1#高炉冷却壁.doc

1#高炉冷却设备烧损原因分析及采取的对策 曹冶民 李斌宜 （龙门钢铁集团有限责任公司）摘要 龙钢1#高炉由于设计、设备、冷却制度及操作等方面的原因，造成冷却设备烧损频繁，通过分析，制定出一系列对策，实践证明，效果显著。关键词 冷却设备 烧损原因 分析 对策1、概述：龙钢1#高炉有效容积450m3,于2003年元月投产,使用的冷却设备有镶砖冷却壁、光面冷却壁、冷却板以及水冷炉喉钢砖。由于施工时间紧，设备有缺陷，炉顶设备及炉后上料系统故障频繁，冷却制度不合理及操作方面的影响等原因，造成炉身冷却板大面积烧坏，局部炉壳温度升高，发红、冒煤气甚至冒火星、喷渣，严重影响高炉的正常生产。2、高炉冷却情况2.1高炉本体冷却壁简况1#高炉本体冷却采用半密闭循环冷却系统，壁板结合，密集式冷却，共有冷却壁460块，冷却板224块，水冷炉喉钢砖18块。从炉底向上共有19段冷却壁，第一至四段（炉底、炉缸区）为光面冷却壁；第五至十四段（炉腹、炉腰、炉身下部区）为镶砖冷却壁；第十五至十九段（炉身上部）为光面冷却壁；冷却板位置从炉腰至炉身镶嵌在冷却壁夹缝中。冷却壁的分布情况见表（1） 表（1）1#高炉冷却壁分布情况项目一段二段三段四段五段六段七段八段九段十段十一段十二段十三段十四段十五段十六段十七段十八段十九段块数26262428525218181818181818181818181836光面镶砖2.2冷却水循环系统简况2.2.1冷却设备从开炉至2004年5月以前,高炉本体各部位的冷却设备均工作正常,但是从2004年5月中旬炉身下部冷却板开始烧损,截至2006年4月,共计损坏冷却设备60块:其中炉身冷却板41块,占冷却板总数的18.3%，现已全部更换；炉腰冷却板2块,暂时无法更换;炉腹冷却壁3块,2块加外冷却水箱,1块加外喷水；炉喉钢砖损坏14块,现全部灌浆后封死。具体损坏时间及数目见表（2）2.2.2炉体冷却系统运行情况开炉初为了满足冷却要求, 高炉配备常压供水水泵3台，两开一备；高压供水水泵2台，一开一备，水泵的具体参数见表（3）由于我公司使用的循环水为工业水，水质硬度大，无法达到软水的要求，为了满足生产的需要，因此在冷却水中配加YH缓腐阻垢剂和杀菌除藻剂。加入缓腐阻垢剂的主要作用是控制水中钙、镁离子浓度，降低冷却水的硬度。加入杀菌除藻剂主要是杀死水中的藻类。开炉初炉体各部位的冷却参数见表（4）。表（2）冷却设备损坏情况部位时间数目（块）是否更换炉身冷却板2004.55是2004.99是2004.11-129是2005.94是2006.35是2006.49是炉腰冷却板2006.22否炉腹冷却壁2005.93否炉喉钢砖2005.1214否表（3）水泵参数名称压力(Mpa)流量（m3/h）流速(m/s)备注常压泵0.45-0.6520201.2两开一备高压泵0.75-0.957461.6一开一备表（4）高炉本体冷却参数部位炉缸炉底风口区炉腹炉腰炉身中下 部炉身上部炉喉钢砖压力Mpa0.260.120.120.120.160.100.083、分析冷却设备损坏的原因：3.1 设计存在缺陷在设计时炉身冷却板全部为空腔式，中间无隔板，无通道，在砖衬侵蚀完以后，冷却板前端局部温度升高，结垢严重， 冷却强度变差，导致冷却板烧坏。3.2 冷却水质差 我公司的冷却水均为工业水，水质硬度大，长期使用后会产生大量的水垢和气泡，同时水池中易产生藻类，加入阻垢剂和杀菌除藻剂后，水质有所改善。但是由于炉前的工作区域粉尘、烟气较大，大量的灰尘落入环水槽及收集水箱，导致水质中的悬浮物量较大，经常堵塞水管和阀门。况且自开炉以来，水池从未进行过清理，仅采用定期换水的方法保证水质，导致池底沉积大量泥沙及其它杂物，严重影响冷却效果。在已更换的冷却板中，发现有17块含有大量的泥沙沉积物和水垢，最严重的泥沙沉积物和水垢约占冷却板容积的1/3。3.3 制定的冷却制度不合适 结合山西临钢（380m2）的经验，风口区的水压为0.3MPa，风口以上部位的冷却水压比该部位的风压大0.05MPa。相比之下，1#炉的冷却水压偏低，风口区的水压只有0.12-0.14MPa；炉腹、炉腰的水压0.12-0.14MPa；炉身水压0.12 -0.16MPa；炉喉只有0.08 MPa。随着水温的升高，会产生大量气泡，冷却水流速降低，冷却强度变差，导致冷却板、冷却壁烧损频繁。3.4 设备的影响1#炉设计时采用三座热风炉，七座布袋箱体，开炉初期由于布袋过滤面积偏小，压差过大，布袋破损严重；热风炉蓄热面积偏小，供风温能力低，另外热风出口管道经常发红、开裂，跑风严重。2003和2004年平均风温只有820和845。