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通鋼3號高爐爐缸側壁溫度升高應對措施與實踐

時間:2021-01-18 09:53來源:第十二屆全國煉鐵系統高 作者:zgltw 點擊:
李 楊 王德軍 趙 晗 高哲龍 宋小龍 (通化鋼鐵公司煉鐵事業部) 摘 要 針對爐缸側壁溫度偏高問題,課題組自2016年7月開始通過采取鈦礦護爐、增加冷卻強度、堵高溫區對應的風口等措
  • 李  楊  王德軍  趙  晗  高哲龍  宋小龍

    (通化鋼鐵公司煉鐵事業部)


    摘  要  針對爐缸側壁溫度偏高問題,課題組自2016年7月開始通過采取鈦礦護爐、增加冷卻強度、堵高溫區對應的風口等措施,解決了由于側壁溫度偏高給高爐安全生產帶來的威脅,高爐操作參數處于高水平運行,日產穩定在5600-5800噸,取得經濟效益1670萬元。

    關鍵詞  鈦礦護爐  冷卻強度  參數調整 穩定 實踐


    近幾年國內高爐爐缸燒穿事故頻發,給企業帶來巨大的經濟和生命財產損失,鋼鐵企業對高爐爐缸的日常護理以及重視程度不斷在提高。通鋼煉鐵廠3號高爐為通鋼第二座大型高爐,有效爐容2680m3,2014年7月12日點火開爐,到2016年6月爐缸一層側壁溫度點T1107-11、T1107-13、T1107-15電偶溫度值呈快速上升趨勢,其中T1107-13點溫度最高時達到604℃,已經威脅到高爐安全生產。

    1  研究的目的和意義

    通鋼3號高爐于2014年7月投產,投產后高爐生產穩定順行,2016年6月爐缸側壁溫度快速升高,最高達到600℃以上,參照最近幾年國內幾家鐵廠爐缸燒穿事故, 3號高爐爐缸隨時有燒穿的可能,保證3號高爐安全生產是通鋼經營的關鍵,為此我廠組織相關專業技術人員進行研討,制定措施盡快把爐缸側壁溫度降到200℃左右,保證爐缸側壁溫度穩定在200-300℃之間運行,在整個控制過程中要把產量損失降到最低。

    2  研究的方法和步驟

    為了能夠快速有效的降低側壁溫度,為高爐創造一個安全穩定的生產環境,根據自身切實環境制定一套系統的措施:

    (1)對爐缸測溫電偶進行全面系統的校對,確保監測手段的準確性。

    (2)對高爐爐缸高溫區域,采用爐缸壓漿方法確認是否是是由于竄煤氣引起側壁溫度大幅度上升。

    (3)提高焦炭質量,保持爐缸活躍,改善中心死料柱的透液性以及降低鐵水環流的不利影響。            

    (4)將高溫區域的風口面積調小,減少邊緣鐵水的沖刷。

    (5)加強日常鐵口圍爐工作,保證鐵口深度達到3200mm。

    (6)加強對高溫區域的水溫差及熱流強度的監測,如有大幅度的上升及時果斷處理。

    (7)嚴格控制生鐵含[Si]0.45-0.5%、生鐵含[S]小于0.03%,適當增加鐵水粘度,以減小鐵水對爐缸的沖刷同時保證石墨碳的沉積。

    (8)入爐鈦礦進行護爐,保證鐵水[Ti]含量達到規定值,已達到護爐的目的,保證護爐效果。

    (9)加強高溫區域的冷卻強度,對熱流強度高的部位,改工業高壓水。

    (10)當側壁溫度持續升高,降低高爐冶煉強度,堵高溫區域對應的上方風口。

    (11)加大看水工的日常管理工作,加強對高溫區域處爐皮的測溫工作。

    3  研究過程和結果

    3.1  爐缸側壁溫度的演變過程

    3.1.1  爐缸側壁溫度第一次演變(2016年6月-2016年8月)

