马钢1000 m3高炉开炉达产实践

2019-09-20聂正其

安徽冶金科技职业学院学报 2019年3期

聂正其,马群

(马钢股份公司炼铁总厂安徽马鞍山 243000)

马钢3号1000 m3级高炉2016年10月10日停炉大修，至2017年1月13日开炉，大修过程实际历时95天(大修计划时间98天)，大修过程十分顺利。2017年1月13日3#高炉开炉，本次开炉十分的顺利，是3#高炉炉役上5次开炉最顺利的一次。开炉6天产量达2821吨/日，炉况基本稳定顺行，风量稳定在2550 m3/min的全风水平，负荷达到4.45。

1 高炉开炉准备阶段

1.1 开炉方案的制定及执行

开炉前，制定了一系列详细的开炉方案，这些方案包括炉体开工方案、高炉煤气系统开工方案、开炉枕木填充方案、开炉烘炉及气密试验方案、开炉布料测试方案、开炉点火方案、泥包制作方案、开炉出渣铁方案高炉开炉配料计算及装料方案等。

1.2 高炉烘炉及气密打压实验

2016年12月27日10点53分开始烘炉，并于2016年1月4日12点顺利结束烘炉，烘炉共计9天。实际烘炉曲线与计划烘炉曲线基本吻合。下图为实际烘炉曲线与计划烘炉曲线的对比(见下图1)。烘炉完成后，对高炉进行打压、查漏工作。

高炉打压查漏是高炉顺利开炉达产的基础，打压、查漏工作分两阶段进行。第一阶段：1月4日9:58进行0.1-0.15 MPa检漏试验，对3#热风炉盲端、1#热风阀、送风支管、高炉本体、上升管、下降管、炉顶放散阀、重力除尘器、旋风除尘器、半净煤气管道、布袋除尘器、净煤气管道、调压阀组等进行打压，检查漏点并进行处理。由于在顶压0.08MPa检漏漏点不多，气密效果较好，决定直接升压继续进行检漏。后升压至0.168 MPa进行检漏。13:45高炉休风，到 20:35 历时7小时检漏、补漏结束，高炉复风。21:45加风至1650 m3/min，高炉烘炉继续，保温200℃。

第二阶段：二次检漏与耐压实验并行。1月5日白班做耐压试验，8:45开始升压，9:10顶压至150kpa保压检漏，共发现11处漏点，10:10保压结束后继续升压， 10:26顶压瞬时到220 kpa后降压休风，10:45高炉休风。整个高炉开炉气密耐压实验顺利结束。

2.3 枕木及开炉料

(1)底焦：此次底焦装入量计划为19.2吨，实际19.56，焦层高度计划为1000 mm，实际1100 mm。采用溜槽倾角12°布入，按2吨一罐，计10罐，主要为预测焦炭FCG曲线。装入后人工扒平。

(2)枕木填充：本次炉缸散装枕木填充至风口中心线以下0.33 m。

(3)开炉料填充：

由于炉缸风口防护枕木及中心堆包杂木送风点火后很快烧掉，为使配料计算更接近实际，在配核料计算时未考虑中心包及风口防护枕木体积，在实际装料时中心堆包及风口防护枕木会导致实际装入料体积减少。此次3#高炉开炉料装入实际装入体积为807 m3，实际料线为1#探尺1.64 m，2#探尺1.49 m，与计划装入体积偏差56 m3，即少装1批料，与方案计划相符，全炉焦比4.0 t/t[1]。

表1 各部位填充用木及量计算

注：炉缸散装用木用1米的散装枕木；风口保护木用2.5米枕木；中心堆包用2.5,2.0,1.5 m圆木。

3 高炉开炉

3.1 开炉送风和引煤气阶段

(1)初期送风点火阶段

3#高炉2016年1月13日15：58点火，16:06送风，送风风量为1050 m3/min，风压0.16 Mpa。16：12风口见亮，16：21除长堵风口外风口全亮。16：30料尺开始走动，前期下料一直顺畅，无崩滑料现象，炉况顺行较好。开炉点火第5小时时有些波动压差高，悬料，坐料2次，9个小时后转好。

分析其原因：送风初期料柱透气性差。开炉前布料测试在空焦段安排了焦炭极限角测定，在0.5负荷料段安排矿石极限角测定，这样造成高炉中部的料面漏斗偏深，最深达到1.8 m，基本在1.5 m，矿的落点偏外，在各段料尾部多次调整角度修正料面，这对送风初期的高压差是有影响的。

