摘  要  本文从降料面前的准备，降料面过程操作及参数控制等方面对昆钢2 500 m³高炉空料线停炉进行总结，为昆钢高炉空料线停炉操作积累经验，提供借鉴。

关键词  高炉  空料线打水  停炉  实践

1  前言

昆钢2 500 m³高炉，2012年6月26日投产，高径比Hu／D=2．25，设有30个风口，3个铁口，两个矩形出铁场，改进型INBA渣处理系统，4座改进型高效顶燃式硅砖热风炉，采用新型并罐无料钟炉顶设备，1把机械探尺，2把雷达探尺，配备联合软水密闭循环系统，重力、旋风、干法布袋除尘，调压阀组加TRT顶压调控等技术，设计一代炉役15年。目前，炉墙已经严重侵蚀，炉墙温度偏高，9段冷却壁平均温度从2020年初的145 ℃逐步升高到177 ℃，已有3块3个水道损坏，制约着生产指标的改善及高炉一代炉役寿命。为达到高炉长寿、高产、低耗、优质的目的，决定于2021年1月28日采用空料线降料面的方式实施停炉，对高炉内衬炉缸风口带以上进行喷涂修复工作。

2  降料面停炉

2.1降料面前准备工作

（1）炉顶洒水系统。鉴于以前空料线停炉时，炉顶洒水系统出水量不可控，控制不精确和雾化不充分等问题，特意引进武汉蓝格能源高炉喷雾降温系统V4.0，并于2020年9月份的计划检修过程中安装到位。经过测试，该系统单支洒水枪的内径为50 mm，洒水量可达到20 m³/h，设置8根洒水枪，洒水总量可3达到160 m³/h，其工作模式可分为自动和手动两种方式，此套洒水系统实际使用中能达到降料面中最大用水量需求和炉顶洒水均匀雾化，炉顶温度稳定可控，操作灵活精确等要求。在停炉前检查确认每支洒水枪控制阀门及流量计，各枪洒水量可控、可视，控制精确、灵活。各洒水枪与上升管相对位置见图1（图中①②③④点分别对应炉顶四根上升管）。

①、②、③、④分别对应炉顶的四根上升管为位置

图1  各洒水枪与上升管相对位置

（2）原燃料方面。停炉前为保证炉况顺行，炉墙干净无粘结，炉缸工作均匀活跃无堆积，停炉前10～15天及开炉初期使用相对较好的原燃料。1月24日停用劣质焦，启用质量达标的焦炭，以提高焦炭质量；用料结构方面，使用不含钒钛矿的特制球团矿，并于1月26日调整炉料结构为“烧结矿+特制球团矿+南非块矿”，以降低TiO₂含量，Ti负荷从之前的10.2 kg/t,降低到停炉前7.2 kg/t。停炉前准备熔剂：白云石100 t，硅石100 t，以备开炉时使用；停炉前一天，准备20 t水渣到槽下废钢堆场，用于停炉后中心焦堆扒平以后从炉顶布到炉内覆盖焦炭。

（3）设备方面。停炉前检查确认水泵房生产水循环系统，保证停炉期间设备、管道、阀门、水压水量运行正常，水压、水量在要求范围内。检查确认煤气取样点阀门是否开关灵活、可靠，管道是否畅通，保证停炉时煤气取样正常。检查确认高炉计器仪表，特别是炉顶温度、炉顶压力、冷风流量、热风温度是否准确可靠，保证停炉时高炉计器仪表准确可靠。停炉前一天，将1^#、3^#开口机角度提到最大角度，便于放净渣铁。

（4）技术方面。停炉前收集2 500 m³高炉各项生产参数，尤其是全焦冶炼情况下的吨焦耗风量的确定，查阅统计2018年降料面的数据，修正后的吨焦耗风量为：2 584 m³/t；统计停炉前三个月的平均吨焦耗风量为：2 565 m³/t；根据停炉时的原燃料条件，计算的吨焦耗风量为：（1 000×0.978×0.847×0.7×0.933）÷0.21﹦2 576 m³/t，三个值都较为接近，吨焦耗风量基本在这范围；而全焦冶炼情况下的吨焦耗风量实际值略大于理论计算值，为了计算方便这次降料面吨焦耗风量取值2 600 m³/t，用于降料面过程中的理论计算。

（5）安全环保方面。停炉前会审通过了《安宁公司新区2 500 m³高炉停、开炉方案》，方案中制定了详细的安全应急预案和环保要求，如降料面过程中出现爆震必须减风到位，减水到不爆震为止，但水量不准减为零；准备好救护车、消防车各一辆及相应配备人员，随时待命；降料面过程中会产生粉尘、噪音，必须备案，并通过报纸、微信公众号等官方渠道向社会进行公示，并在降料面过程中当噪声、粉尘排放情况超出规定范围必须减风控制等。

2.2降料面前的炉况调整

（1）1月18日休风更换3个漏水小套，同时将9段冷却壁的A28、B20、A20、B24进行水路跳接，消除降料面前高炉漏水带来的炉况波动隐患，从膨胀罐液位变化情况看，漏水确实已消除。