    2016年6月份的中下旬爐缸一層,標高7.795m處1107-11、1107-13、1107-15的熱電偶(插入深度300mm)溫度整體出現升高的趨勢,其中1107-13溫度點在2016年7月份開始上升的幅度顯著加劇,2016年8月7日溫度最高達到604℃,同時爐缸熱流強度監測系統對應的冷卻壁的熱流強度也明顯升高。

    3.1.2  爐缸側壁溫度第二次演變(2017年2月-2017年5月)

    2017年的2月份爐缸一層,標高7.795m處3個插入深度為300mm電偶點再次出現升高的趨勢,其中爐缸一層側壁內環最高點(1107-13)溫度5月1日最高達到578℃,同位置的外環1107-14(插入深度500mm)達到375℃。

    3.2  實施措施與效果

    3.2.1  第一階段護爐措施

    (1)爐缸電偶校對及壓漿

    2016年5月4日定修時,首先對爐缸電偶進行系統的校對,校對結果無異常,同時對爐缸壓漿,共灌入6噸炭質灌漿料;2016年7月20日定修時,再次對爐缸壓漿,新開了10個灌漿孔,同時對5月4日所開灌漿孔全部重新灌漿,此次壓漿效果不好,只灌入2.4噸料。這兩次壓漿后效果不理想,爐缸側壁高溫點溫度仍繼續上升,兩次灌漿具體情況如下:

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    根據爐缸壓漿后效果以及爐缸側壁溫度電偶的校對結果分析引起爐缸側壁上升原因為爐缸碳磚被侵蝕,故進一步采取護爐措施。

    (2)堵爐缸側壁溫度高區域上方風口

    2016年7月中旬爐缸側壁溫度逐步升高,2016年7月20日定修時,堵高溫點部位上方的17#、18#風口,8月7日四點班T1107-13點溫度最高升至604℃,休風堵18-20#風口,期間高爐控制冶煉強度及冶煉參數,熱風壓力小于360kPa;爐溫0.5-0.6%;頂壓200kPa;富氧小于2000m3/h,日產控制在5000噸以下,8月7日以后,風壓控制小于300kPa,日產控制在4000噸以內(具體參數見表1),8月12日計劃檢修,復風開17#風口。隨側壁溫度繼續下降,8月19日開20#風口,8月25日開18#風口,8月26日開19#風口,至此3號高爐全風口工作。

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    7月中旬至8月生鐵日產趨勢圖

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    爐逐步強化,鐵中含鈦量控制在0.15%,8月28日停吃鈦礦。

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    (4)高溫區域冷卻壁改高壓工業水,加大冷卻水量,強化冷卻

    2016年8月12日計劃檢修16小時,將爐缸二段第20塊(5進5出,水管編號為092#-096#)、第21塊(4進4出,水管編號為097#-100#)冷卻壁改為工業水提高冷卻強度,其中096#、097#、100#為二段單獨改工業水,其余6根管因鐵口區及電纜槽排布改為一二段單獨供工業水,共計9根水管,其中094#水管新增流量計一臺。改水后初期供水壓力為400kPa,總流量390m3/h,后逐漸提高供水壓力,至8月16日,供水壓力提高至619kPa,總流量為542m3/h。

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    (5)第一階段護爐效果

    采取一系列護爐措施之后,爐缸側壁溫度上升的勢頭的得到有效的控制且溫度下降到正常范圍之內,高爐冶煉強度、利用系數以及參數指標恢復到正常水平, 爐缸側壁溫度變化情如下:

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    3.2.2  第二階段護爐措施

    (1)增加鈦礦入爐量

    進入2017年4月高爐爐缸側壁溫度再次出現大幅度上升的趨勢時引起我們的高度重視,故經研究決定逐步增加入爐的鈦礦量,最高達到每批3.5噸,控制鐵水含[Ti]平均在0.20%以上,隨著側壁溫度的降低逐漸減少鈦礦入爐量但鐵水中鈦含量必須保證0.08%以上。

