承钢2高炉降料面停炉实践

1、承钢2#高炉降料面停炉实践李永超 何红林 李伊辉 李海东 李海生（河北钢铁股份有限公司承德分公司炼铁厂）摘要：承钢公司炼铁厂2#高炉2010年7月8日停炉检修，采用“回收部分煤气打水降料面”的方法停炉，本次降料面回收煤气期间料面首次深达炉腹，回收煤气约42万m3，成功地达到了回收煤气的目的，实现了安全、快速停炉，并减少了噪音和环境污染。关键词：高炉 回收煤气打水降料面 常压打水降料面 安全停炉1、预休风料及工艺操作1.1预休风料入炉情况预休风时炉内累计焦炭117.2t，理论铁量约125t。1.2工艺操作1.2.1 8日夜班开始将负荷由3.74降至3.53，稳定炉温。1.2.2 8日白班提前一个

2、周期（约9：00）开始变2.5全焦负荷，加净焦14.4t，根据炉温水平及全焦负荷的入炉时间，10：45分停煤，11：00停氧。1.2.3 11：30左右视顶温开始控料线，通过延迟放料时间控制顶温在300以下，料线6-7米。1.2.4 12：45分切煤气，12：50分预休风，休风料线7.0m。 最后一炉铁用自产有水炮泥堵口。1.2.6 预休风时，Si+Ti0.555%，物理热1450。2、预休风后操作2.1预休风后，更换13#风口小套，捅开1#、16#风口。圆所有风口，确定直吹管内无杂物。2.2拆除炉顶摄像，并用“盲板”盲死拆除孔，保留雷达探尺，供降料面时测料线。2.3安装降料面用的加压泵及水槽

3、，并从风口平台向上铺设了四根喷水管、一根混合煤气导出管道。调试各个打水管的水量，并确认各个打水管的方位。2.4 13：30-15：20安装降料面打水管。3、打水降料面3.1回收煤气阶段3.1.1 15:40一切准备工作就绪后，送风至最低开始降料面。当顶温上行、顶压上升后快速引煤气，视情况不断加风，通过控制打水量使布袋入口温度不超过280。3.1.2 此阶段风压使用水平以顶压和压差为准，初期顶压在30kPa左右，压差控制在80-90kPa、后期控制在50-80kPa之间。3.1.3此阶段风量使用水平，平均风量1211m3/min。此阶段用时4小时30分钟，累计回收煤气约42万m3。3.1.5 初

4、始送风料线7.0m，切煤气时料线进入炉腰以下800mm（碳素消耗风量计算）。3.1.6 此阶段出铁一次，18：30-19：00出铁，铁量127.5t。3.1.7 此阶段共发生爆震3次。其中18:04爆震较剧烈，顶压由32kPa升高至73kPa，其余2次爆震较小，顶压波动不大。3.2常压降料面阶段3.2.1 20：10测算料面进入炉腹后，切煤气改常压操作。3.2.2 此阶段风压使用水平，40-60kPa，顶压在10kPa左右，压差控制在30-40kPa之间。3.2.3 此阶段共用时4小时20分钟，平均风量1277 m3/min。3.2.4 9日0:00开铁口出铁，由于风压低、顶压偏低，铁量少未算

5、炉次。3.2.5由于雷达探尺不够准确，只能根据炉顶煤气的成分结合碳系消耗风量计算来判断料面的大体位置，22：20发现1#、5#、10#风口间断见空，23：50左右，大部分风口见空； 9日0：10时风口全部见空，料面降到风口带； 0：30休风结束，料面已到风口带以下。3.2.6此阶段未发生爆震。3.3降料面期间送风参数、顶温控制趋势图如下图所示：3.3.1由趋势图可以看出， 19:00 4点顶温都开始上升，热风压力达到最大值168 kPa，4点顶温在20:00分别达到最高值625、597、560、525。3.3.2西北顶温波动较大，最低时到84，最高时到625，一方面原因，此处大水管安装偏向该处

6、上升管，打水不均匀；另一方面，此处测温热电偶可能已损坏，顶温数据时有时无，数据不准确。3.3.3降料面期间，顶温整体偏高，尽管开高炉本体高压水，但是由于打水系统陈旧造成炉顶打水能力不足和打水不均，造成顶温偏高。3.3.4顶压控制平稳，未出现大的波动。3.3.5热风压力只出现一次大的拐点，波动较小。3.4煤气分析由上表所示：3.4.1 18:00煤气分析中CO2出项拐点，标志着炉内间接还原反应的基本结束，随后CO2逐步升高，预示着此时料面在炉腰附近，18:04出现的大爆震，也从侧面证明了此时料面的位置所在。3.4.2 19:00煤气分析中 CO2值开始回升，炉顶煤气温度也随之上升，预示着料面进入

7、炉腹。3.4.3 20:10根据顶温及煤气分析中O2的含量，果断进行切煤气操作，回收煤气阶段结束，进入常压降料面过程。3.5降料面期间渣、铁成份分析铁水成分分析炉号CSSiPVTiCrMnSi+Ti铁水温度10227704.050.0480.310.1010.4610.2710.2300.1360.58114463.5.2炉渣成分分析炉号CaOMgOSiO2Al2O3TiO2V2O5FeOSR2R3Z102277033.3710.5926.5916.2711.60.1491.220.931.251.653.6风口前燃烧碳素校正累计风量3.6.1计算条件.1 3.53负荷料和2.5负荷料中焦碳的

