐役后期高爐采用縮小風(fēng)口面積、加釩鈦礦、加裝長風(fēng)口等一系列護(hù)爐措施，使高爐爐缸側(cè)壁溫度基本在可控范圍內(nèi)。2021年2月19日停爐大修，在經(jīng)過60天的停爐大修后，于2021年4月20日7:58送風(fēng)開爐，送風(fēng)后26h58'出第一爐鐵，開爐7天后利用系數(shù)即達(dá)到2.97t/m3·d，日產(chǎn)達(dá)歷史新高，開爐生產(chǎn)取得圓滿成功。
2 開爐準(zhǔn)備
2.1 大修主要工藝變動
本次大修2#高爐爐缸砌筑主要采取“大塊碳磚+小塊碳磚+陶瓷杯澆筑”結(jié)構(gòu)，其爐缸爐殼及冷卻壁不予拆除，同時爐底保留三層炭磚，4-5層平鋪大塊碳磚，6-13外側(cè)砌筑小塊碳磚（石墨墻）、內(nèi)側(cè)砌筑環(huán)形碳，14-18層砌筑環(huán)形碳。
2.2 烘爐
大修開爐前必須進(jìn)行烘爐操作，其主要目的是使?fàn)t體耐火材料砌體內(nèi)水分緩慢蒸發(fā)，提高內(nèi)襯固結(jié)強(qiáng)度，同時使整個爐體設(shè)備逐漸加熱至生產(chǎn)狀態(tài)，避免開爐時升溫過快，水分快速蒸發(fā)使得砌體開裂和爐體劇烈膨脹而損壞設(shè)備。本次高爐烘爐操作曲線見圖1。
圖1 高爐烘爐曲線
高爐本體烘爐從4月9號3:58開始，按計劃烘爐192h，嚴(yán)格按照高爐烘爐曲線進(jìn)行升溫、恒溫，升溫速度為12.5℃/h，其中在150℃恒溫50h、在350℃恒溫50h、在450℃恒溫10h以及在600℃恒溫30h，充足的烘爐時間確保了本次烘爐的效果。
2.3 打壓檢漏
對熱風(fēng)爐熱風(fēng)總管、橋管、圍管以及高爐本體，進(jìn)行打壓檢漏；打壓檢漏時首先控制風(fēng)壓100kPa穩(wěn)壓30min后檢查，無異常再逐步加壓至400kPa進(jìn)行穩(wěn)壓，然后開始進(jìn)行檢漏，從檢漏的情況來看，發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)總管各三岔口、高爐本體冷卻壁護(hù)帽等局部焊縫存在微漏現(xiàn)象，最后經(jīng)處理圓滿完成了高爐試漏工作。
3 開爐參數(shù)設(shè)定及操作
3.1 開爐料準(zhǔn)備
4月18日7:05裝鋪底焦（2C=28t）；7:30開始裝柴，木材裝至風(fēng)口上沿時，中心4爐墻、風(fēng)口區(qū)木材豎立，必須碼好木材，用木材保護(hù)好風(fēng)口套，19:31裝柴結(jié)束；高爐開爐時填充枕木的優(yōu)點在于枕木相比于焦炭著火點低，枕木燃燒后可以充分加熱上部的焦炭，從而確保開爐前期爐缸熱量充沛，有利于高溫煤氣、渣鐵的通過。2#高爐此次枕木堆砌是采用爐缸中心堆包的方式，此方式有利于開爐初期中心煤氣流的通過，能夠形成合理的初始軟熔帶。尤其是開爐初期枕木燃燒后可以迅速騰出空間，有利于料柱松動，改善透氣性。同時風(fēng)口部位的枕木在開爐初期還起到了保護(hù)風(fēng)口的作用。
4月19日12:56開始裝料，過程同步測量料面。開爐料主要參數(shù)如表1、表2所示：全爐焦比3.0t/t，計算生鐵成分硅含量2.8%。根據(jù)高爐實際爐容大小以及原燃料條件制定開爐裝料表，具體裝料計算結(jié)果及裝料順序如表6所示，爐腹裝凈焦+熔劑料+空料，爐腰全部裝空料，爐身及爐喉部位均裝空料+正常料（凈焦、空焦、正常料分別如表3、表4、表5所示），開爐料確保了開爐初期爐缸熱量充沛，有利于渣鐵順利排出。
表1 原燃料化學(xué)成份分析
表2 焦炭工業(yè)分析（%）
表3 凈焦（單位：t）
表4 空焦組成（單位：t）
表5 正常料的組成情況（單位：t）
表6 計算結(jié)果及裝料順序
2#高爐于4月20日2:30裝料結(jié)束，實際裝入的爐料與計劃裝入爐料基本一致，裝料過程中使用機(jī)械探尺測得的料面與計算料面深度也基本一致，在誤差范圍內(nèi)。開爐后爐內(nèi)煤氣流基本穩(wěn)定，渣鐵排放順暢。
3.2 送風(fēng)操作
3.2.1點火送風(fēng)主要參數(shù)確定：
