安钢4747m3高炉煤气回收降料面生产实践

赵奕澎 万 雷 赵 颖 魏 波 白耀华

安钢炼铁厂3号高炉（4747m3）是安钢第一座特大型高炉，于2013年3月19日点火投产。2019年4月，高炉开始出现B2、B3段冷却壁损坏并开始向炉内漏水，且冷却壁破损趋势日趋严重，至2020年12月18日停炉，前冷却壁水管共损坏65根。因此3高炉于2020年12月19日-20日实施了休风降料线作业，整个休风降料面耗时1080分钟，成功将料面降至风口，实现了安全、顺利、快速停炉。

1 .停炉前的准备

1.1 停炉前操作控制

停炉前操作思路是确保炉内状态稳定，以稳定炉内煤气流和炉墙为主，在保证风量的同时达到活跃炉缸的目的。预降料面前实现全开风口作业，送风面积为S：0.4837m2，风速275 m/s -280m/s，鼓风动能16000 kgm/s -17000kgm/s。

1.2 停炉料的安排

1.2.1停炉前炉料安排

停炉前36小时减轻焦炭负荷到4.5t/t，配加锰矿（1500kg/p）和萤石(500 kg/p)，改善渣铁流动性和洗炉，降低块矿比例14%，炉温[Si]控制标准为0.4%-0.5%，R2从正常的1.13调整到1.10，物理热控制在1500℃～1510℃。铁水含锰按照0.8%～1.5%控制。

1.2.2休风料安排

高炉风口中心线以上设计容积为3972m3，实际入炉停炉料共分三段，分别为焦炭负荷2.8（14批）、2.5（22批）和3批盖面焦，对应炉内体积为1242m3、2579m3和198m3，第一段负荷料焦比616kg/t，第二段负荷料焦比690kg/t，全炉总焦比为655kg/t。

1.3 停炉前各项工作确认

1.3.1腾空料仓

原计划随着休风料入炉，逐渐腾空槽下所有料仓，按照休风料计划比照降料面时间节点，关注料仓料位的变化。虽然过程严密把控，但未考虑料仓内部由于内部粘接形成了严重死区。由于存料数量大，估算料仓料量存在偏差，导致休风后个别料仓没有腾空，给后续清理料仓增加了工作量。

1.3.2炉顶打水枪设置

（1）更换炉顶原有的12支雾化喷枪，确保减风降料线过程中的炉顶设备打水及雾化正常，有效降低炉顶温度和保护炉顶设备。（2）拆除原有的4支十字测温，更换为新制作的8根雾化式炉顶打水枪。

1.3.3炉内安保气体设计与施工

（1）炉身静压孔改通N2。（2）降料面期间所有煤枪均不拔出，喷煤区域通过煤枪向炉内通N2，根据测算，每小时可以通过38根喷枪向炉内通入5000m3氮气。（3）为进一步降低炉顶温度，在炉顶煤气风罩通蒸汽、炉顶布料齿轮箱增加氮气流量，向旋风除尘通入氮气。

1.3.4炉顶煤气分析设计

（1）保留原有色谱分析仪对煤气进行分析，要求确保数据可靠。(2)由炉顶煤气封罩引至出铁场平台2套煤气人工取样装置，取样管加装了处理管路堵塞用氮气反吹装置，以保证在降料面期间能正常取样分析。

2 .降料面过程控制

本次3号高炉降料线采用煤气全回收打水降温法，于12月19日6：00开始送风降料面。初始1号料线2.11m，2号料线1.74m，3号料线1.61m。12月20日0:00料线到26.92米后休风。整个停炉过程气流平稳，风压波动小，无爆震发生，总耗时18小时，全程累计消耗风量409.3万m3，炉顶打水2507.6t。见表1。

表1 安钢3号高炉空料线停炉过程控制参数

2.1 降料面过程控制

2.1.1风量控制

原则是在炉况允许的前提下，降料线初期维持较高风量，以缩短控料线时间。实际上6：00送风以后，8：30风量逐渐增加到6000m3/min，料面下降到7.07米，炉顶温度控制在小于270℃的情况下，TRT入口净煤气温度持续偏高，导致TRT无法投用，引起煤气总管入口温度超出正常运行温度。在高炉风量控制到5800m3/min以下，给TRT开机创造条件，允许煤气经过TRT洗涤塔后顺利进入管网。随着降料线的进行，炉内料柱变薄，上下部压差缩小，料线降至较深位置时，出现高风量低风压的现象。针对这种情况，采取了与平时不同的切煤气方法，在小风量过程中仍实施定风量操作，减风最低时，逐步降低炉顶压力，进行切断煤气作业，防止在降料线过程中风量和风压出现大波动。整个过程没有发生爆震，达到了安全降料线的目的。

