煤气在线分析在莱钢2#188m3高炉操作上的实践指导

2012-09-03鲍永良

科技传播 2012年11期

鲍永良

山东省莱芜钢铁集团有限公司型钢炼铁厂，山东莱芜

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莱钢2#1880m3高炉于2005年2月28日开炉投产。近几年随着高炉检测系统的不断完善，使高炉操作者对炉内状况的分析，判断更加及时、准确，量化。煤气在线分析系统是专门针对高炉炉顶煤气具有高温、高压、多尘、含湿的特定恶劣条件而设计的。莱钢型钢炼铁厂2号1880高炉于2011年对煤气在线分析系统进行了改进完善，使检测数据更加及时、准确。本文主要通过对2号1880高炉几次炉况波动进行分析，总结煤气在线分析系统对高炉操作的指导作用。

1 煤气在线分析系统对气流失常型炉况的指导作用

管道和悬料是高炉炉内煤气流失常的结果，也是高炉的多发性常见事故，很多原因都会导致管道或者悬料的发生，诸如原燃料条件恶化、渣铁排放不畅、热制度波动、加减风时机不当等等，发现和处理及时可避免燃料比上升过多，降低吨铁消耗，处理不及时则易引发炉凉等严重炉况失常。

成功利用煤气在线分析避免悬料的案例：

煤气在线分析可以反应炉内煤气流的细微变化，对其数据进行分析和判断，及时采取调煤、减风、退负荷等应对措施，可防止悬料发生，避免事故扩大化。下面是2011年2月12日夜班前期煤气利用的一段截图：

图1 2月12日夜班前期煤气利用

下面是当时的风量情况：

图2 2月12日夜班前期及时减风避免悬料

从上面两个图看出，2月11日中班22:53分CO数据为21%，之后开始上升，23:33为21.58%，煤气利用率下降，23:44分CO数据为22.1%，23:49为22.6%。夜班工长根据煤气利用率下降较多，果断在0:02分减风，把风量由4 470m3/m,减至3 950m3/m,0:06分崩料，风压由375KP升至388KP,冒尖但未出现悬料。可见，及时根据煤气利用率下降等炉况表现采取减风措施，可防止悬料发生，减少损失。

2010年下半年和2011年前3个月，该种气流失常型炉况在2号高炉多次出现，后通过多次分析和总结这种炉况的征兆、规律和处理措施，当CO含量在30分钟内升高1%，则应适当控制风量200m3/m～400m3/m ，上升越快，减风幅度应越大。

2 煤气在线分析系统对冷却设备漏水的判断指导作用

冷却设备漏水分为下部漏水和上部漏水两种。下部漏水包括冷却壁漏水和风口小套漏水，煤气在线分析系统表现为H2含量升高。上部漏水主要是指气密箱漏水、十字测温装置漏水、大方孔漏水和炉顶打水漏水，该种漏水方式对炉况影响相比前一种较小，由于漏水相当于加大了煤气的发生量，煤气在线分析系统表现为漏水时H2、CO和CO2含量降低，漏水消除后H2、CO和CO2含量升高，同时，漏水时炉顶温度、十字测温温度低，漏水消除后炉顶温度、十字测温温度升高。

2.1 下部漏水

下部漏水发生在高炉高温区（＞1000℃），在炉内水分与焦炭中的碳发生如下反应:

H2O+C=H2+CO -124450KJ

这个反应叫做碳水反应，由于碳水反应是吸热反应，又直接消耗碳素，因而使燃料比升高。因此下部漏水对炉况影响较大，又因反应产物中有H2，所以会导致煤气中H2含量升高。正常情况下，煤气H2含量与鼓风湿度、喷吹煤种、煤比大小等有关。国内有文献的资料显示，煤比对H2含量的影响为煤比上升10kg/t，煤气H2含量升高0.1%～0.15%，2号炉根据高炉实际运行情况和检测数据，推算出每10公斤煤比影响H2含量0.11%。莱钢2号1880高炉鼓风经过脱湿，脱湿后湿度为6～8%，煤比为160～170kg/t,在这种条件下，煤气中H2含量为1.6～2.2%，如果H2比正常值高0. 4%～0. 8%达1h以上，可判断有冷却器漏水。下图是2011年7月17日夜班煤气在线分析系统的一段截图：

