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技术知识

面对环保限产等非计划休风,高炉炉况如何快速恢复?

发布日期:2017-10-30 作者:www。xapyyj。com 点击:


      近来,由于环保限产、安全检查等生产不确定性因素增多,高炉长期非计划休风的情况在增多。如何安全、顺利、快速地恢复长期非计划休风高炉的炉况,成为业界关注的技术性难题。

      高炉长期非计划休风是高炉生产过程中的重大生产事故,主要表现在高炉休风的非计划性和长期性。高炉长期非计划休风的炉况恢复由于技术要求高、不确定因素多、操作难度大,处理不当不但会严重影响高炉的正常恢复进程,而且极易引发铁口出铁困难、炉前跑大流、风口烧坏或爆炸、煤气系统爆炸等重特大生产事故。高炉长期非计划休风的炉况恢复是高炉生产过程中需要高度关注的技术性难题,也是关系到高炉安全和正常生产的重大问题。


      安钢1号高炉(2200m3)自2016年11月到2017年7月间,因环保限产等原因,先后进行了5次休风停炉,一次是计划性休风停炉,一次是高炉降料面休风进行抢修,其余3次均为非计划性或严重超计划时间的休风情况。安钢通过总结之前高炉长期非计划休风的处理经验,并结合实际休风的具体情况,制订科学合理的高炉送风方案,使得这几次高炉长期非计划休风复风后,高炉炉况恢复较快,在较短的时间内安全顺利地达到了正常炉况状态,未发生任何安全生产事故,达到了安全、顺利、快速恢复炉况的目的。


1号高炉长期非计划休风情况


从2016年11月份到2017年7月,因环保限产原因,1号高炉休风停炉情况见下表。

电弧炉.png

       2016年11月至2017年7月,1号高炉的5次休风,第1次休风是计划性休风,休风时间为5天多,时间相对较短;第4次是因环保限产原因,高炉降料面到风口,休风进行检修,主要项目是更换漏水冷却壁、进行炉体喷涂和风口带整体浇筑(炉缸未清理)等;其余3次均是较长时间的非计划休风。其中,第2次计划休风时间为7天,实际休风15天,且由于时间原因,高炉休风料未下达;第3次和第5次均属于严重超过计划休风时间的情况,当时计划休风天数为15天左右,实际休风时间分别为36天和46天。


炉况恢复过程


      2016年11月至2017年7月,1号高炉经历了几次时间较长的非计划休风。在炉况恢复的过程中,安钢根据当时高炉状态,制订了科学合理的高炉休风焖炉方案和高炉复风方案,整个炉况恢复过程顺利稳定,未发生任何生产事故和安全事故,达到了安全、顺利、快速恢复的目的。


      总结几次炉况恢复的过程,在高炉长期非计划休风高炉炉况恢复过程中,重点要处理好以下几个技术关键点:


高炉炉体密封


      高炉非计划休风,如果预计时间较长,从高炉休风之初就要高度重视炉体的密封保温工作。炉体密封是减少休风期间高炉热量散发的有效途径之一,对高炉送风后炉况的快速恢复至关重要。


炉体密封可以分为上部、中部和下部3个部分。


       下部密封:主要部位是风口区域。风口是高炉在休风期间进入空气的主要部位,空气从风口进入后,会导致炉内焦炭燃烧,造成热量损失和焦炭损耗,通过炉顶放散阀的抽力将热量抽走,因此风口区域的密闭是炉体密封的重点部位。原则上,超过72小时的休风,除了用炮泥将风口小套内填充严实外,还要将直吹管卸掉,将炮泥填充到风口小套外沿,并用黄油进行密封;超过120小时的休风,要在风口中套外沿内砌砖,并在砌砖内部填上沙子,在砌砖外部涂抹黄油进行密封,并定期对风口密封情况进行检查,出现裂纹要及时补抹黄油,防止进入空气。


       上部密封:主要部位在炉顶料柱顶部区域。料柱上部进行密封,一是要减少热量散发,二是防止上部焦炭燃烧。对于较长时间的非计划休风,除了休风前最后一批料放料要放矿批外,为了保证料柱的密封性,要在料柱上放沙子或水渣进行密封。同时,在保证炉顶检修安全的前提下,炉顶放散阀要只开一个,以减小抽力,减少热量损失。


