4号高炉炉型特点与操作方法.doc

2010 年炼铁专辑柳 钢 科 技4 号高炉炉型特点与操作方法黄日清郑海松许勇新关江峰 钟建华37摘要：介绍柳钢 4 号高炉薄壁炉衬炉型特点、快速开炉方法、生产操作方法，以及高炉指标。关键词：高炉；冶炼；薄炉衬；操作炉型Characteristics and Operational Approach of No.4 Blast FurnaceHUANG Ri-qing ZHENG Hai-song XU Yong-xin Guang Jiang-feng ZHONG Jian-huaAbstract：The article introduced the Characteristics of thin-skinned lining, means of fast blow -in,producing operation and B.F. index for No.4 blast furnace.Key Words：Blast Furnace；Smelting；Thin-skinned Lining；Blast Farnace Shape1概况柳钢4 号高炉是在原 7 号高炉的基础上大修扩容改建的 （炉容由 1 080m3扩至 1 250 m3仍然保持 2 个出铁场，68 层冷却壁采用了薄壁铜炉衬，改造了热风管路以及风口平台电动葫芦走向，提高了喷煤分配器的高度等等。特别是增加了炉顶十字测温装置，可以更直观地观测到炉内的煤气分布情况，为高炉的操作提供了直观操作参数。由于开炉前准备充分，2009-04-30 开炉投产，开炉后各项技术指标迅速达到设计水平，开炉以来各项技术经济指标稳步提高，炉况长期稳定、顺行，设备运行稳定，风温大幅度提高，主要生产情况详见表 1。表 14 号高炉开炉后 4 个月及 2009 年、2010 年 17 月主要经济技术指标利用系数焦比综合焦比煤比焦丁SiSCO2休风率风温/tm- 3d- 12009- 052.1802009- 062.4012009- 072.4902009- 082.4372009 年2.4062010 年17 月2.492/kgt- 1397337355340349331/kgt- 1556497515509514504/kgt- 1143156157162156161/kgt- 1343838444448/%0.620.580.510.480.540.49/%0.0260.0250.0290.0270.0270.025/%19.6219.9720.0319.9919.8520.02/%2.441.910.471.061.691.63/1 0671 1381 1371 146110811922高炉炉型设计特点2.1高炉设计炉型4 号 高 炉 应 用 薄 壁 炉 衬 技 术 ， 设 计 炉 型作者：黄日清，工程硕士，高级工程师，现任炼铁厂工艺技术科科长。见 表 2。 高 炉 设 计 炉 型 与 实 际 操 作 炉 型 很 相近。 风 口 带 以 下 砌 筑 砖 衬 ， 风 口 带 以 上 未 砌砖 ， 炉 体 下 部 湿 区 靠 渣 皮 工 作 ， 炉 体 上 部 干区 镶 砖 冷 却 壁 镶 砖 工 作 ， 这 就 是 该 高 炉 设 计炉型的主要特点。38柳 钢 科 技2010 年炼铁专辑表 24 号高炉设计炉型皮，冷却壁温度不超过 100。在使用过程中，炉喉炉身炉腰炉腹炉缸风口高度直径 /m6.29.48.28.2高度 /m1.713.91.83.23.93.4容积 /m351673125195206179发现炉墙温度出现冒尖很快就恢复至稳定状态，一般约为 30min，较使用球墨铸铁冷却壁快 8 倍左右。