加上炉顶天轮及炉前设备故障频繁，兑罐不及时，渣铁出不净，布料器工作不正常等原因影响，造成高炉长期慢风、频繁无计划休风，2003和2004年设备休风率高达2.59%和2.95%。直到2004年9月，新建8、9、10#布袋和4#热风炉的投运，设备的运行状况才有所好转。3.5操作方面的影响 从开炉起，1#炉由于种种原因生产一直不顺，使用的风、渣口小套结构为空腔式，无隔板，前端壁太薄，烧损频繁。2003年1-10月份，共计烧损风、渣口小套500余个，其中6、7月份分别烧坏风、渣口小套61个和74个，对炉况的影响较大。从十月份开始使用广东产的小套后，风、渣口的烧损才大大降低。频繁的休风，长期的慢风及偏料，导致边缘煤气流发展，炉墙侵蚀严重，给冷却设备的烧损埋下了隐患。2004年5月中旬，6、7#风口上方炉身下部冷却板烧坏，大量漏水，导致炉缸冻结，恢复炉况长达一月，频繁加萤石冼炉，破坏了炉墙及渣皮。2004年5月-12月，共烧坏冷却板23块，占冷却板总数的10.3%。2005年9月，1、2、3#热风炉大修后，风温提高到1000左右，随着高炉的强化冶炼，冷却板及冷却壁的烧损数目增加，炉喉水冷钢砖也出现了严重漏水的情况。2005年9月至2006年4月,损坏冷却板、冷却壁及炉喉水冷钢砖共37块，占损坏冷却设备总数的61.7%。尤其是进入2005年11月以后，炉身部位的热电偶温度波动异常，炉腹、炉腰出现跑煤气现象，比较严重的部位炉壳温度升高、发红、甚至冒火星、喷渣的情况。4、通过以上分析，我们制定以下对策4.1 改变冷却板的构造 重新设计炉身的冷却板的构造，在冷却板中间加一道隔板，使冷却水能直接到达前端，确保一定的冷却强度。在已更换的41块冷却板中，未出现烧损，最长的已经使用2年，效果显著。4.2加大冷却强度针对我公司的实际情况以及参考兄弟单位的经验，从2005年11月起，提高各层的冷却水压，见表（五） 表（五）各层冷却水压部位炉缸、炉底风口区炉腹炉腰炉身下部炉身中上部MPa0.350.180.180.180.180.124.3 上、下部调剂相结合 选择适宜的基本操作制度4.3.1 下部调剂由于2-3#、12-13#风口上方的冷却壁已经损坏,炉墙侵蚀严重,从2005年11月起,实际生产中采用适当缩小风口面积，减小风口斜度, 加长风口长度的措施,风口面积由原来的0.1383m 2减小到0.1357m2。调整后炉况稳定顺行，煤气流分布趋于合理，中心气流适当发展，煤气中CO2含量由2005年的16%提高到现在的17 %以上。具体数据对比见表(六) 表(六)风口布局对比1234567891011121314调整前直径mm110115110110115110115115110110110115115110调整后直径mm110110115110110110115110110110110115110110调整前长度mm340340340340340340340340340340340340240340调整后长度mm340390390340390340390390340340340390390340调整前角度04040440444044调整后角度000404044040044.3.2 上部调剂 为适应下部调节, 上部改变装料制度，料制由2OOCC+3CCOO变为3OOCC+2CCOO再变为3OOCC+1COOC+1CCOO，矿批由12T增加到12.4T再到12.8T，料线由1400mm调为1350mm。4.3.3 热制度 根据原、燃料的情况选取中硅低硫的热制度，Si控制在0.4-0.7%之间，物理热控制在1450-1480之间；S 控制在0.02-0.035%之间；风温1030-1050，同时严格控制富氧量，富氧率稳定在2.5%左右。4.3.4 造渣制度在稳定炉况和炉温的基础上，提高炉渣碱度，由1.10-1.15 提高至1.15-1.20左右，渣中Mgo的含量控制在8-10%。在适当提高炉渣碱度后，渣温明显升高，炉缸物理热充足，既改善了渣的流动性，又提高了脱硫效果。4.4 加强冷却制度的管理4.4.1 每班对配水器排污两次， 每2小时检查一次水温差变化及炉壳温度变化情况，做好记录，发现炉壳温度高于120时，及时开启外喷水装置。4.4.2发现有冷却壁或冷却板漏水,及时采取措施,改串联为单联，关小进水养护,并加外喷水。4.4.3 短期休风时，适当控制总水压；长期休风时，停高压水，调小常压水。4.4.4 每周召开一次冷却系统专题会，对存在的隐患问题，制定紧急预案。5、结语通过采取一系列措施后，从2006年5月开始，冷却板的烧损数目大大减少，炉身、炉腰各部位的温度逐渐平稳，炉况稳定顺行，高炉利用系数提高，煤气的利用率达到40%以上。特别是加强对炉体各部位的监测管理后，运行效果良好，有力地保证了高炉的