點火時的送風(fēng)比選擇0.50，則點火理論風(fēng)量約1140m3/min；爐料順利下降后，逐步加風(fēng)，送風(fēng)初期嚴(yán)格按風(fēng)壓操作，以保證下料順暢為原則，送風(fēng)后6～9小時是軟熔帶形成時期，采取守風(fēng)量、慢加風(fēng)甚至減風(fēng)的方法進(jìn)行過渡，加風(fēng)原則：風(fēng)口均勻活躍，爐況穩(wěn)定順行，以每次不超過100m3/min，每班不超過3次，計劃風(fēng)量如圖2所示。
圖2開爐計劃與實際風(fēng)量
（1）風(fēng)口長度：L=620mm。
（2）風(fēng)口面積：風(fēng)口總面積S=0.2661㎡（Φ110mm×28）。
（3）風(fēng)口配置為￠110mm*28個，全開風(fēng)口進(jìn)風(fēng)面積為0.266㎡。為確保送風(fēng)順利，減少送風(fēng)后可能出現(xiàn)的難行，堵4#、8#、12#、17#、21#、25#風(fēng)口送風(fēng)，實際送風(fēng)面積0.209㎡，占風(fēng)口總面積的78.6%，送風(fēng)前再次確認(rèn)簽字。2021年4月20日7:58開爐送風(fēng)，開爐初期具體參數(shù)時間如表7所示。
表7 開爐過程時間控制情況
2#高爐于4月20 日7: 58送風(fēng)開爐，送風(fēng)7min后風(fēng)枕木著火，風(fēng)口開始明亮，送風(fēng)27min后送風(fēng)口前枕木全部著火。送風(fēng)約62min后開始放第一批正常料，裝料過程中爐料開始逐步下降，根據(jù)煤氣成分分析及參考相關(guān)試驗數(shù)據(jù)結(jié)果，于21日0:42引煤氣。
3.3 開爐初期的渣鐵排放
西鐵口埋導(dǎo)風(fēng)管，東鐵口安裝一鍵出鐵。埋氧槍后，送風(fēng)時打開氮氣及氧氣閥門，φ80mm球閥安裝自動化設(shè)備，根據(jù)爐內(nèi)加風(fēng)、冶煉以及順行情況，專人調(diào)整流量，出鐵時關(guān)閉送氣閥門，遙控打開球閥，實現(xiàn)安全、快速出鐵。經(jīng)過測算配備5個鐵水罐，2臺機(jī)車采用直接過撇渣器放紅渣方式出鐵，出鐵前專人檢查，21日10：56打開第一鐵口，11:25下渣，渣鐵流動性性良好，首次出鐵時間55min、出鐵量190.19t（開爐料理論鐵量345.5t）高爐焦炭負(fù)荷調(diào)節(jié)基本把握得當(dāng)，開爐鐵水以及爐渣成分如表8、表9所示。
表8 開爐前4爐鐵水成分
表9 開爐前4爐爐渣成分
前四爐鐵水、爐渣如表可知，四爐鐵水【Si】均在2.3%以上，爐溫充沛，鐵水【S】也在合理范圍內(nèi)，爐渣堿度1.02~1.07倍之間。為改善渣鐵流動性，開爐前加入錳礦，因此出鐵過程中渣鐵流動性良好。
3.4 開爐初期爐內(nèi)爐外的操作制度
3.4.1爐外的調(diào)整
因開爐初期爐溫高、渣鐵量大，為迅速改善鐵口工作狀況，出鐵前期爐前采取以下措施：
（1）采用高強(qiáng)度無水炮泥，調(diào)整合理的泥炮打泥速度及壓力；
（2）調(diào)整開口機(jī)角度：開爐初期開口機(jī)角度設(shè)定為9°，隨著各參數(shù)的穩(wěn)定，逐步將開口機(jī)角度調(diào)整至12°；
（3）專人檢查并及時清理渣鐵溝，確保渣鐵順利排放。
3.4.2爐內(nèi)的調(diào)整
（1）風(fēng)量：送風(fēng)風(fēng)量810m3/min（風(fēng)機(jī)房顯示1200m3/min，后期已校準(zhǔn)），下料順暢，送風(fēng)4小時內(nèi)未加風(fēng)，維持送風(fēng)風(fēng)量，放2批料后加風(fēng)至1100m3/min，第8小時壓力冒尖、下料不暢，減風(fēng)至700m3/min、待下料順暢，逐步恢復(fù)風(fēng)量至900m3/min（送風(fēng)后6～9小時是軟熔帶形成時期，此時段采取守風(fēng)量、慢加風(fēng)甚至減風(fēng)的方法進(jìn)行過渡，待風(fēng)壓恢復(fù)至正常水平，順行良好，可適當(dāng)加風(fēng)），實際風(fēng)量如圖2所示。