      中部密封:主要在炉体部位。对炉壳开焊等地方进行及时补焊、封堵,防止进入空气加速焦炭燃烧。


冷却制度调整


      对于长期休风的高炉,首先要在休风的第一时间将漏水的风口进行更换,同时将漏水的冷却壁关闭,防止往炉内大量漏水;其次要调整冷却制度以降低冷却强度,减少带走的热量。


      冷却制度调整包括两个方面:一是调整水量,二是调整来水温度。水量调整要按照操作规程进行分阶段控制水量,超过10天的休风,水量要按照不超过正常水量的50%进行控制,但要防止最上层冷却壁出现断水现象。同时,高炉密闭软水系统的回水不再进行冷却,直接作为高炉来水使用,一般温度保持在50℃~60℃。这样可以缩小来水温度和冷却壁壁体温度差,减少水循环带走的热量。

复风前的准备工作


      高炉长期非计划休风复风前的准备工作内容繁多,需要做大量认真细致的工作。要综合考虑工艺要求、设备调试、能源介质、生产组织、安全防护等各个方面,复风前充分、严谨、细致、科学的复风准备工作,直接决定复风后高炉炉况的恢复情况。


      设备方面。高炉长期非计划休风复风前进行充分的设备试车是十分重要和必要的。一是高炉较长时间休风后,设备要进行必要的调试和试车;二是特别对于因设备故障造成高炉非计划休风的,复风前对设备修复后恢复的功能必须进行调试,必须满足高炉复风后生产的要求;三是复风前进行充分的设备调试试车,可以提高复风后高炉正常运行的设备保障力,防止在复风期间因设备故障影响高炉炉况的正常恢复,延长高炉炉况的恢复时间,甚至造成较大的设备事故和安全生产事故。设备要进行充分的单体试车和联动试车,充分暴露问题,确保高炉复风后设备的正常运转。


      能源介质方面。能源介质系统必须进行专项确认。高炉各系统使用的风、电、水、氮气、氧气、压缩空气、蒸汽等介质要进行检查确认,各种能源介质要达到正常生产的参数要求标准,各岗位要对本工种各种能源介质进行确认,不能满足生产要求的要及时解决。


      安全防护方面。安全防护要充分考虑高炉在复风生产过程中可能出现的问题或事故,对关键设备设施进行必要的防护或改造,以免事故发生后,因其导致事故扩大。


       一是高炉复风后可能会出现铁口出铁困难,炉缸积存大量渣铁的情况。一旦铁口出来渣铁,极有可能出现炉前跑大流现象,烧坏炉前设备、铁路轨道等设备设施。而开炉初期会大喷铁口,铁口附近及对面的电缆电线都需要进行必要的防护。复风前要对炉前开口机、液压炮进行安全防护,对渣铁沟进行加高加固,防止炉前跑大流烧坏炉前设备和设施。二是炉底的设备设施要进行安全防护,防止渣铁流到炉底烧坏设备设施。三是风口区域设备进行必要防护,风口要清理干净,严禁堆放杂物,防止风口烧穿后烧坏设备。四是炉顶设备要进行必要的防护,严禁堆放易燃物品,防止顶温过高引起炉顶着火等。


      工艺方面。高炉复风前工艺方面参数的确认和制订是整个准备工作的重中之重,直接关系到炉况恢复的顺利程度,主要包括以下几个内容:


       第一,送风风口数量的确认。由于休风的非计划性,高炉一般是在较重的焦炭负荷下休风,或者高炉严重超过计划休风时间,高炉炉缸热量损失较大,处于亏热状态。因此,在高炉复风前要充分给予考虑,对于时间较长的非计划休风,要按照炉缸冻结或比照炉缸冻结处理。在送风风口数量上,对于多铁口高炉,一般考虑只开要出铁的铁口上方的风口,一个铁口上方开4个~6个,情况较严重的,甚至考虑每个铁口上方只开2个风口;对于暂时不出铁的铁口,上方的风口可以临时堵上。根据安钢的经验,长期非计划休风高炉复风,送风的风口一般不超过总风口的40%。


       第二,铁口和风口之间贯通的确认。确认铁口和风口之间贯通是高炉炉况恢复的核心工作。只有铁口和风口之间是贯通的,才能确保不会在铁口上部形成渣铁凝结壳,送风后熔化的渣铁才能及时通过铁口出来,同时,有利于在局部建立小的活跃区,逐渐带动炉缸活跃和带动料柱松动、下料,利于高炉炉况的恢复。因此,必须有充足的时间、使用各种必要的措施,打通铁口和风口的通道。首要的是对铁口和风口之间的贯通情况进行初步判断。方法是钻开铁口通道,根据铁口前的吸附力情况进行判断。如果吸附力较大,说明铁口和风口之间的贯通情况较好,反之说明贯通情况较差。