因炉腹和炉身的热负荷相近，因炉腹冷却壁冷却面积仅为炉身冷却壁冷却面积的 40%，所以安装铸铁冷却壁的炉腹部位的热流强度比安装铜冷却壁的炉身部位要高 22.5 倍。目前，高炉尚处于炉役初期，炉身、炉腹热流强度较低，随着炉龄的延长和耐火材料的蚀损，热流有效容积 /m3死铁厚 /m炉身角炉腹角高径比1 2501.5832617922492.606强度还会逐渐升高。3开炉操作3.1开炉前准备工作（1） 高 炉 烘 炉 中 遇 到 的 问 题 以 及 解 决 ：2.2高炉冷却壁结构与冷却方式该高炉炉体采用全冷却壁设计，从炉缸至炉身上部共分 14 段冷却壁，15 层 （炉缸） 采用铸铁光面冷却壁，68 层 （炉腹至炉身下部）采用三段国产铜冷却壁，914 层采用铸铁镶砖冷却壁。为了快速生成稳定渣皮，第 6 段第 8段采用导热性能好、冷却强度大的铜冷却壁，该部位一共有 114 块。铜冷却壁壁厚 120mm，燕尾槽 （66mm52mm40mm），喷涂 BFS 重质喷涂料，壁体内铸有 4 条椭圆形内腔，这种结构形式既可以增大冷却壁传热面积，又能有效消除热阻。第 9 段第 14 段为镶砖铸铁冷却壁，其中第 9第 13 段带背部管，镶砖材质为 SiN44 号 高 炉 在 烘 炉 的 过 程 中 遇 到 了 下 密 盲 板 开裂 以 至 于 休 风 处 理 的 情 况。 送 风 后 在 休 风 的基 础 上 原 有 风 温 继 续 延 长 维 持 时 间 ， 充 分 保证烘炉质量。（2） 成功安装摆动流嘴。因为是在原基础上改装而来，摆动流嘴安装困难。为了保证铁水正常流进鱼雷罐，经协商，改造炉前平台的大梁，在保证安全的基础上往下沉 200mm （见图 1）。这样既保证了摆动流嘴的高度，又增加了铁水沟的坡度，为炉前的安全出铁创造有利条件。改造后的铁钩既保证了铁水的衔接，又增加了铁钩的坡度，对铁水的流动起到了促进作用。结合 SiC 砖，伸出壁体 150mm，第 14 段为过度冷却壁，不带背部管，小块渗磷酸粘土砖砌平对此段大梁进行改造，往下沉 20cm铁水沟沟头，标高也固定壁体。高炉本体采用软水密闭循环冷却与工业水冷却相结合的冷却结构， 113 层采用软水密闭循环冷却技术，第 14 段采用工业水冷却，炉底、风口各套采用高压工业水冷却。2.3对铜冷却壁的认识与使用铜冷却壁与球墨铸铁冷却壁因使用材质不同，其导热系数相差约 10 倍。在相同的冷却水条件下，前者冷却强度较后者冷却强度大得多，摆动流嘴标高固定未改造前坡度罐铁路平台大梁改造后铁沟坡度因此，使用铜冷却壁的高炉更易形成稳定的渣图 1炉前平台改造示意图2010 年炼铁专辑黄日清等：4 号高炉炉型特点与操作方法39（3） 改造电动葫芦线路。风口平台设备的更表 34 号高炉开炉时各段料换都离不开电动葫芦，因原场地狭窄，风口吹管或是中小套等运送到平台后，电动葫芦都有斜拉现象，导致电动葫芦受损。因此，改造了段数焦炭 /t烧结矿/t1232.20球团矿/t0生矿/t0锰矿/t0体积 /m3409电动葫芦的走向，保证了线路的无缝衔接，在2103.264001.2214运送的过程中无斜拉现象，从而增加了炉前工3206.412036243.6452作的流畅性。（4） 合理布局炉前除尘。原设计除尘管道阻挡了铁口的安全通道，且影响到了铁口工的正常工作。车间配合好施工单位在未改变除尘效485.558.558.518合计627.3242.594.542风速为 180ms。2.72157.51290果和影响出铁的情况下重新设置了除尘管道的走向，将横向设置的管道改成纵向设置。（5） 改造开口机以及液压炮油路。原炉前设备的油路有很大一部分暴露在铁水沟侧面，长期受到渣铁的烘烤易损坏。