重钢三高炉末期炉役的维护与操作研究.doc

重钢三高炉末期炉役的维护与操作研究【摘 要】重钢三高炉进入末期炉役后炉喉钢砖炸裂变形、上部砖衬侵蚀严重、冷却壁烧坏多块，出现炉况不顺，生产技术指标下滑；通过冷却壁检漏与修复、操作制度的研究与调整、炉身上部喷涂、提高烧结矿筛分效率等措施，使三高炉炉况顺行明显好转，主要技术经济指标大幅度改善。【关键词】高炉 末期 维护 操作 1.概况重钢三高炉（以下简称为三高炉）有效容积为750m，于2003年11月9日开炉投产。三高炉炉体耐火砖为普通材质，炉体冷却壁全部采用铸铁冷却壁，冷却壁水管为4进4出，采用软水冷却，炉顶为无钟炉顶，炉喉钢砖为普通材质，设计一代炉龄寿命8-10年。三高炉投产后利用系数逐渐提高， 2007年利用系数达到2.796t/m3.d的历史最好水平，之后逐渐下降，其冶炼强度长期维持在1.4t/m3.d以上。指标下降的主要原因是到2006年初三高炉炉身上部砖衬侵蚀严重，工作内型不规则，炉喉钢砖炸裂变形，从2006年开始烧坏冷却壁，到目前为止，冷却壁已经损坏6块，高炉中下部的耐火砖早就掉光了，靠渣皮维持生产。作为普通高炉，4-5年应该有个中修，如不进行中修，高炉的状况与末期炉役类似，所以要进行特别维护；高炉操作也发生了变化，制定操作制度要兼顾高炉的破损情况，重点考虑维持顺行，在炉况顺行的基础上实现节焦增铁，让生产技术指标处在较好水平，延长高炉寿命。2009年1-3月三高炉炉况顺行不好，生产技术经济指标下滑，通过冷却壁检漏与修复、操作制度的研究与调整、炉身上部喷涂、提高烧结矿筛分效率等措施，使三高炉炉况顺行明显好转，主要指标大幅度改善。详见下表。 表12009年利用系数t/m3.d悬料次数次综合焦比Kg t/t.fe喷煤比Kg t/t.fe入炉品位%慢风率%1月2.6581051813055.378.172月2.522852612755.406.563月2.40545236755.329.744月2.591052112355.282.385月2.68052012155.430.946月2.648151911855.331.577月2.692052011355.653.848月2.74051713455.932.239月2.825052012455.80.710月2.577052213655.222.0711月2.748051713855.563.0412月2.789051413455.540.81累计2.6572352012255.293.502.末期炉役的维护2.1 定期喷涂到2006年初三高炉炉身上部砖衬侵蚀严重，炉喉钢砖与耐火砖交界处钢砖侵蚀严重，砖衬侵蚀掉400mm左右，向下侵蚀深度递减，而大部分炉喉钢砖出现炸裂，下端弯曲上翘，边缘煤气流经过钢砖下缘后改变方向，造成煤气分布紊乱，此外部分钢砖炸裂，在钢砖表面形成“包”和“坑”，炉料布到这些地方会改变方向，变得毫无规律，造成布料紊乱，引起煤气分布紊乱，煤气利用时好时差，造成炉温大幅度波动，严重影响高炉炉况顺行，从而引起生产技术经济指标下滑。为了确保高炉上部炉型基本规则，确保炉况顺行，我厂决定对三高炉炉身上部进行喷涂，首次喷涂于2006年3月，喷涂了钢砖以下2米高的炉墙，喷涂厚度100-400mm，对钢砖上的“坑”喷涂填平，喷涂后炉况顺行明显改善，生产技术指标明显提高。见到效果后，我厂决定定期对三高炉炉身上部进行喷涂，到目前为止平均每9个月左右喷涂一次，确保了上部炉型的基本规则和炉况顺行。