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新钢10号高炉炉墙结厚的处理及操作优化

时间:2019-06-03 14:12来源:新余钢铁集团有限公司 作者:古勇合 周龙文 点击:
  • 摘  要  本文对处理新钢10号高炉炉墙结厚、优化操作实践进行了总结。通过气流冲刷及热洗法等措施逐步恢复操作炉型,同时在原燃料质量波动较大的情况下,不断优化操作制度,保证了炉况的稳定顺行,各项经济技术指标逐步得到优化。

    关键词  大型高炉  炉墙结厚  操作炉型


    1  前言

    新钢10号高炉(2500m3)开炉投产于2009年11月8日。设备采用了串罐无料钟炉顶和陶瓷杯炉底炉缸结构,炉体采用联合软水密闭冷却及薄内衬冷却壁,配备明特法+备用干渣坑渣处理工艺等。近年来,在入炉原燃料质量不断劣化的情况下,通过不断优化操作制度,并通过技术创新,在低品质炉料条件下成功取消中心加焦冶炼,技术指标不断改善,更是在2015年初创造了入炉品位56.15%,燃料比496kg/t的佳绩。到2015年5月份以后,高炉逐步出现炉身各段温度降低,炉料下降不均匀,两探尺出现打横且偏差大等结厚特征。虽与行业其他高炉[1-3]相比,10号高炉结厚程度轻,影响小,但仍使得高炉稳定性减弱,燃料比上升。直到2016年8月份,通过气流冲刷及热洗炉等方法,炉墙结厚得到有效处理,高炉操作炉型逐步趋稳,各项技术积极指标也得到优化。

    2  炉墙结厚征兆

    自2015年4月高炉检修复风后,除表观上的顺行较差,稳定性降低外,5月3日出现主导气流减弱,一度出现通过炉内成像看不到,十字测温中心点5月15日前只有约100℃且边缘指数在0.85至1.05之间。高炉炉体温度也开始出现异常,主要表现为“上凉”,即炉身中上部各段温度呈下降趋势(表1),而中下部平稳。由于主导气流弱,中心温度低,其造成了炉腰、炉身下部温度分布不均,局部温度过低导致结厚,并且造成锌在炉墙大量富集,炉墙上部结厚。7月5日休风打开人孔观察,东北面炉喉缸砖下沿结厚6#~25#风口方向,顶部最厚位于1#风口上方,厚处达300mm以上,上接炉喉钢砖下沿。所以从炉身温度下降趋势可以看出结厚起点是第八段第九点附近,即1#风口上方,属于上部结厚。为稳定炉况,采取了一系列措施引导主导气流:料线由1.2m调整为1.4m,于5月8日增大矿、焦0.3°,后5月14日再次增加矿、焦0.7°,高炉逐步趋稳,但结厚未彻底清除。

    3  炉墙结厚原因

    3.1  原燃料质量波动

    (1)碱金属、锌负荷高

    随着高炉入炉品位的降低,相应的有害元素负荷上升,其中对高炉稳定顺行影响较大的主要是碱金属和锌负荷。其在高炉内形成恶性循环和累积,劣化入炉原燃料质量,恶化软熔带透气性,是高炉结厚的重要原因。近年来,虽对其重视程度有所增加,但考虑到成本因素,入炉原燃料的碱负荷和锌负荷也未有明显改善,特别是锌负荷仍偏高(国标GB-50427-2008规定锌金属负荷≤0.15kg/tFe)。

    (2)焦炭及烧结矿质量波动

    10号高炉常用的用焦结构为:60%的6.0米干熄焦+30%的4.3米干熄焦+10%的外购焦,6米干熄焦质量的稳定对10号高炉的稳定顺行至关重要。长期以来,新钢自产焦炭质量与行业及周边高炉用焦质量存在较大差距。此次检修前,6.0m焦炭质量劣化,水熄焦率增加,冷强度下降,M10最高 8.9%,入炉粉末增加,致使复风后主导气流减弱,炉温波动大,软熔带剧烈波动,炉缸工作活化慢,易造成结厚。

    除6米自产焦炭外,10号高炉的稳定顺行受烧结矿质量影响较大。长期以来,10号高炉高配比的烧结用料结构在行业独树一帜,其充分发挥了高碱度烧结矿强度高、还原性好的优势,弥补了焦炭质量差导致的炉缸透气透液性的不足,这是保证10号高炉炉况长期稳定顺行的重要因素。而5月份烧结矿质量存在波动,特别是碱度的波动,这对我厂高炉煤气流及炉温的稳定影响较大,也是高炉结厚一大原因。

    3.2  冷却设备破损

    高炉冷却设备的寿命是决定高炉寿命的最关键因素。日常生产中,10号高炉调整冷却强度的措施主要有:一是调整冷却水量,二是调整冷却水温,而如果某一段位置出现冷却强度过大或过小结厚时,无论是调整进水量还是水温,都不能单独调整某一局部位置,且一旦冷却壁损坏甚至漏水,易造成冷却不均匀而结厚。开炉以来,10号高炉损坏冷却壁情况如下:第四段共34根,约20%,5段共5根,7段1根,8段1根,从损坏周向分布来看,损坏集中在南面,按顺时针20#至1#风口之间。冷却壁周向破损不均匀,造成周向冷却强度不一致,渣皮形成差异最终导致操作炉型周向差异,南面渣皮薄且稳定性差,相对于北面炉腹角小,而北面渣皮厚炉腹角大,边缘气流易发展,使得软熔带位置波动而结厚。