8、炭素安85%在风口前燃烧，盖面焦中的炭素安100%在风口前燃烧。.2 不考虑送风装置的漏风。.3 送风降料面时结合实测料线，根据冶炼周期计算，休风时有9批3.53负荷料在炉腹中下部。3.6.2计算过程.1负荷料焦碳中的炭素量：（38.45+35）*0.960*0.866*0.85，共计约51.90t。.2 盖面焦中的炭素量：（33+14.4）*0.96*0.866，共计约39.41t。.3全炉炭素消耗风量：（51.90+39.41）*4440，累计风量为40.54万m3。 累计风量校正从首个风口见空至休风用时130分钟，累计风量为16.22万m3，此部分风进入风口大部分不能与焦碳发生反应，从累

9、计总风量中减去，实际累计风量较理论计算多万11.35m3。3.6.4结论实际用风量较理论计算多11.35万m3，平均分配到降料面时间内实际风量较理论风量多214m3/min。3.6.5原因分析.1预休风时料线存在误差，料线测量偏深，炉料体积少，炉腹处3.53负荷料少计算若干批，炉内总碳素量减少。.2累计流量为每10分钟统计一次得来，与真实风量存在一定偏差。.3选择的负荷料在风口前燃烧炭素率偏低。料面到达炉腰时，煤气成分中CO2出项拐点，预示着间接还原反应的基本结束，所以负荷料中的碳素将只有很少一部分参与间接还原，而大多数将进行完全燃烧生成CO2，碳素燃烧率将大大升高。.4 2#高炉停炉后，发现

10、炉身以下炉墙上已无喷涂料，因此，高炉实际炉容较有效容积变大，因此，按照有效容积计算出的装料量较实际偏少。4、承钢历次降料面分析承钢公司以前停炉降料面，都是采用“常压打水降料面法”。而“回收部分煤气打水降料面法”是近2年才慢慢应用起来的，既无经验可寻，又无成熟方案，可以说在“摸着石头过河”。通过承钢近3次的停炉实践，逐步总结出了一些规律，并且停炉一次比一次完善。4.1全炉负荷的选择上，大高炉左右，小高炉。轻负荷料负荷。4.2炉渣碱度按Si=0.35%校核碱度。4.3停炉前几天，使用优质原燃料，稳定炉况，适当配加萤石于边缘洗炉墙，萤石加入量按渣中CaF2810%控制。4.4 顶压、压差控制在正常范

11、围的70%-80%,冷风流量按全风风量的80%-90%控制。4.5承钢前2次降料面过程中，为了安全起见，通过雷达探尺测量，加上煤气成分分析，当料面到达炉腰时主动切煤气。此次2#高炉切煤气时，根据煤气成分分析，结合风量计算及顶温，料面已到达炉腰下800mm处时切煤气，大大提高了煤气回收量，且安全环保。4.6停炉降料面期间，制约回收煤气量最大的问题是安全，国内其他厂家停炉期间，严格控制煤气含H2和O2，要求H212%，最高不大于15%；O22%，当炉顶温度300时为1.8%，600以上时为0.8%。笔者认为，当炉顶存在大量水蒸气的情况下，对炉顶的煤气起到了惰化作用，况且H2含量要达到大于12%的爆

12、炸浓度，只有炉顶的水蒸气分解才能达到，而水蒸气的分解条件是相当苛刻的。用化学平衡解释2H2+O2=2H2O+Q，氢氧焰的温度可高达25003000，从这个反应可以看出正方向反应放出大量的热，而如果想让负方向反应进行的话，需要更大的热，而在3000时其尚且只生成H2O，证明了H-O之间的结合键很稳定，如果想要破坏之间结合键，需要至少比其键能更大的能量破坏，才能重组。故温度需要更高才能进行逆反应。 而过高的温度反应后，如对产物不加以隔离的话，还是会形成H2O。所以认为一般除非电解，水是不会分解成H2和O2的。4.7笔者认为，降料面期间，炉内可能发生的爆炸以下2种情况，一种是大量的水变成水蒸气时，瞬

13、时体积膨胀1200多倍发生的物理爆炸。另外一种是水与燃烧的焦炭发生的水煤气反应，体积膨胀2400多倍，但是炉顶存在大量的水蒸气，炉顶焦炭不会出现红焦，所谓的爆震可能是由于局部下料快使红焦裸露而与水蒸气发生的水煤气反应，不会发生氢气爆炸反应。所以，停炉回收煤气爆炸性很小，可以回收更多的煤气。4.8承钢降料面期间，煤气分析采用人工化验的方法，取样工从风口平台用气囊装上混合煤气后再回到化验室，混合煤气温度会降低，而混合煤气中大量的是水蒸气，温度下降后，水蒸气变成水，混合煤气体积减少，这样使煤气中其他成分升高，造成化验误差。4.9当料面降至炉腹下部时，主动切煤气。个别风口见黑时，风口处煤气产出量减少，炉顶煤气存在大量的氮气，将影响煤气质量。5、几点想法5.1下次停炉降料面，可适当推迟切煤气的时间，当料面到达炉腹下部时，再切煤气。一方面，高压条件下节省停炉时间，另一方面，回收部分煤气经济且环保，减少污染。5.2减轻其中任一个放散阀的配重到正常的80%，当顶压波动剧烈时，可自动开启放散，达到释放炉内压力的作用。5.3发挥雷达探尺的作用，单一的靠混合煤气的成分来判断料线的位置不够科学，2者应结合起来。5.4改善煤气取样的方法，适当给气囊做保温，降低煤气成分的误差。5.5当顶温升高，打水控制不住时，可适量开气密箱氮气（根据承钢经验可以降低顶温50左