（2）一方面为了降低炉渣碱度，最大限度的对炉墙粘结物进行清洗；另一方面为了腾空“废钢斗”以便停炉后装水渣，从1月21日开始使用硅石，到停炉前共加硅石13.7 t，同时23日改矩阵为，适当加强边缘气流，进一步对炉墙粘结物进行清洗。从水温差频繁波动情况（炉身9段冷却壁平均温度变化为：145 ℃ → 181 ℃ → 131 ℃ → 168 ℃ → 221 ℃）和渣中Al₂O₃最低10.86 %上升到最高的12.01 %可以得出，炉墙粘结物已得到有效清洗。

（3）1月27日捅开所有风口，保持全风口作业，并缩矿批至40 t,退负荷至2.8倍，改配比为“68 %烧结矿+22 %特制球团矿+10 %南非块矿”。适当控制正常炉温于上限，控制正常炉渣碱度于下限；停炉前要求：生铁含[Si]≥0.5 %，物理热﹥1 460 ℃，炉渣碱度控≤1.15倍。严密监控炉墙温度变化，做好冷却水量调整。停炉前加3批盖面焦，共42.9 t，矩阵为。实际停炉前28日，平均生铁含[Si]：0.75 %，铁水温度：1 461 ℃，R₂:1.13倍，达到停炉前要求，盖面焦也按计划加入。停炉前炉况顺行，炉缸工作均匀活跃，各项主要指标都达到计划要求，为此后的降料面提供坚实基础。

2.3降料面

2.3.1降料面过程的参数要求与控制

空料线停炉的关键在于炉顶洒水均匀雾化，炉顶温度稳定可控，炉顶温度控制是否稳定合理将直接影响到炉顶设备、煤气系统安全、煤气回收量多少及降料面时间长短。本次炉顶温度按照280 ℃～350 ℃控制，H₂含量＜6 %，打开放散阀后，炉顶温度控制在350 ℃～400 ℃以内，主要是通过炉顶洒水流量调节、加减风和控风温3种手段实现。

降料面过程中的主要原则：（1）当顶压出现剧烈波动，且频繁出现高压尖峰，或煤气中H₂>12 %，O₂>2 %，CO₂≤18 %中的任意一个指标出现，即停止回收煤气。（2）在无爆震的情况下，尽量使用大风量，随着料面的下降，逐步酌情减风量或降风温控制炉顶温度。（3）降料面前期，前三小时每小时做一次煤气分析，后期每半小时做一次煤气分析。（4）在降料面过程中，若发生爆震炉顶着火，炉墙塌落等现象，要适当减风和调节水量，但不能减风量到零。（5）在降料面过程中，应尽量避免休风，必须休风时，先停打水，后休风。

2.3.2降料面操作

1月28日14：00开始降料面。初期使用风量为4 800 m³/min，风温890 ℃，顶压、压差均为160 kPa，料线3 m。

第一阶段。14:10顶温至300 ℃开始实施炉顶洒水作业，由于炉顶洒水雾化效果良好，且无暴震现象，使用风量基本为全风作业，由于前期计算料线明显快于预计时间，兼顾环保要求，开始逐步减风量，16:45减风量至4 200 m³/min，18:00风量已减到2 800 m³/min，此时料线为17.6 m处于炉身下部位置。

第二阶段。从19:00开始，煤气中 CO₂含量逐渐降至5 %以下，之后逐渐上升，间接还原消失，此时料线为18.4 m，为炉身下部，接近炉腰位置。19:20料线至18.8 m，到达炉腰位置，19:26打开3^#铁口出铁，但由于19:57炉顶打水系统控制气动阀氮气压力低，阀门自动关闭，炉顶洒水不能正常作业，出现顶温高而被迫减风量至1 600 m³/min，之后氮气压力正常，洒水恢复正常。逐步回风量至2 100 m³/min。根据2018年降料面实践经验和安全考虑，20:03切断煤气，全程回收煤气6.05 h，与2018年回收煤气时间相近。

第三阶段。切断煤气后，为了降低噪音污染，风量长时间处于2 300 m³/min左右，风压平稳，无爆震情况，期间03:50为观察风口焦炭情况，短时减风至900 m³/min，风口焦炭多，回风量到2 200 m³/min，并加风温30 ℃至880 ℃，继续降料面。由于后期降料面速度远超过预计时间，加风量至2 350 m³/min，为了增加炉内压力，促进渣铁排放，关炉顶放散1^#，2^#阀。5:20安全休风，料面降至风口中心线以下，中心料堆呈“小馒头”状，比边缘高出700 mm左右，炉墙整体整洁干净。至此，耗时15.43 h，耗风2 629 328 m³，洒水1 458.1 m³的降料面工作顺利结束。降料面后风口带料面情况见图1。

图1  降料面后风口带料面情况

昆钢2 500 m³高炉降料面参数见表1。

表1  昆钢新区2 500 m³高炉降料面参数。

2.3.3降料面过程中出铁，煤气分析和软水流量情况

（1）出铁情况。降料面过程开始后，共出铁4次，14:50第一次开1^#铁口，铁水温度稍欠1 446 ℃，渣铁流动性良好，后续出铁虽然铁水温度不足，但渣铁出净，理论计算铁量为847 t，实际实际出铁900.7 t。降料面过程出铁情况见表2。