       铁口的吸附力只是对铁口和风口之间贯通情况的初步判断依据。为了确保铁口和风口之间是贯通的,对于长期非计划休风的情况,一般要在铁口通道中埋入特制的氧枪,熔化铁口泥包前的渣铁并排出,达到以下几个目的:一是埋入氧枪通入氧气,熔化炉缸内的凉渣铁并排出,在铁口通道前腾出一定的空间,在高炉复风前建立一定的空间和活跃区,有利于高炉的顺利恢复;二是通入氧气,提高铁口区域的温度,有利于高炉送风后熔化的渣铁及时达到铁口泥包前,防止因温度不足而在铁口上方凝结成渣铁壳,造成高炉出铁困难;三是通过铁口通道前端烧氧,排出凉渣铁,使铁口和风口之间的焦炭松动,确保铁口和风口更加通透,利于高炉炉况恢复;四是埋入氧枪,可以改善第一次铁的渣铁流动性,减少炉前清理工作量,为后续高炉炉况的顺利恢复赢得时间。氧枪示意图见附图。

电弧炉.png

       关于氧枪的使用,要注意以下几个方面的问题:一是氧枪的埋入时间。埋入氧枪要比高炉复风提前至少8个小时,且在埋入通氧4个小时后,拔出氧枪一次,排出熔化的渣铁。清理后,重新埋入氧枪通氧,直至高炉送风以后仍保持氧枪的埋入。安钢1号高炉2017年2月10日在严重超计划休风36天后复风的过程中,提前送风时间20多个小时埋入氧枪,熔化排出了大量渣铁,且在高炉送风后仍埋着氧枪进行通氧,第一次铁出铁非常顺利,渣铁流动性较好,渣铁量大,效果非常明显。因此,在高炉复风前,要至少拔出氧枪一次,排放熔化的凉渣铁。二是氧枪设计要同时有氧气和压缩空气通道,这样可以防止只通氧气时氧枪容易被烧坏的问题,延长氧枪的使用寿命,同时防止烧坏铁口通道。三是在氧枪末端安装窥视孔,以便观察前端燃烧情况,防止前端熄火。四是氧枪要在复风前埋入铁口,并要为复风前拔出一次氧枪排出渣铁腾出空间,否则会使铁口和风口之间的焦炭层坍塌。可以进一步确认铁口和风口是贯通的,防止出现铁口通道“透气不透液”的情况,杜绝高炉复风后铁口喷火但出渣铁时出不来的情况。


       第三,复风料的制订。长期非计划休风高炉热量损失较大,在复风料的制订上主要考虑补充热量。对于高炉因紧急情况来不及下休风料、高炉重负荷非计划休风和高炉已经下休风料、实际休风时间远超过计划休风时间的两种情况,在复风料制订上要区分考虑。


      对于高炉因紧急情况来不及下休风料、高炉重负荷非计划休风时间较长的情况,要重点考虑集中加足量的焦炭。焦炭的加入方式一般采取底焦+轻负荷料,底焦的数量要考虑非计划休风时间的长短,加入体积至少要达到炉缸体积或炉缸体积+1/2炉腹体积的水平。2015年6月份,安钢2号高炉(2800m3)因设备事故重负荷非计划紧急休风11天(当时焦炭负荷4.8),高炉复风时底焦加入体积为炉缸+1/2炉腹的水平,恢复情况较好。


      对于高炉已经下休风料、实际休风时间远超过计划休风时间的情况,由于料柱焦炭负荷较轻,复风料以轻负荷料为主,适当集中加入附加焦。


      同时,在复风料的碱度平衡计算方面要适当降低炉渣碱度,炉渣二元碱度控制在1.10~1.15比较合适,但也不能控制得过低,过低不利于提高炉缸温度。另外,要控制好终渣中MgO、Al2O3含量,适当降低Al2O3含量,提高炉渣中的镁铝比,以改善炉渣流动性、提高炉渣温度。因此,对于大量集中加焦炭的复风料,可以考虑适当配加熔剂,以调剂炉渣成分。总之,复风料的制度要遵循“宁热勿凉、宁酸勿碱、炉渣成分合理、性能优良”的原则。