2.1.2顶压的使用

为防止降料线过程中出现管道现象，在减风过程中高炉维持高顶压操作。炉顶压力比平时休风时使用的顶压高10Kpa～85Kpa左右。随着料线降低，风量减少，高炉压差平稳下降。见图1。

图1 降料面过程中顶压使用情况 kpa

2.1.3炉顶打水

（1）炉顶打水原则。高炉降料面期间，打水主要通过炉顶12根高效雾化喷枪以及十字测温新装的8根（每个方向2根）打水枪进行。计划降料面前期温度可控时，先用8根打水枪，12支雾化喷枪为辅，当顶温控制＞350℃时再启用雾化喷枪。降料面进入中后期顶温较高且控制受限时，使用高效雾化喷枪为主，8根打水枪为辅。顶温控制原则是，当顶温大于300℃，温度高的区域，先开始打水降温；顶温小于200℃时，温度低的区域，停水提温。顶温和荒煤气温度结合着控制。（2）炉顶打水实践。在降料线停炉过程中，炉顶采用多打水、少减风的方式，使高炉大风量运行维持时间长。送风初期由于TRT入口净煤气温度高，TRT没法投用，所以打水温度各降50℃（启喷250℃，停喷150℃）。见图2。

图2 炉顶打水流量统计

2.1.4炉顶温度控制

炉顶温度控制要求：严格按照200℃～350℃控制，干法除尘入口煤气温度≯280℃，齿轮箱温度<70℃，整个停炉过程中齿轮箱温度按照预定标准控制，波动幅度小，最高温度不超过20℃，炉顶温度及荒煤气温度得到合理控制。

从图3可以看到平均顶温的两次较大波动：第一个拐点为11:00左右，顶温控制非常低，在124℃，主要是为TRT的投用创造条件，以及控制煤气总管入口温度。第二个拐点为19日23：30，此时TRT退出，煤气切断处于放散状态，不再打水降温。

图3 停炉过程中荒煤气温度及顶温变化 ℃

本次停炉设计总耗水量为2600t，实际使用2507.6t，打水量少于预期，其主要原因是由于送风初期荒煤气温度得不到有效的控制以及为TRT投用创造条件，风量及氧量的使用较低。其次是TRT投用后对流经的高炉煤气有较好的降温作用，因此进入煤气总管的高炉煤气温度得到有效降低，且持续时间较长，使整个降料面过程减少了打水量。

2.1.5煤气成分的控制

为保证休风降料线的安全进行，密切关注高炉煤气成分的变化，在维持原有的色谱仪分析煤气成分的基础上，又在炉顶封罩引出了2套（一用一备）煤气人工取样口，以确保随时获得煤气成分，从而保证降料线过程安全可控。

煤气中CO含量的变化趋势是随着料线的下降从21.7%上升到34.4%（人工取样），然后逐步下降到24%，转折变化出现在17米左右。CO2的变化趋势从13%左右逐步下降到3%左右，随后较长时间维持在3%左右。H2的含量整体可控，在料线下降到炉腹部位时H2含量达到最高，料面降至炉腹下部时H2开始下降。见图4。

图4 停炉过程中煤气成分与打水量趋势

2.1.6高炉停气及休风

原则上当料面降至炉腹以下时，出现以下情况时应考虑高炉停止煤气回收：（1）降料面后期，炉内爆震频繁依靠减风难以控制时；（2）煤气中含氢气，氧气不符合控制要求时。

实际降料面过程料面降至24.08米时，人工检测煤气成分中O2浓度偏高，决定停气，停气前炉顶温度＞300℃，已超过规定停气温度，采取先减风，炉顶打水全开，当炉顶温度到250℃以下时，逐步降低顶压至10KPa，高炉停止煤气回收，确认安全后，料线降至26.92米时休风。

3 .预防及改进

（1）水蒸气过热对煤气温度的影响。停炉过程中，为降低煤气温度，减风、增加炉顶打水量，炉顶温度低于150℃，但干法除尘箱体内测温仍220℃以上。降料面时应充分考虑煤气入网温度的控制，采取相应的降温措施。

（2）煤气分析数据偏差大。由于降料面过程中色谱数据出现异常，无法参考，影响了降料面判断和分析。今后要做好煤气成分化验的管理工作，为尽量多回收煤气提供更加科学的依据。

4 .结语

（1）本次降料面过程安全、顺利，成功将料面降至风口，为冷却壁拆除创造了良好的条件，且在整个降料面过程中风压、风量控制合理，顶压全程无波动，炉内无爆震。

（2）降料面前的准备工作充分，降料面过程中的协调和各工种配合比较好，炉内操作、煤气分析、出渣铁等各个环节控制精准，整个过程未出现影响停炉的事故。

（3）整个降料面过程高炉维持高顶压操作。炉顶控制压力比正常休风时使用的顶压高10KPa～85KPa左右。