图3 7月17日冷却壁漏水H2含量变化

7月17日夜班燃料比上升40kg/t，炉温低，铁水热量最高1480℃，H2含量夜班最高上升到3.4%（时间是4:25），探尺有时有滑尺现象，中心气流夜班后期减弱，十字测温中心温度400℃左右，夜班组织查水，6:30分查出冷却壁33组第2根漏水，7:00对该根坏的水管跨接后，H2含量开始下降，9:14H2含量为3.2%，12:08为2.1%，降至正常水平。

风口小套漏水后当漏水量大时，煤气在线分析系统中H2含量会急速上升，而不像冷却壁漏水那样表现为缓慢上升，漏水小时，H2含量变化不明显。

当炉内煤气流出现失常时，H2含量也会出现升高现象。2号1880高炉2011年9月出现4次因炉温大幅下跌出现的气流失常，每次失常都没有发现有漏水的冷却设备，但煤气中H2含量有不同程度的升高。

综上所述，下部漏水突出表现是煤气在线分析系统H2含量升高，高炉燃料比高，铁水物理热差，与生铁硅数相比偏低，炉顶温度分叉，探尺滑尺多。这些都为看水查漏提供依据。

2.2 上部漏水

上部漏水处于高炉低温区，对高炉影响相比下部要小一些，吨铁燃料比不会升高，一般会导致顶温和十字测温温度降低，对布袋除尘（低温下易糊布袋）和RTR发电（低温下翅片积灰）造成影响，同时由于相当于长期炉顶打水，会对热风炉烧炉造成影响。2011年7月25日，2号炉十字测温和炉顶温度逐步降低，中心气流偏弱，但炉况顺行状况良好，燃料比未升高。炉顶煤气瞬时发生量偏大，正常时风量4250时对应37万立方/分钟的发生量，但25日夜班一般在39万立方／分钟。通过对炉顶水冷系统的排查，检查出十字测温漏水，进行处理。消除炉内漏水后，顶温和十字测温温度升至正常数值，煤气在线分析显示，H2含量在漏水消除后立即升高，CO和CO2绝对数值升高。

十字测设备漏水消除前，十字测温中心点温度一直偏低，起初判断为中心气流偏弱，多次进行中心加焦处理，以防止炉况出现失常。但停水后发现，中心温度并不低，多在800℃以上，中心温度低是漏水所致。因此十字测温中心温把上部布料矩阵进行调整，以进一步降低消耗。可见，准确判断漏水设备并及时采取相关措施，可对高炉调剂在方向上起到至关重要的指导作用。

3 煤气在线分析系统对高炉降料线过程的操作指导作用

高炉炉役中后期炉皮、冷却壁损坏严重需进行焊补、更换或者炉型不规则需要进行喷涂造衬，以及大修停炉，这些过程都要进行深度降料线操作。莱钢1080、1880高炉都进行过降料线停炉操作，莱钢高炉均为布袋干法除尘。干式除尘高炉回收煤气降料线时，由于既要考虑到安全问题，不能打水过多，又要保证布袋温度不宜过高，避免烧坏布袋，所以其工艺要求更严格。如何安全快速地降料线至风口平面，并且利于开炉，是当前摆在干式除尘高炉工作者面前的一个重要课题。煤气在线分析系统可以帮助高炉工作者安全顺利降料线停炉。在降料线停炉过程中，煤气在线分析系统在未切煤气前可以为操作者实时提供煤气成分的数据，避免因氢含量超标高炉出现爆震，影响安全停炉。与人工取样相比，它有实时、安全、方便、快捷、误差小等优点。