2.2 加强冷却系统检查与维护2006年1月到3月，三高炉9-15号风口区域部分冷却壁导管及部分风口套之间长期有水流出，首先检查了风口各套没问题，然后开始检查冷却壁，经过两个多月的检查，未查出漏水的冷却壁，其主要原因是重钢首次使用软水密闭循环，没有这方面的检漏经验。到2006年3月31日铁口来水，被迫休风查漏，根据平常检漏结果，对重点怀疑的冷却壁进行纵向打压，每一纵有11块冷却壁及2-3个支梁式水箱串联而成，结果发现25组3号打不起压，泄压快，之后用透明胶管采用”U”型管原理检测，发现透明胶管水位降低到8弦冷却壁后不再下降，可能是8弦冷却壁烧坏了，于是将8弦25组3号冷却壁进出水管断开，进行单独打压，结果打不起压，初步判断8弦25组3号冷却壁进烧坏漏水，于是将8弦25组3号冷却壁单独供水，其余冷却壁采用跨接供水。复风后压小8弦25组3号冷却壁进水，出水口有煤气，用火可以点燃，进一步证明8弦25组3号冷却壁烧坏，此外其余各处漏水消失。2009年1-3月，三高炉炉况顺行不好，煤气中氢气含量偏高，进行了较长时间的查漏，到6月底已经查出漏水冷却壁5块，加上2006年查出1块，共有6块冷却壁烧坏。通过几年的冷却系统检漏实践，我们基本上掌握了高炉软水密闭循环系统的检漏方法、操作程序，积累了大量的检漏经验，如打压法、出水观察法、“U”型管法、压差法、分段检漏法等，检漏效率大大提高，过去检查出一个漏点要两三个月，现在检查出漏水冷却壁的具体位置一般24小时可以完成。压差法冷却壁检漏的基本原理是在某一组冷却壁的进水端安装一个压力表，冷却壁管道充满水后关闭进出水阀及下部旁通阀，打开上部旁通阀，如某一块冷却壁漏水，则该组冷却壁的水位会下降，下降到冷却壁烧坏处后不再下降，这时读出压力值，根据公式：压力=高度比重，计算出烧坏冷却壁的具体位置。“U”型管法与之类似，不同之处在于将压力表改为足够长的透明胶管，可用于冷却壁检漏或验证检漏结果。详见下图1。上部旁通阀下部旁通阀下部进水阀上部出水阀第1层冷却壁第11层冷却壁出水管进水管第7层冷却壁压力表支梁式水箱图1 用压差法检测冷却壁漏水示意图针对冷却壁烧坏速度加快，三高炉加强炉体系统检查，发现异常情况及时汇报，并作进一步检查。平常多观察补水量及冷却设备水温差，确保水温差在规定范围，补水量出现异常后要找到原因。2.3 冷却壁穿管技术的应用高炉冷却壁烧坏后会向炉内漏水，漏入的水在高区与焦炭反应，生成CO和H2，消耗大量的热量，也消耗了焦炭，引起焦比升高。另一方面，冷却壁漏水后造成炉墙局部温度下降，渣铁及其它熔融物容易粘接在炉墙上，而且不易脱落，随着时间的延长，粘接物越接越大，最后形成炉墙结厚，炉墙结厚严重影响高炉炉况顺行，造成生产技术指标大幅度下滑。因此，应尽快发现漏水的冷却壁并及时处理。2009年一季度三高炉炉况顺行不好，煤气中氢气经常偏高，于是加大查漏力度，查出了多组（纵向）漏水的冷却壁，利用无计划休风或计划检修的机会继续检漏，查出漏水冷却壁所在的层数，3月27日计划检修16小时，查出了3块漏水冷却壁的所在层数，并进行了穿管处理。2009年三高冷却壁加速损坏，仅2009年上半年就查出漏水冷却壁5块，如果采用高压水单独供水，虽然可以压小进水，但仍然存在多块冷却壁向炉内同时漏水，要杜绝向炉内漏水，就要对漏水冷却壁进行处理，经过相关技术人员研究决定采用冷却壁穿管技术恢复冷却功能。2009年2月10日计划检修时我厂对三高炉8弦25组3号冷却壁进出穿管，穿管前发现金属软管的两端硬管长度有60mm，比设计的20mm长得较多，肯定影响穿管，于是对多余部分硬管进行了切除。