(2)引煤气阶段

3#高炉采用的是重力、旋风、布袋除尘煤气净化三种方法混合的工艺。由于干法布袋除尘在引煤气时炉顶温度太低容易造成布袋糊死，而煤气温度上升到干法除尘系统要求的120℃一般要10小时。综合以前及4#高炉开炉经验，开炉炉况正常时煤气温度低并不会造成糊袋，决定3#高炉本次开炉在煤气成分合格情况下尽快引煤气，并制定了详细的引煤气方案。按方案计划，送风半个小时后，16：30开始进行煤气取样(见表5)，每半小时取样一次。17：00煤气取样已经合格，O2：0.6%，18点第三次取样后，O2：0.4%， 18:29引煤气。实现了在送风3小时内安全快速顺利引煤气的目标，有利于高炉恢复风量。

3.2 初次铁情况

3.2.1 铁口喷吹情况

点火前两边铁口煤气导管盖帽打开，送风点火后铁口煤气火喷吹一直较大，到1月13日22:10东场铁口喷渣。23:00西场铁口喷渣，即开炉8小时，累计风量50万m3铁口喷渣。

3.2.2 0次铁及1次铁情况

初铁时间及储渣铁界限时间计算，根据焦炭置换量计算对应的焦炭(仅考虑燃烧焦炭部分；未扣除净焦燃烧时由排煤气管吹出的焦炭灰份成渣量)、矿石、辅料生成的渣铁。

铁口中心线(标高8.6 m)以下至炉底炉缸有效容积(扣除泥包及部分铁口组合砖体积)V=V1-V2

V1：铁口中心线以下(包括死铁层)炉缸容积，63.99 m3

V2：铁口中心线以下(包括死铁层)泥包及部分铁口组合砖体积，4.36 m3

V=V1-V2=59.63 m3

铁口中心线可储留铁水体积：59.63×0.3=17.89 m3(0.3为炉缸空隙度)

铁口中心线可储留铁水量：17.89×6.8=121.6 t (6.8为铁水比重)

风口中心线以下炉缸有效容积(扣除泥包及部分铁口组合砖体积)169.03 m3

炉缸储渣铁界限体积为：169.03×0.3×0.7=35.5 m3(0.3为炉缸空隙度；0.7为安全系数)

[铁口泥包内端面铁口孔道中心线(标高8.0 m)以下至炉底炉缸有效容积(扣除泥包及部分铁口组合砖体积)39.54 m3

可储留铁水体积：39.54×0.3=11.86 m3(0.3为炉缸空隙度)

可储留铁水量：11.86×6.8=80.7 t(6.8为铁水比重)]

可知当按计划送风时间达到14 h-15 h，累计生铁生成量为100 t-140 t，此时铁水已达到铁口中心线，可安排出第一次铁。(累计风量112万m3)

送风时间达到12 h-13 h，累计生铁和炉渣生成量体积总和为34.3 m3-43 m3，所以储渣铁界限时间不超过13 h。(累计风量85.6万m3)计算结果列下表。

位置泥包中心线8.0 m铁口中心线8.3 m铁口中心线8.6 m风口中心线下11.4 m铁水量 t80.7101.5121.6 有效容积39.5449.7559.63169 渣铁储存体积m311.86 14.93 17.89 35.5 空隙度0.3铁水密度6.8安全系数0.7

由上述计算可见，到1月14日5：00风机房累计风量达到119.2万m3、高炉风量表累计风量96.5万m3，按计划此时具备出0次铁条件，5：10分打开1#铁口，铁口打开后空喷，表明炉内液体物质较少，5：31堵口。8:00分风机房累计风量152.45万m3、高炉风量表累计风量126.5万m3，打开2#铁口出铁，铁水温度及流动性都正常，直接过撇渣器，冲水渣，出铁时间80分钟，出铁水91 t。

3.3 达产阶段过程简述

这一阶段1月13日～19日。送风后23小时内喷煤，6天内将风量逐步从1000 m3/min增加到2600 m3/min，达到较高风量水平。矿批重由14 t增加到31 t，焦炭负荷2.2增加到4.1，风温最高用到1160。煤气利用由39.7%提高到44.5%。

此次开炉从点火送风到初次出铁较为顺利，13日遇管道气流减风一次控制后持续加风至初次出铁，1月14日进行 1次铁后，炉内气流稳定性较好，炉缸热量充足，调整料制，风量由1900 m3/min加至2100 m3/min，负荷稳定增加至3.2。1月15日进行料制进一步调整，气流稳定性良好，风量维持在2500 m3/min 增加负荷至3.9.矿批扩至26 t。20:15管道气流减风至2400 m3/min；1月16日风量恢复至2500 m3/min，炉内气流稳定性良好。1月16日-1月19日不断进行料制调整改进，负荷3.8-4.1矿批26.5-31.风量达到较高水平。18日产量2788 t，距离公司目标一步之遥，19日产量达到2821 t。从开炉到高炉稳定运行达到公司目标产量2800 t仅仅用时6天，刷新马钢高炉达产时间新纪录。