（2）風(fēng)溫：在負(fù)荷料下達(dá)后，開始加風(fēng)溫，每調(diào)節(jié)量不大于20℃，第一次出鐵前，風(fēng)溫不大于850℃，送風(fēng)初期下料順暢實際風(fēng)溫調(diào)劑如圖3所示
圖3開爐計劃與實際風(fēng)溫
（3）負(fù)荷：送風(fēng)后如下料正常并已引煤氣，在送風(fēng)8小時后可考慮第一次加負(fù)荷，軟融帶形成期順利渡過后至出鐵前，再加一次負(fù)荷，出鐵正常后，可加快加負(fù)荷速度（每10批料上調(diào)0.1）。
（4）爐溫：點火后如出鐵正常，則后續(xù)操作的主要任務(wù)是在保證充足的鐵水物理熱（大于1480℃）的條件下盡快降低生鐵含硅，送風(fēng)48小時后將【Si】降至2.0%以下，為利于爐缸、爐底長壽，生鐵【Si】宜緩慢下降，爭取送風(fēng)后72小時將硅降至1.50%以下，隨后視情況將【Si】降至1.0%左右，通過生產(chǎn)檢驗，設(shè)備磨合，故障處理，生產(chǎn)逐步走上正軌，生鐵【Si】由1.0%±→0.8%±→0.5±%，根據(jù)爐況承受情況，硅控制在0.4～0.6%范圍。
表10 階段性鐵水成分
表11 開爐后爐內(nèi)礦批負(fù)荷的調(diào)整
表12 開爐后爐內(nèi)料制的調(diào)整
圖4送風(fēng)48小時高爐趨勢圖
如表11、表12、圖4所示送風(fēng)后爐內(nèi)運(yùn)行基本穩(wěn)定，根據(jù)風(fēng)量以及爐內(nèi)運(yùn)行情況及時調(diào)整控制參數(shù)，快速加風(fēng)，每爐鐵口打開后捅開一個封堵的風(fēng)口，調(diào)整礦批、負(fù)荷及布料矩陣，爐況運(yùn)行良好。
4 高爐開爐的成果及不足
4.1 開爐成果達(dá)產(chǎn)達(dá)效
表13 開爐達(dá)產(chǎn)指標(biāo)
開爐過程中主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表12所示。隨著開爐的進(jìn)行以及各工藝參數(shù)的調(diào)整優(yōu)化，高爐逐步穩(wěn)定順行。但影響高爐穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素：外圍設(shè)備，原料的穩(wěn)定。
4.2 開爐后休風(fēng)情況
開爐過程中對爐身等部位進(jìn)行壓漿處理，4月20日爐身灌漿時機(jī)及壓入量把控不到位、送風(fēng)后漿料從爐襯漏漿、流至風(fēng)口區(qū)，導(dǎo)致7#~14#風(fēng)口被灌漿封堵，嚴(yán)重影響了送風(fēng)制度以及開爐進(jìn)程；
表14 開爐后高爐休風(fēng)情況
如表11所示，4月22日11:12至13:02休風(fēng)110min處理送風(fēng)裝置跑風(fēng)；4月24日8:46至9:41休風(fēng)55min更換8#直吹管；4月25日23:45至26日4:28休風(fēng)283min更換23#膨脹節(jié)，三次休風(fēng)均快速恢復(fù)爐況，4月29日2#高爐日產(chǎn)達(dá)6769.99t，打破2#高爐一代爐齡的日產(chǎn)記錄。
5 結(jié)語
1）此次開爐爐外高爐本體打壓檢漏、各設(shè)備的試車運(yùn)行，爐內(nèi)的送風(fēng)、裝料以及熱制度的選擇，開爐配料計算全爐焦比選擇偏輕，前期爐溫偏高，通過加風(fēng)、上負(fù)荷及快速開風(fēng)口措施等一系列的開爐方案，設(shè)定合理，適合2#高爐的實際生產(chǎn)運(yùn)行情況，為2#高爐順利開爐、快速達(dá)產(chǎn)達(dá)效提供了殷實的基礎(chǔ)。
2）爐頂熱成像調(diào)整了攝像頭位置，更加便于觀察氣流分布和布料情況，及時調(diào)整布料矩陣，達(dá)到氣流分布合理。
3）開爐過程中渣鐵溫度充沛、渣鐵化學(xué)成分合適以及流動性良好，隨著渣鐵的排放、風(fēng)量水平的提升，礦批與負(fù)荷的調(diào)整速度快，但裝制始終采用中心加焦的方式疏導(dǎo)中心氣流，保證了煤氣流的合理分布。
4）送風(fēng)設(shè)備缺陷，三次休風(fēng)影響開爐進(jìn)程。