      生产组织方面。高炉长期非计划休风要充分考虑到高炉复风后的生产组织难度,做好周密的应对准备工作。这主要包括:一是复风后前几次出铁,因渣铁物理热温度较低,流动性差,造成炉前工作量巨大,清理工作滞后会影响炉况恢复进程,甚至造成风口灌渣、爆炸等恶性事故;二是要严防高炉出渣铁困难时,铁口通道被烧氧气破坏变大变浅,出渣铁时出现跑大流烧坏炉前设备的事故;三是要准备充足的焦粉、河沙、氧气管等物资,保障需要时的充足供应;四是炉前要组织好大量的人员和机械力量,以最快速度做好炉前的清理工作,做好下一次出铁的准备工作,为炉况的尽快恢复争取时间;五是要准备更多的设备维修力量,在设备出现故障时尽快尽早恢复。


复风后操作


在做好充分而周密的准备工作后,高炉复风后的操作要做好以下几个方面:


       出铁口的选择。2个以上铁口的大型高炉,长期非计划休风后出铁口的选择,原则上选择2个出铁口进行出铁,特殊情况下甚至只选择1个出铁口出铁。对于选择2个出铁口的情况,要有主出铁口的概念。主出铁口的选择,一是要根据现场渣铁沟的长度,选择较短的,以减轻炉前清理工作量,及时清理好渣铁沟,具备出铁条件对高炉炉况的恢复较为重要;二是要根据氧枪拔出后流出的渣铁量和渣铁流动性情况而定,渣铁流动性好、排出量较大的,作为主出铁口。当以上2个条件矛盾时,原则上依据第二条定。


       富氧时机的选择。长期非计划休风高炉炉缸热量严重不足,特别是对于重负荷料非计划休风的情况,高炉复风后,根据情况要尽早进行富氧,以提高炉缸温度和改善渣铁流动性。当轻负荷料下达,铁水温度回升后,可根据风口前理论燃烧温度情况进行减量或停止。


       开风口时机的选择。开风口是高炉炉况恢复进程的重要一步,高炉具备开风口条件,说明高炉炉况恢复有了进展。但开风口一定要在具备条件下进行,否则急于强行开风口会导致风口烧漏等事故的发生,拖延炉况恢复的进程。高炉开风口要遵从一定的原则和具备一定的条件:一是送风的风口要活跃,特别是临近要开的铁口的风口要活跃;二是炉温已经上行,渣铁流动性良好;三是前期要控制开风口的节奏,炉温上行后可适当加快开风口的速度。


       合理风速的控制。容积不同的高炉,根据开风口数量按照正常生产时的风速控制风量。复风前期风量小,为了有利于松动料柱和炉况的恢复,按照正常风速的上限控制。炉温已经上行,硅含量达到1.5%以上时,为了缓解压量关系,可以按照正常风速的中下限控制。

炉况恢复效果


        通过以上措施的实施,1号高炉在几次长期非计划休风的恢复过程中,复风后炉况恢复顺利,未出现设备及安全事故,在较短时间内炉况基本恢复到正常状态。几次炉况恢复情况见附表。


        序号为2、3、5的3次非计划休风,高炉炉况恢复较为顺利,在恢复过程中,未出现设备及安全事故,炉况恢复按照制订的方案稳步推进,取得较好的效果。


总结


       高炉长期非计划休风严重危害着高炉的安全正常生产,复风后的恢复过程若处理不当,可能引发各种生产安全事故。为了高炉复风恢复过程的安全、平稳、快速,要着重做好以下几个方面工作:


       第一时间做好炉体密封保温工作,减少高炉热量损失是炉况快速恢复的基础。


       复风前充分的设备调试,确保设备特别是受损修复设备的功能恢复和正常运转,是炉况恢复的保障。


       细致、必要的安全防护措施和周密、高效的生产组织,可以预防和减少炉况恢复过程中的突发事故,是炉况恢复过程中不可或缺的重要因素。


       复风前确认风口和铁口之间贯通是整改炉况恢复的核心工作,而借助氧枪和氧枪的正确使用是确保风口和铁口之间贯通的有效途径,也是高炉得以顺利恢复的重中之重。


       科学合理的复风料和高炉送风相关参数的选择,是高炉复风后稳定恢复炉况的重要支撑。


--文章摘自《中国冶金报 中国钢铁新闻网》

        西安鹏远冶金设备有限公司成立于2017年2月20日,公司位于中国陕西西安,主导业务为冶金设备电弧炉矿热炉钢包精炼炉,其他精炼炉冶金辅助设备)设计制造、环保除尘技术设计、冶炼原料处理和先进冶炼工艺技术开发,公司的愿景是成为能够为用户提供先进适用的成套冶炼技术解决方案的服务型主导企业,公司矢志将“鹏远冶金”打造成电炉行业的优秀品牌。关注我们,及时了解行业最新动态,咨询热线:13891839310.


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