3.3.1 送风参数调整

(1)风口面积调整

开炉初期送风风口为7个，长堵风口4#、7#、12#、15#风口，送风面积为0.0792 m2。送风点火后，1月13日16:12 1#、2#、6#、8#风口亮，16:15 剩3#、9#、14#风口未亮，16:20 14#亮，16:21 除常堵风口外全亮。 1月14炉内气流稳定性尚可，风口捅开后继续加风进程9:15 捅7#、15#风口。11:05捅12#风口，12:18捅4#风口18个风口全开，送风面积为0.2035 m2。

(2)风量变化情况

1月13日16：06送风，16：15送风风量为1500 m3/min，风压0.16 MPa；煤气引完以后，逐步加风，1月13日-1月14日最高风量2500 m3/min，达到使用风量较高水平。出铁前风量为1800 m3/min。从送风到出铁前送风参数看，前期由于悬料，前9小时风量低于计划风量，中后期炉况顺行，风量比方案计划加风节奏快(见图1)。

图1 开炉初期风量及计划风量变化情况

1次铁后，1月14日12:00风量加至2500 m3/min，14:35炉内气流波动压差偏高，减风至2400 m3/min，至1月15日炉内压差缓解恢复风量至2500 m3/min。风量水平维持，13:45高炉富氧2000 m3/h。20:15有管道气流，上风困难，风量减至2400 m3/min缓解炉内压差。1月16日随着调整，炉况好转，高炉逐渐接受风量，风量水平恢复至2500 m3/min，达到目标水平。

3.3.2 装料制度调整

点火送风料制为C： 38.5/36.5/34/31 2222，O： 37/35/32 222 开炉初期过程较为顺利，料制进行微调。1次铁后，为了进一步发展边缘和中心气流，上部制度矿焦角度逐步外移，到1月16日12:00调整料制为C：39/ 37 /35 /32 /29 22221，O：37/35/32 332。高炉恢复强化迅速，气流分布合理煤气利用率回升，炉况顺行[2]。

3.3.3 炉热及渣系调整

14日9：10第一次铁打开后，炉热充沛，流动性良好，铁水含[Si]：:5.21 %，PT：1437℃，达到计划要求，第二炉铁口打开后，炉温维持1450℃以上。[Si]维持在4.5%范围内，至15日13:00铁次，PT上升至1500℃左右，铁水流动性明显改善，铁水含[Si]提到1.0%以下，炉温步入正常水平。 15日负荷加至4.2、调整料制后气流稳定性好转，铁水PT稳定在1500℃以上，炉缸热量上来以后，为后续炉况调整创造了基础条件。

在渣系调整上，开炉初期考虑到铁水中[Si]高，炉渣碱度控制在1.05，1次铁实际炉渣碱度1.08，跟核料碱度接近。但之后炉渣碱度一直偏低，与核料渣系碱度相差较大， 8日开始逐步将核料碱度提至1.15，到10日将核料碱度逐步提至1.21，10日中午炉渣实际碱度才上来，由1.02上升至1.25左右；后随着炉缸物理热逐步提高，视实际渣碱度与核料碱度相符且稳定，将炉渣碱度回调，并最终稳定在1.18。

3.3.4 负荷调整

点火开炉后，按照方案逐步增加焦炭负荷，14:20开始喷煤，至14日19:00加负荷至3.2，矿批22 t，焦批6.58 t，19日负荷最高加至4.1，矿批31 t，焦批7.26 t，气流稳定性尚可，炉缸热量回升至正常水平，之后逐步增加焦炭负荷，随着风量水平上来，负荷快速向正常过渡。

3.3.5 炉外出渣铁

渣铁处理是高炉开炉进程快慢的重要环节，开炉初期硅高渣铁流动性差，炉前工作难度大大增加，如处理不好，会很大程度上影响高炉恢复进程。3#高炉本次开炉，0次铁在1#口出，炉温及铁水流动性很好，出了21分钟，为烧掉2#口的喷煤气管道，2#口也打开出了12分钟，出铁及堵口情况良好。根据零次铁的出渣情况，决定1次铁就计划冲水渣，首炉铁顺利开口，流动性良好，并直接冲水渣。