    3.3  高炉操作方针制约

    10号高炉自2014年10月份采取“放边”操作取消中心加焦冶炼以来,高炉稳定性明显增强,但结合自身及行业经验发现,取消中心加焦的高炉往往易发生结厚。分析认为是高炉碱金属及锌负荷等有害元素含量增加的情况下,长期边缘强、中心相对较弱的煤气流分布不利于有害元素的排除,这也是武钢高炉不能取消中心加焦冶炼的主要原因[4],且一旦高炉波动,影响其气流分布或者软熔带的上下波动,易造成高炉结厚,若同时原燃料质量存在波动,则结厚不易完全清除。此外,10号高炉喷煤管路分配不均导致的喷煤偏析一直存在,致使南北两面煤气流分布不均匀,一旦受其他原因导致高炉炉况波动,喷煤不均匀的不利影响将加重高炉煤气流的不均匀和铁口温度偏差,不利于处理高炉结厚。

    4  处理措施

    4.1  气流冲刷

    由于结厚程度相对较轻,10号高炉首选的结厚处理方法是煤气流冲刷。在上部装料制度上,采取在稳定中心主导气流的基础上,进一步疏松边缘的装料制度,布料矩阵为:C87654(33321)O8765(3332)→C87654(23331)O8765(2333),根据效果适当向内缩小矿、焦角,适当减小角差,缩小矿批,发展中心兼顾边缘气流,同时,适当减轻负荷,控制煤比130~140 kg/t,保持较大风量4800~4840m3/min,顶压维持略低水平:225~230KPa,以提高煤气流速,有利于排锌。受原燃料质量波动等原因影响,气流冲刷处理10号高炉结厚有作用,但效果不佳。

    4.2  热洗

        净焦热洗对处理炉身结厚有一定的效果,也是较常用的方法,但要控制较高炉温,一方面增加能耗,另一方面,造成风口甚至二套烧坏的几率增加,甚至造成反复休风,故在结厚不严重的情况下热洗法不是首选。10号高炉在试图利用煤气流冲刷处理结厚效果不明显的情况下,2016年8月10日,高炉休风504min更换小套,此时,面临6米自产焦故障,干熄焦率低至12%,高炉复风后炉况出现较大波动,物理热起不来,炉温长期处于下限。为提炉温稳炉况,高炉两天内加入近200t净焦,期间伴随着高炉边缘频繁掉渣皮,炉身上部各段温度也缓慢上升,这表明高炉结厚部位大面积脱落。高炉在此后的几天内也维持相对较高的炉温,一是为解决因掉渣皮导致的炉缸亏热,二是彻底清除高炉上部结厚。在炉况逐步趋稳后,结厚特征也在逐步消失,11月份计划检修打开炉顶人孔观察,炉喉下部结厚已彻底清除。

    5  操作优化

    5.1  加强原燃料管理,降低入炉粉末

    受低成本冶炼要求的制约,高炉入炉原燃料质量很难有大的改善,因此稳定原燃料质量、优化用料结构、加强原燃料管理成为首选。烧结矿在10号高炉用料结构中所占比重大,同时是碱金属和锌负荷的主要来源(占碱金属负荷的60%、锌负荷的90%左右),在日常生产中,要做好半仓上料,提高筛分效率,努力将入炉粉末控制在最小值,以降低炉料表面积,减少锌蒸汽的吸附,从而促进锌排出高炉。

    5.2  稳定操作制度,防止炉身黏结

    稳定基本的操作制度,尽量维持中心和边缘两股气流的长期稳定,保证炉缸热量储备充足,维持良好的渣铁流动性。减少炉温波动,[Si]:0.4~0.5%,物理热1500℃~1520℃,以确保炉缸有充沛的热量基础;控制相对较低的炉渣碱度(1.2~1.25)以降低炉渣粘度,以改善高炉下部的透气性和透液性,若渣中Al2O3偏高时,二元碱度控制在上限。

    5.3  强化冷却设备的监控和维护

    冷却壁破损易造成炉墙结厚、结瘤,是高炉炉型管理中的重点,10号高炉受“一罐制”影响,单次系统检修期间的休风时间常达4-5天,这在行业内也是少见的。日常操作中要加强对冷却设备的检查,依据煤气中氢气含量、铁口煤气火、风口中小套有无水等变化及时判断是否漏水,漏水设备及时处理,特别要严防休风期间向炉内漏水,在限氧控产情况下,适当提高进水温度,但必须兼顾炉缸冷却。    

    6  结语

    (1)热洗炉配合边缘煤气流冲刷是处理炉墙结厚的有效手段。

    (2)高炉结厚重在预防,特别是在取消中心加焦冶炼,边缘相对疏松的情况下,要稳定原燃料质量以稳定炉温和煤气流分布。

    (3)不断优化操作制度,要因“料”制宜,强化“粗料细作”理念,稳定合理的操作炉型,才能保证低品质炉料条件下的高炉长期稳定顺行,实现稳产低耗。

    7  参考文献

    [1]王平,舒文虎等.武钢5号高炉炉身结厚的处理及操作优化[J].炼铁.2013,32(2):38-41.

    [2]李仁生,赵仕清等.重钢2500m3高炉炉墙结厚的处理及预防[J].炼铁.2014,33(5):17-22.

    [3]李晓东,李淼.昆钢2500m3高炉炉墙结厚的原因与预防[J].炼铁.2016,35(1):33-36.

    [4]蔡合,章铭明.中心加焦技术在武钢的应用[J].钢铁研究.2015,43(6):56-58.

    (责任编辑:zgltw)
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