此次着重对油路的走向进行了改造，总体思路是受热的地方尽量不设置液压油管，否则要对油管要进行雾化打水冷却，充分保证炉前的安全出铁。（6） 改造喷煤分配器。原喷煤分配器一直都放在风口平台，与风口平台呈水平放置。改造后的分配器与热风围管水平，高出喷吹点 5m，从而保证了煤粉在重力作用下也能喷吹，减少了煤粉喷吹管道的堵塞。3.2相关参数的确定（1） 开炉料的计算及布料测试。炼铁厂按照总焦比 2.5t/ t，正常料焦比 1.80t/ t 和 0.9t/ t，碱度 0.95，料线 1.2m，炉料压缩比 12%的原则定下了开炉炉料 （见表 3）。在具体的布料测试过程中，根据总量和料层不变的原则，对每次上料的重量进行重新分配，测量不同的焦炭和矿批重对应的料流开度，以及溜槽不同倾角在 0料位的碰撞点。（2） 确定风口面积。高炉正常生产，每天产 量 为 3 000t， 焦 比 为340kgt， 喷 煤 比 为150kgt，经计算，全用直径 130mm 风口小套，风速为 173ms，全用直径 125mm 小套，风速为 187ms。根据炼铁厂薄壁炉衬的生产经验，选用了 125mm10+130mm 10 的风口配置，（3） 正确 对 待 出 现 的 异 常 情 况 ， 发 现 问题 及 时 整 改。 全 部 重 新 制 作 开 裂 的 炉 壳。 如有 炉 顶 气 密 箱 漏 水 ， 就 是 推 迟 开 炉 也 要 更换。绝 不 因 为 赶 时 间 而 降 低 对 设 备 和 对 工 程质量的要求。3.3送风后的具体操作（1） 点火。以往的点火均是在风口放易燃物，由热风加热点燃，燃烧带在风口周围，初渣铁形成后粘结在炉缸，易造成渣铁排放不畅。本次开炉在炉缸堆枕木，从铁口点火后再送风。送风后由于炉缸焦炭及枕木已从底部着火，迅速燃烧并腾出空间，为炉缸的活跃以及初渣铁的顺利排放创造了条件。事实证明，此举加快了开炉指标的正常。（2） 及时纠正炉前问题。开炉后由于铁口泥套易裂，所使用的泥套填补料不能满足出铁要求，数次减风堵口，影响了炉内参数的调整。通过组织攻关，解决了不能正常出铁的难题，为操作参数的正常提供了保证。（3） 借鉴其它高炉开炉宝贵经验。柳钢最近几年新开高炉比较多，具有丰富开炉经验供借鉴。比如薄壁炉衬软水的参数，就将进水温度控制在 4245，出水温度不超过 50。针对 其 带 走 的 热 量 ， 选 择 相 应 的 流 量 ：2 850 2 950m3/h。配合上装料送风制度，参数比较到位。3.4开炉特点（1） 指标到位快。2009-04-30T14：26 采用堵 5 号、7 号、9 号、12 号、14 号、16 号、40柳 钢 科 技2010 年炼铁专辑18 号风口这种花堵的方式送风。初期风量维持在 90 000m3/h，2009-05-01T4：50 出第一炉铁，由于铁水 Si 白班维持在 4.0%左右，而且铁水物理热均在 1 520以上，所以在中班末焦炭负 荷 由 开 炉 初 期 的1.66 加 至 3.30。 并 于 当 天22：00 时开始喷煤。全天共开了 5 号、7 号、9号、18 号风口，中班末铁水 Si 降至 2.2%，风量加到了 150 000m3/h。2009-05-02T4：00 开16 号风口，焦炭负荷加至 3.6，喷煤稳定在 15t/h 左 右 ， 铁 水 Si 在 0.5% 左 右 。 各 项 指 标基 本 到 位 ， 开 炉 至 生 产 达 标 前 后 时 间 控 制 在48h 内 。（2） 根据十字测温仪情况来调整炉顶布料参数。通过开炉前对上料参数的测定并配合对十字测温仪的观察，很快找到了合适的装料制度，充分利用煤气的热能与化学能，又保证了炉况顺行。