由于8弦25号冷却壁第3组水管烧坏多年，加上使用工业水冷却，内部结厚严重，内径缩小较多，给穿管工作带来麻烦。首先用小号铁丝从冷却壁进水端穿入，由于铁丝前端容易进入缝隙卡住，导致铁丝穿不过去。鉴于此，决定用链条穿，将链条从出水端放入，链条借助自重向下运动，当链条到达进水管端（下端）时用小铁钩钩出，然后将链条与金属软管连接，拉动链条金属软管逐渐进入冷却壁水管，这样金属软管就穿好了。金属软管穿好后将其两端硬管与原水管密封好，进出水端各加一个灌浆头子，用导热性好的灌浆料对软硬管之间空隙进行灌浆，金属软管通入工业水或软水即可。本次穿管使用的金属软管壁厚为2mm，通入0.9Mpa的工业水冷却，估计金属软管寿命2年以上。冷却壁穿管后示意图2如下。图2 三高炉冷却壁穿管后示意图在2009年3月初发现3块冷却壁漏水，3月27日利用检修机会查出其具体层数，并进行了穿管。2009年6月上旬再次发现两块冷却壁漏水，7月9日计划检修时查出所在层数为6层和8层，对8层坏冷却壁进行了穿管，而6层冷却壁以前未烧坏过，所以未准备金属软管备件，其软管长度要2.85米左右，所以暂时未穿管。通过几次冷却壁穿管实践，我们已经熟练掌握了这项技术，为今后新区高炉处理类似情况积累了大量经验。在这两次穿管中我们用了2根2.5mm厚的金属软管，软管壁厚增加有利于延长使用寿命。此外，穿管后一般通入高压工业水冷却，水压最好在0.8Mpa以上，以提高冷却强度，其水温差一般在1左右。2.4 钒钛护炉三高炉长期配用5%左右的钒钛球团矿，使得炉渣中TiO2维持在4%左右，生铁Ti维持在0.25%以下，由于钛在炉缸中生成高熔点的氮化钛和碳化钛及其固溶体，并附着在炉底、炉缸，起到保护炉缸的作用。因此，三高炉炉底炉缸未出现任何问题，炉底最高温度不到400，炉底炉缸冷却壁水温差正常，炉底炉缸冷却壁未出现烧坏现象。3.末期炉役操作研究3.1 装料制度对炉况的影响2009年1-3月份三高炉炉况顺行差，滑料现行频繁，憋风现象时有发生，风压陡升造成悬料较多，一季度悬料22次，各项生产指标严重下滑，这与高炉操作制度关系较大，如装料制度、送风制度、热制度、造渣制度等关系密切。如何使三高炉炉况恢复顺行提高生产指标是当务之急。2009年1月份三高炉维持矿批29吨左右，料线0.9米，煤气分布边缘和中心较重，矿焦基本上同角度，全月悬料10次，对炉况的恶化未引起足够的重视，仍然维持较高的喷煤比和冶炼强度，进入2月份炉况进一步恶化，3月份指标下降到近几年的低点，如利用系数下降到2.405t/m3.d。为扭转三高炉生产严重下滑的局面，三高炉在操作制度方面进行了一系列的调整，以尽快恢复炉况。为有利于炉况顺行及活跃中心，三高炉适当降低矿批，矿批由1月份的29吨逐渐降低到5-7月份的27吨左右，料线由1月份的0.9米逐渐降低到7月份的2.0米，基本装料制度由一月份的C O，逐步调为7月末的C O，10月份过渡到C O，总体呈现布料角度增大，焦炭由11圈减少到10圈，矿焦内环布料角度增大1左右。矿焦布料角度有所增大，整体外移。在焦炭负荷上适当减轻，3月上旬停止喷煤，改为全焦冶炼12天，适当发展边缘煤气洗炉。1-3月加锰矿洗炉4次，耗用锰矿560吨。虽然1-2月份也进行了加锰矿洗炉、改全焦冶炼，但时间短，处理不彻底，未达到预期效果。通过以上措施的实施，三高炉炉况有所好转，装料制度的调节起了较大作用。通过这次处理炉况，初步掌握了三高炉末期炉役矿批不宜过大，控制在26-28吨为宜，料线适当低点，如2.0米左右，躲过不规则的钢砖，以获得大双峰煤气分布。