吳強 劉晶波
（重慶鋼鐵股份有限公司）
摘 要：重慶鋼鐵煉鐵廠4座高爐自2009年陸續(xù)投產(chǎn)，從2013年至今已進行了8次空料線打水停爐，停爐期間最大限度的保持了煤氣回收，爐料進入爐腹時將煤氣放散，全過程零爆震，實現(xiàn)了安全、環(huán)保停爐的基本要求。在歷次停爐之前，我廠通過制定詳細的停爐方案、應急預案，預休風過程中對停爐所需的設備進行改造，確保了停爐工作的順利進行，從中，我們也總結出了一套適合我廠較為成熟的停爐經(jīng)驗。
關鍵詞：高爐；停爐
前言
高爐停爐可分為物料填充停爐和空料線打水停爐兩種方法，其中物料填充法是在高爐停爐時停止上礦石，當料線下降時用石灰石、碎焦、或高爐爐渣等填充上部空出的空間，這種停爐方法相對安全，但停爐后要清除填充物，浪費人力物力。另一種停爐方法是空料線打水法，即在停爐過程中爐頂不再加料，隨著料面的下降爐頂溫度逐漸升高，采取在爐頂打水的方式降溫，該方法需要注意料面下降過程中溫度和煤氣成份的變化，避免引發(fā)煤氣爆震，造成設備事故和人身傷害事故。
2. 高爐空料線停爐概況
重慶鋼鐵現(xiàn)有4座高爐，其中一號、二號、三號高爐爐容均為2500m3，四號高爐爐容1750m3。按照公司安排，自2013年至2021年共進行了8次停爐，其中4次為產(chǎn)能調整，其余4次為2020年高爐中修，具體停爐時間詳見表1。
在歷次停爐之前，技術人員均制定了詳細的停爐方案、應急預案，對停爐前爐料的使用和預休風過程中對設備的改造做了詳細的要求，確保了停爐工作的順利進行。該8次停爐均采用空料線打水的方式，最大限度保持了煤氣回收，全過程零爆震，實現(xiàn)了安全、環(huán)保停爐的基本要求。
在重鋼環(huán)保搬遷前的老廠區(qū)，由于檢測手段不完善，停爐時為了保證安全，對煤氣全過程放散，造成了資源浪費和環(huán)境污染。重鋼環(huán)保搬遷后，高爐煤氣回收系統(tǒng)及公司能控煤氣管網(wǎng)均實現(xiàn)了溫度、壓力、流量、O?濃度的遠程監(jiān)控和閘閥的遠程控制，保證了煤氣管網(wǎng)的相對安全。高爐的荒煤氣管道上也安裝了煤氣在線實時分析系統(tǒng)，煤氣成份能夠快速的顯示在主控畫面上，技術中心也能夠在煤氣取樣后一刻鐘左右分析出煤氣成份。先進的技術，為停爐時高爐煤氣最大限度的回收創(chuàng)造了有利條件。
3. 停爐的準備工作
3.1 洗爐進程
為了減少爐身中下部及爐缸的粘結物，在高爐停爐前根據(jù)爐身粘結情況，采取了數(shù)日的洗爐措施，包括加入適量的錳礦、螢石洗爐和停用釩鈦料。表2引用了2021年7月四高爐停爐前的洗爐進程及用料情況。
3.2 輔助打水槍的安裝
采用空料線打水停爐，打水的能力和霧化效果對停爐至關重要。重慶鋼鐵每座高爐爐頂沿爐喉圓周方向均設置有8支霧化噴頭，實際打水能力120m3/h左右，可滿足日常生產(chǎn)需求，但停爐時高爐不再上料，隨著料面的下降，爐內熱量逐漸集中并且溫度逐漸升高，現(xiàn)有的霧化設備無法滿足瞬時160～200m3/h的打水要求。因此，在保持現(xiàn)有爐頂霧化設備不動的基礎上，額外增加了3～4支以DN40mm鋼管制作的輔助打水槍，以滿足停爐所需的水量，輔助打水槍安裝在新制作的簡易道門之上，包括點火道門、休風道門、人孔道門、十字測溫法蘭蓋等，使用簡易道門避免了對原道門開孔的破壞。霧化用水從風口平臺中壓水包引出，與備用軟水合并后引至爐頂大平臺。新增加的輔助打水槍除了要有足夠的打水能力外，還要有良好的霧化效果，嚴禁成股流下，避免水流與爐內炙熱的高溫爐料大量接觸發(fā)生爆震。新增加的打水槍每支槍帶有2個DN25mm的螺旋霧化噴頭，由此可以合計增加6~8個霧化噴頭，合計增加打水量40～80m3/h，所有霧化噴頭力求均勻分布于爐喉斷面。
預休風時，對原設計的8支打水裝置和新增加的打水槍要經(jīng)過現(xiàn)場試噴，確認流量效果、霧化效果均達到停爐要求。
3.3 煤氣檢測的改造
正常生產(chǎn)中，高爐的煤氣人工取樣孔和煤氣在線分析取樣點，設置在重力除塵器與凈化布袋除塵器的荒煤氣管道之上，停爐的末期，煤氣成份不合格不再回收時，將導致煤氣無法在線檢測成份。為此，煉鐵廠在預休風時將人工取樣點設置在爐頂上升管的壓力檢測孔，再引出至爐前通風的非工作區(qū)。同時為了保證煤氣分析的即時性，技術中心也將分析設備搬至高爐中控室，實現(xiàn)了每30min取檢一次樣的基本要求。改造過程中，煤氣的實時在線分析涉及的H?成份檢測量程日常只能滿足0%～5%的生產(chǎn)需要，為了保證停爐的安全，將H2檢測量程調整為0%～20%，以確保H?含量發(fā)生波動超出規(guī)定值時仍有檢測能力。