高炉正常煤气流分布时十字测温仪显示见图 2。得益于十字测温的使用，迅速地加负荷用煤是本次开炉成功经验之一。针对风口花堵要迅速把风加到位的特性，铁水 Si 下降得快，采取的热补充措施到位。2009-05-02 高炉 操 作 方 向 正 确 ， 但 白 班 铁 水 物 理 热 均 在1 450左右，后来采取了提温措施，出现了一些反复。9008007006005004003002001000123456789图 2高炉正常煤气流分布时十字测温仪显示（3） 低 能 耗 开 炉 。 在 2 天 内 迅 速 把 生 铁Si 降 到 了 0.5% ， 减 少 了 铸 造 铁 的 冶 炼 时间 ， 从 各 个 角 度 把 能 耗 降 到 了 最 低 ， 减 少 了生产成本 。开炉经验，开炉初期铁水炉温高，铁水流动性差，总是有结罐现象，导致了铁水罐使用率不高，装铁水不多。此次开炉，并未结罐，开辟了开炉新思路。使用东出铁场临时渣铁沟出铁，初期的高炉温渣铁量少，共 100 余 t，而且使用了勾机配合清理，炉温的迅速下行使得渣铁流动性增强。2009-05-02 即铁水过撇渣器，大大地降低了炉前的工作强度。4高炉日常操作4.1送风制度送风制度主要作用是保持适宜的风速和鼓风动能以及理论燃烧温度，使初始煤气流分布合理，炉缸工作均匀、热量充沛 。调整参数包括：风口面积、风量、风温 、喷吹富氧等。高炉正常生产，每天产量 3 000t，焦比 340 kg/t，焦丁比 40 kg/t，喷煤比 150 kg/t，全用 130mm风口，风速 173m/s；考虑到薄壁炉衬，借鉴 5号 、 6 号 炉 的 生 产 经 验 ， 选 用 130mm 10 +125mm 10 的 风 口 ， 风 速 180m/s。生 产 过 程中，全风风压 0.320MPa 左右，高炉顺行状况明显改善，比较容易吹透中心，正常料速达 7 批，十字测温很容易到 600以上，从送风制度上保证了适当的中心气流。4.2装料制度通过开炉料面测量，确定 4 号高炉基本布34 32 30 28 26 1734 32 30 28 26料矩阵为 CO，采用中3 2222 11 3322心加焦，矿批 29.0t。开炉以来，装料制度稳定，批重未作为高炉日常调剂手段。开炉前期，矿角用 2的负角差，当时喷煤 19.0t/h，软水温差波动大，变化主要在第 9、第 10 段冷却壁。干法除尘灰含碳高，灰量大，每天放灰量为 1520车，每车 13 t，炉尘吹出量 3.5%。高炉采取适当抑制边缘的操作制度，矿石焦炭整体向上平35 33 31 29 27 1735 33 31 29 27（4） 出格铁少，未结罐，炉前强度低。由移 1，用 C3 2222 1O1 3322，喷煤于炉温在 2 天内达到了正常，铁水的流动性好，物理热也充足，从而没有结罐现象 。根据以往20.0t/h，焦炭负荷提高到 4.40 左右，各项指标好。2009-06-17 计划检修高炉，炉况恢复很快， 温 度 2010 年炼铁专辑黄日清等：4 号高炉炉型特点与操作方法41但是风量萎缩到 175 000m3/h，料柱不太稳定，并伴有滑料；2009-06-18 夜班采取向下整体平移 2的料制，班中风量起至 190 000 m3/h，料走良好，渣铁物理热充沛，班末即出现渣皮大面积下，边缘气流过于发展，布料矩阵又向上整体平移 1，及时纠正了煤气流分布。在实践过程中，一般通过调整矿焦布353331292717料环数来调整煤气流的分布。稳定 CO3 2222料制度促进了炉况长期顺行和稳定，1 3322容易接受风量，CO2 达到 20.0%，下料顺畅，各项经济技术指标提高。