3.2 送风制度对炉况的影响2009年一季度三高炉炉况不顺，风量减少，风温下降，造成鼓风动能减小，高炉中心气流减弱，边缘也较重，炉况难以转顺。为尽快恢复炉况顺行，三高炉适当缩小风口直径，维持3-4个115mm的风口，其余为110mm的风口，从2月19日开始堵9#风口，持续时间近一个月，4月初9#风口灌渣1/3，有意等待半个月后才处理，这样有利于减小风口进风面积，增大鼓风动能，与偏小的入炉风量相适应，有利于炉况顺行的恢复。在恢复炉况过程中，三高炉严格控制风压操作，要求风量与风压相适应，稳步增加风量，杜绝不切实际乱加风。今后遇到类似情况，应尽早减小风口进风面积，确保一定风速，炉况稳定后加风应缓慢，防止加风过多出现炉况反复，从而延长炉况恢复时间，总之一次性恢复炉况损失最小，我们应努力做到。1-12月三高炉主要送风参数如下。表22009年风量m3/min风压Kpa标准风速m/s风温1月156924015010802月155223314910933月154322714810544月159824115210695月161624615410916月160824215411087月162524115411318月163424115611379月1660247159114810月1612241154113411月1588242152114812月15952411541148累计160024015311123.3 热制度与造渣制度对炉况的影响热制度指高炉炉缸具有的温度水平，一般用生铁Si表示，Si与炉温成正比关系，炉温充足、稳定是炉况稳定顺行的基础，是取得良好技术经济指标的基础。一季度三高炉炉况不顺，炉温波动大，1-3月分别为0.52%、0.49%、0.55%，平均0.52%，较正常高0.07个百分点左右，虽然生铁Si高，但优质铁比不高，一季度为73.13%，说明渣铁实际温度不高，渣的脱硫能力差，解决办法只有增大鼓风动能、维持炉况稳定顺行。在炉况不顺期间，由于产量压力大，炉况稍有好转工长就加大风量跑强度，一不小心就出现低炉温，又转为提炉温，其间很容易出现悬料，就这样重复多次。二季度三高炉炉况逐渐转顺，炉温下降到正常水平，4-6月份分别为0.47%、0.44%、0.44%，平均0.45%，优质铁比达到83.98%，说明炉缸工作转好、炉渣脱硫能力增强。2009年三高炉炉渣碱度相对稳定，平均为1.14，波动小。上半年渣中MgO为9.3%，下半年接近9.98%，全年平均9.64%，渣中MgO升高有利于增强炉渣的流动性、提高脱硫能力，还有利于炉况顺行，建议渣中MgO长期控制在9.5%以上。3.4 烧结矿质量对炉况的影响三高炉使用三烧烧结矿配比为82%左右，其余为块矿、球团矿等含铁物料。由于三烧投产多年，未进行大修，设备老化现行严重，系统漏风率高，烧结矿质量差，加上三烧作为总量调节，经常仓满停机，而开停机对烧结矿的质量影响很大。以上因素造成三烧整体质量差，成色不好，经常能看见矿粒、熔剂等，在粒度方面主要是粒度波动大，粒级偏小，入炉烧结矿中5-10mm粒级经常在35%以上，高的时候达到50%以上，小于5mm的达到5%以上。入炉烧结矿中小于5mm粒级每增加10%将引起产量下降5-10%，综合焦比升高5%，入炉烧结矿中0-10mm多，将引起高炉憋风滑料，料柱透气性下降，严重时引起炉况不顺，造成产量大幅度下降，综合焦比大幅度升高，2009年1-3月三高炉炉况不顺与入炉烧结矿质量差有关。为了减少入炉烧结矿中小于5mm的量，2009年4-6月份三高炉增加棒