表2  降料面过程铁水成分

（2）降料面过程中的煤气变化。从降料面过程中的煤气分析看出，此次降料线过程中CO₂含量符合降料面过程料线与煤气中CO₂变化规律，先降后升，存在拐点4.4 %；H₂含量随着洒水量增加而逐渐增加，最大值3.9 %，小于12 %，O₂含量最大值0.8 %，小于2 %，CO₂最大值12.6 %也满足CO₂≤18 %的规定，这也是降料面能快速、安全、顺利进行的一个重要指标。降料面过程中的煤气变化趋势见表3。

表3  降料面煤气分析情况

（3）降料面过程中的软水流量控制。此次降料面炉墙整体整洁干净，除了停炉前有意对炉墙粘结物进行清洗外，更为关键的是在降料面过程中采用阶梯减水操作。软水流量和水温差有较好的对应关系，所以用水温差曲线反应加减水流量操作，图2反映的是降料面全炉水温差变化情况。在开始降料面前将软水流量减至4 150 m³/h，适当提高水温差，降料面过程中视水温差和料线深度情况，逐步减水至3 550 m³/h，尽可能使炉墙粘结物脱落，水温差瞬时最高至17.8 ℃，后为保护冷却壁逐步加软水至4 000 m³/h，停炉后减至2 650 m³/h。

图2  降料面全炉水温差变化情况

2.4降料面理论计算料线总结

理论计算料线是降料面一个重要的指导依据，准确与否直接影响到降料面的进度。在计算出昆钢2 500 m³高炉料线对应容积后，只需计算腾出容积，就可以得到理论料线。对比两次降料面计算料线和实际停炉后的料线，来修正计算料线的偏差，得到2018年降料面位置修正的数据和2021年降料面位置修正的数据（见表4、表5）。

   表4  2018年降料面位置修正的数据

表5  2021年降料面位置修正的数据

昆钢2 500 m³高炉是第二次降料面到风口，在计算炉内腾出空间时，参照2018年降料面经验数据，以理论吨焦耗风量计算，并在不同部位采用不同的计算方式，其计算结果与料面到达风口的时间延后约1.5 h，主要因素可能是因为此次降料面过程中由于洒水雾化效果好，并没有出现爆震和大块渣皮脱落覆盖在料面上的现象，炉墙渣皮主要在降料面过程中被高温熔化和烧损，导致降料面后期计算料线与实际料线有偏差，也就是说随着料面进入软熔带以下后，吨焦耗风量参数除了提供焦炭消耗，还要有炉墙粘结物的烧损和熔化消耗。

对比2018年、2021年两次降料面的情况，可以看出：在炉腰以上部位理论计算料线和实际料线差别不大；但是炉腰以下部位的计算结果与实际差异偏大，主要是风量系数的选择必须根据是否有爆震、顶温是否稳定而定，目前的数据可作为下次降料面时的经验数据使用。

2.5降料面经验总结

对此次降料面经验总结如下：

（1）此次降料面做到零爆震，主要原因是采用了先进的炉顶洒水设备，使得洒水流量可灵活调节，顶温控制较好，洒水得到充分雾化。

（2）根据炉墙粘结情况提前调整参数进行了洗炉操作，通过降料面过程中阶梯调控水量，和对应水温差加水，洗炉效果好，炉墙整体干净，大大减少了清理的时间和工作量。

（3）不断完善昆钢2 500 m³高炉降料面计算料线经验公式，炉腰以下部分的吨焦耗风量与炉墙粘结物被熔化和烧损有关，风量系数有待进一步验证。此次修正后的风量系数分别是：炉身段取100 %，炉腰段取130 %，炉腹段取140 %，炉腹以下取150 %。

（4）此次降料面停炉时间过长，在各项指标在要求范围内时，应使用大风量，加快降料面进程，为后边喷涂赢取更多时间。

（5）此次降料面过程中，虽然切断煤气时间过早，根据上一次降料面经验，炉内未出现爆震，顶温可控，煤气成分远低于控制要求的情况下切除煤气,待下次降料面在各要求参数在达标情况下，基本可实现降料面停炉煤气全程回收，加快降料面进程，减少环境污染。

 3  结语

    此次空料线降料面停炉的顺利结束，主要是：组织有方，准备工作充分全面、降料面方案科学；操作执行到位，参数控制比较合理，出渣出铁顺利。停炉后查看料面情况，风口回旋区形状可见，料面已降到风口中心线以下，中心料面呈“小馒头”状，比边缘高出700 mm左右，料面表面无渣皮，炉墙整体整洁干净无粘结物，达到了预期的降料面效果。

参考文献

[1] 朱仁良，李军.大型高炉快速安全停炉技术，2007中国钢铁年会论文集.北京：冶金出版社。

[2] 周传典主编.《高炉炼铁生产技术手册》:北京,冶金工业出版社[M].2003:314.