实践证明：保证布料圈数是装料制度调节的基础，“大角度，合适的批重，中心加焦，合理的矿焦比”是炉况稳定和优化的关键。4.3中部调剂中部调剂是指通过调节炉身下至炉腹区域冷却壁的水温差来维持合理的操作炉型。在生产实践中，对 4 号炉各段冷却壁温度的控制有了一定的经验，稳定软水流量在 （3 000100）m3/h，稳定进水温度 4345，控制好进出水温差在 3.55.0。在生产过程中，冷却水流量一般不作为调剂手段，而是根据进出水温差情况来判断操作炉型变化，当水温差靠近下限时，通过采用加强边缘气流的装料制度来来控制操作炉型；水温差靠近上限时，通过采用抑制边缘气流的装料制度来控制操作炉型。在高炉操作中不能采取压中心气流的措施，要维持一定量的中心气流。4.4日常操作管理（1） 稳定产量操作。三班统一操作，料批数控制在 （582） 批，从产量上控制了炉温和煤气流，稳定了渣皮，以控制稳定的操作炉型。（2） 强化炉内操作与管理 。 采用高风温，富氧和大喷煤相结合，以吹活吹透炉缸；加强对新工长的操作技能培训，提高责任心，要求做到“三勤”，即勤观察、勤分析、勤调节，严禁低炉温和低料线操作。（3） 抓好炉前操作。重点抓好铁口的维护与管理，提高铁口合格率，稳定铁口深度，铁口深度稳定在 2 800mm，一方面能及时出净渣铁；另一方面降低炉前消耗，减少炉前事故。同时通过合理设计和整体浇注贮铁式大沟、渣沟、龙沟，使炉前的劳动生产率大大提高，改善了炉前工作条件，降低了炉前工作强度。（4） 加强入炉原、燃料管理。采用“棒条筛”改善了筛分效果；同时，通过对烧结仓实行“半仓位”的管理，降低了烧结矿在转运过程中二次粉化。采用焦炭快速水分分析仪监测焦炭水分，有效地促进了入炉焦炭水分的稳定。（5） 采用布料角度自动补偿。高炉开炉达产后，由于炉顶设备故障、高炉上料系统故障等原因，造成高炉深料线，在赶料线过程中，布料角度不能进行正常补偿，通过工长人工补偿，往往在走赶料过程中有时因人判断不同造成料柱不稳。通过一段时间生产实践，找出了不同料线的补偿角度，通过程序设定实现了亏料自动补偿控制 （见表 4）。（6） 加强各参数的监控。如加强对炉顶十字测温仪、各层冷却壁水温差和溜槽的监控。根据原燃料条件的变化，使十字测温中心与边缘的温度比例控制在一定范围之间，边缘温度控制 在 180 250 ， 中 心 温 度 控 制 在580 680。6、7，8 这 3 层冷却壁的壁面温度控制在 5870C。5结语（1） 生产实践证明柳钢 1 250 m3高炉使用薄壁炉衬在设计、应用上是成功的，证明薄壁炉衬完全可以在中级高炉上使用。薄壁炉衬技术的应用重点是稳定冷却制度，以疏导中心气流的装料制度来稳定操作炉型。（2） 开炉送风前准备充分，只要发现问题，立即解决，保证了开炉后设备正常运行，这是快速开炉的必备条件。（3） 在日常炉况调剂中，可采用高风温，大富氧，大喷煤，“大角度，合适的（下转第 46 页）46柳 钢 科 技2010 年炼铁专辑降 低 了 烧 结 矿 的 低 温 还 原 粉 化 率 ； 投 入 了 干熄 焦 系 统 或 对 焦 炭 喷 洒 钝 化 剂 ， 提 高 了 焦 炭的 热 性 能。总 体 来 讲 ， 原 燃 料 性 能 有 了 很 大的 改 善 ， 但 质 量 并 不 稳 定 ， 与 其 它 先 进 厂 比还 有 很 大 差 距 ， 因 此 ， 加 强 对 原 燃 料 的 管 理是很有必要的。（1） 采用合理的炉料结构。6 号炉的炉料结构为：70%高碱度烧结矿 +27%酸性球团矿+3%生矿。（2） 筛子的管理。6 号炉设计时均为梳齿筛。参考其它兄弟厂家使用棒条筛的成功经验，逐步把梳齿筛全部换成棒条筛，并增多偏心块，增大了振幅，提高了