煤氣檢測的在線分析與人工取樣分析構成雙保險，確保了停爐時煤氣回收的相對安全。
3.4 其它準備工作
停爐前，為了給降料面工作爭取充足時間，高爐進行預降料面，將料線提前空至7～9m；在預休風檢修時，加40t蓋面焦；檢修過程中，將長探尺改成26m，爐頂雷達探尺進行校準，將開口機角度提升至最大，安全消防在高爐周邊路口警界。
各項準備工作就位，為高爐停爐和煤氣放散提供了安全保障。
4. 停爐過程的控制
停爐過程仍以2021年7月四高爐停爐為例，由于該次停爐并非中修，因此未放殘鐵。停爐的過程概況如下：
4.1 停爐概況
2021年7月15日15:26四高爐復風，23:30進行煤氣放散，至16日3:45左右1#、10#、12#、21#風口開始吹空，5:00左右風口全部吹空，5:59休風完成停爐。整個降料面過程共計用時14h33min。
4.2 風量、打水量控制
四高爐預休風時，機械探尺實測料線空至8.5m。7月15日15:26復風開始降料面，煤氣初期全部回收，因爐頂溫度很快達到350℃的規(guī)定上限，將新增的輔助打水槍處于常開狀態(tài)，根據(jù)實際情況酌情調整開度，用爐頂霧化設備自動控制打水量，以降低爐頂溫度。初期風量2500Nm3/min，5h后隨著爐頂溫度的升高，減風至2000Nm3/min，23:30爐頂切斷煤氣后控制風量1700Nm3/min。本次停爐共消耗風量171.81萬m3，累計打水816.4m3。操作風量、打水量、頂溫的參數(shù)見表3，停爐過程中風量、風壓、風溫、頂壓控制趨勢見圖2。
4.3 煤氣的檢測
停爐前期，煤氣全部回收進入管網(wǎng)，成份必須受控。經(jīng)公司各相關單位的配合，每30mim取一次樣進行分析，將人工取樣結果和高爐的實時在線結果進行對比，確保H?和O?成份合格。取樣時，由于18:30的樣品有N?混入導致結果出現(xiàn)偏差，后續(xù)及時進行了糾正。在21:00，雷達探尺顯示料線17.0m，判斷料線已逐步進入爐腰下部，22:00料線17.7m，同時煤氣成份中CO2百分含量出現(xiàn)拐點，結合耗風計算大致判斷料面已進入爐腹，23:30打開爐頂放散閥，切斷煤氣。從高爐復風開始至切煤氣為止，共計持續(xù)時間約8h，之后高爐煤氣放散，直至停爐。停爐期間煤氣H?和CO?成份的趨勢見圖3。
4.4 渣鐵的排放
四高爐復風后，共計出鐵2次，為保證渣鐵排放干凈，兩次出鐵均使用大鉆頭，第2次出鐵采取并口放鐵，總計放鐵307.8t，考慮高爐爐缸侵蝕不深，且與此前預休風時根據(jù)爐內剩余爐料計算得出的320t的理論鐵量較為接近，因此可以判斷兩次出鐵基本出凈。復風后兩次出鐵詳見表4。
4.5 停爐的效果
四高爐停爐降料面，共計消耗風量171.81萬m3，共打水816.4m3，累計回收煤氣8h4min，減少煤氣排放151萬m3左右，達到了安全、有序、經(jīng)濟、環(huán)保的基本要求。
整個降料面過程中，依靠雷達探尺和3#長探尺、煤氣的人工取樣和實時在線分析，加上耗風量等綜合方法判斷料面的位置，掌握煤氣成份，為安全停爐提供了技術支持。整個停爐過程順利，壓量關系控制較好，爐內無爆震，風口無燒損、無灌渣。最后一爐鐵水出完，料面下降，大部分風口見空，從爐頂?shù)募t外成像觀察，能清晰看到料面已降到風口位置，所有風口小套和爐內的中心堆包清晰可見。
5. 總結
（1）停爐前的預降料面以及復風后降料面的過程中，爐頂溫度大部分時間控制在350℃以內，沒有發(fā)生一次爆震，說明我們的爐頂噴霧、臨時打水槍的能力和效果能滿足降料面全過程的需要，同時爐內壓量控制、風量控制比較合理。
（2）由于檢測手段的不斷完善，為安全停爐提供了有效保障，延長了煤氣的回收時間。從復風開始進行測算，四高爐回收的煤氣量占發(fā)生總量的63.7%左右，相對于我廠之前55%左右的煤氣回收已有進步。
（3）停爐過程中，對煤氣已經(jīng)最大限度的進行回收，有效減少了空氣的污染和煙塵飄散。煤氣回收過程中，適當提高頂壓可以有效利用TRT余壓發(fā)電產(chǎn)生的效益。
（4）最后一爐鐵適當帶壓出鐵，有助于渣鐵排凈，可以減少后續(xù)扒爐的工作量。