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    (2)再次降低冶煉強度

    2017年5月1日爐缸側壁溫度1107-13點溫度達到572℃, 利用5月4日高爐定修,堵與1107-13點相對應的上方17#、18#、19#風口,風口面積由0.3561m3/min縮小至0.3290m3/min,期間控制風量、氧量以及高爐產量,5月22日1107-13點溫度下降至433℃,開19#風口,風口面積由0.3290m3/min擴至0.3403 m3/min, 5月31日1107-13點溫度下降至391℃,開18#風口,風口面積由0.3403 m3/min擴至0.3507m3/min,隨著側壁溫度的下降,6月18日開17#風口,風口全部打開后,高爐的各項冶煉參數逐漸恢復到正常。

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    (3)進一步增強爐缸冷卻強度

    2017年4月20日通過增加一臺工業水泵,將工業水流量由原來的560m3/h提升到660m3/h,水壓由0.60MPa提升到0.74MPa,單管流速由原來的5.37m/s提高到6.33m/s;4月21日進一步增加工業水流量和壓力,工業水流量達到675 m3/h,單管流速提高到6.48 m/s,同時將工業水進水溫度由原來的31.5℃降低到18.2℃,進一步加強了冷卻強度。

    (4)第二階段護爐效果

    高爐自4月份開始逐漸增加鈦礦入爐量,同時適當控制冶煉強度及操作參數,但效果不明顯,4月下旬開始進一步增強了高溫區域的冷卻強度,5月份高爐通過堵高溫區域的風口大幅度降低冶煉強度,側壁溫度得到了有效的控制并且下降到安全范圍之內。溫度具體變化趨勢如圖所示:

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    4  技術創新點

    (1)當爐缸側壁溫度超過300℃時,生鐵含Si量控制在0.45-0.55%,鐵水含S量小于0.03%,鐵水含Ti量控制0.15-0.20%,鐵水溫度不低于1470℃,保證鐵水有足夠的溫度、增加鐵水粘度提高護爐效果。

    (2)當爐缸側壁溫度超過550℃時,休風堵該部位上方2-3個風口,同時降低冶煉強度20%,快速降低爐缸側壁溫度,當側壁溫度降到250℃以下后,說明該部位TiC、TiN以及連接固溶體Ti(CN)已經形成一定厚度,對爐缸已經形成保護,防止爐缸堆積應該陸續開風口、提高冶煉強度,逐漸恢復冶煉參數。

    (3)當爐缸側壁溫度超過550℃時,說明鐵水已經滲透到離冷卻壁較近部位,高爐需要長期入爐鈦礦,同時裝料制度要發展中心為主,減少鐵水環流,緩解鐵水沖刷爐缸側壁,杜絕爐缸燒穿事故。

    5  結論

    (1)2016年5月4日、7月20日兩次爐缸壓漿效果不理想,壓漿后溫度仍然持上升,說明側壁溫度升高不是爐缸竄氣影響。

    (2)進入2016年8月份后,集中采取多種護爐措施:7月30日入爐鈦礦;控制產量不超過4000噸;8月7日休風堵18-20#風口(此時共堵了4個風口);8月12日將20#、21#冷卻壁水管改為工業強化冷卻。通過上述多項措施的采取,從8月8日開始,側壁溫度開始下降,從8月18日開始,爐缸側壁溫度進入快速下降的趨勢,但進入2017年4月側壁溫度再次大幅度上升,高爐繼續入爐鈦礦;控制產量4400噸;4月22日進一步強化工業水冷卻;5月4日休風堵18-19#風口,5月18日后側壁溫度開始出現快速下降趨勢,兩次都能夠有效控制側壁溫度,說明入爐鈦礦、加強冷卻強度、堵風口降低冶煉強度相結合效果明顯。

    (3)目前爐缸側壁測溫點T1107-13溫度值穩定在250℃左右,鈦礦繼續入爐、爐缸高溫區繼續強化冷卻、風口已全部打開,高爐操作參數處于高水平運行,日產穩定在5600-5800噸,同時要重點關注測溫點的趨勢,防止側壁溫度再次出現大幅度反彈。


    (責任編輯:zgltw)
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