韶钢2200m³高炉无计划长期停炉恢复炉况实践
齐万兵 匡洪锋 曹旭博
（宝武集团广东韶关钢铁有限公司，广东 韶关 512123 ）
摘 要 ： 2018年2月初韶钢7号高炉因喷渣事故无计划长期停炉达54天。为顺利恢复炉况，制定了详细全面的安全复产方案，并对设备进行了全方位的升级改造。经专家组审核通过后，7号高炉按照“炉缸冻结处理”模式以两个风口送风复产。复产过程中通过埋煤氧枪加热炉缸、合理控制操作参数、强化炉前出渣铁等措施，在25天内恢复正常炉况，两天后利用系数稳定在2.73t/m³以上，此次复产，积累了丰富的操作经验，也提高了事故的处理能力。
关键词 ： 高炉 无计划停炉 复产 恢复炉况
Practice of recovering furnace condition without plan for long term shutdown in 2200m blast furnace of SISG
Qi —Wanbing, Kuang— Hongfeng， Cao —Xubo
(Bao Wu group Guangdong Shaoguan iron and Steel Co., Ltd., Shaoguan, Guangdong 512123)
Abstract: at the beginning of February 2018, the No. 7 blast furnace of Shaoguan Iron and Steel Co. was unplanned for a long time for 54 days due to the slag spray accident. In order to restore the furnace condition smoothly, a detailed and comprehensive safety recovery plan has been worked out, and the equipment has been upgraded and upgraded in all directions. After passing the expert group's examination and approval, No. 7 BF is produced in accordance with the "hearth freezing treatment" mode with two outlets. In the process of reproducing, the normal furnace condition is restored within 25 days by heating the hearth with a burial oxygen gun, controlling the operating parameters reasonably, and strengthening the slag and iron in the front of the furnace. After two days, the utilization coefficient is stable above 2.73t/m. This reproduction has accumulated rich experience and improved the handling capacity of the accident.
Keywords: blast furnace unplanned shutdown, resumption of production and recovery of furnace conditions
一、概况
韶钢7号高炉设计炉容2200m³，,设置30个风口，南北两个矩形出铁场，3个铁口，全开路式工业外排水冷却形式。该高炉于2005年8月18日投产,投产运行12年以来，高炉设备维护有效，炉体状态基本稳定。近两年来，该高炉生产指标较好，产量能够稳定在6500t/d左右水平，煤比150kg/t左右，燃料比510 kg/t左右水平，在国内高炉指标对比中排名前列。
2018年2月3日7号高炉按48小时计划组织休风，因其他原因导致高炉推延至2018年2月9日复风，高炉复风后4小时，发生了喷渣事故，被迫休风、停炉处理。停炉后，针对高炉复产从设备方面对重点部位的监控、防范进行了全面升级。并经过40天的准备及策划形成了近15万字的安全复产方案。经专家组审核通过后，7号高炉按照“炉缸冻结处理”模式于4月4日14：50以两个风口送风开始，逐步捅开风口恢复风量，至4月29日16:02恢复全风口送风，进入正常生产。整个复产过程安全、稳定，顺利可控，较预计的进度以及炉况恢复要好。
二、复产前高炉状况
2月3日计划休风时，加入净焦402t，至复产前停炉已54天，炉缸严重冻结，炉内料面落差也较大，1#探尺（位于西北面）：6972mm，2#探尺（位于西南面）：2970mm，增加了复产难度。
四、复产工艺过程
4.1送风前作业
此次高炉复产前期准备工作主要针对两点：一是有必要提前采取措施减小在复产期间风口套烧损的机率，从而减少因风口套破损漏水带来的安全隐患及延缓炉况恢复的情况；二是复风后送风风口与出铁铁口在必须确定要保证通畅；因此，高炉在复风前主要针对风口前端的渣铁清理和风口与铁口交替烧氧确保通畅为主来展开工作。
4.1.1风口前端渣铁清理作业
此次复产前对风口前端渣铁清理作业是有较大作用的。此次26天复产过程中，出现2次风口小套漏水，1次风口中套漏水，共休风3次处理风口套漏水问题。
为了尽可能减少复风后风口套烧损机率，于3月20日开始人工烧氧清理风口前区域的冷凝渣铁。由于高炉停炉时间长，几乎所有的风口前端被锌粘结，采取人工烧氧破坏的情况下将小套拉出。在实际烧氧过程中风口内部较硬且粘，塌料不断，熔融渣铁较多，直到3月23日处理完26个风口（1#～16#；21#～30#），比预期处理难度大。在更换风口时，通过风口烧氧作业，尽可能清理了风口前端冷凝渣铁，清理出一定空间（约0.5m3），往内部填充焦炭(部分风口掏出的空间有限未能填充到)，然后在在焦炭表面填补有水炮泥（100mm厚度）保护风口小套。
各风口处理时间及清理出的渣铁量见图一：
图一
送风前3月29日到4月2日对3号铁口上方剩下的4个风口（17#～20#）进行了集中处理，同时也对1、2号铁口上方各两个风口进行了再次配合铁口交替烧氧处理。尤其是17#～20#风口进行了集中烧氧处理，清理出约4米空间，4个风口填充焦炭近13t。在此期间，当风口烧出一定空间后加入工业盐，以降低炉渣熔点，强化渣铁流动性，但在加入工业盐过程中，产生烟量较大。同时加入铝锭，增强热量，效果较好，具体加入量如表一：
表一 | ||||
日期 | 风口号 | 加工业盐量（kg） | 加铝锭量（t） | |
3月31日 | 18# | / | 0.50 | |
19# | 25.00 | 0.50 | ||
4月1日 | 19# | 12.50 | / | |
4月2日 | 18# | / | 0.50 | |
19# | / | 0.50 | ||
30# | / | 0.50 | ||
1# | / | 0.25 | ||
合计 | 37.5 | 2.75 | ||
备注：1.1#风口加入铝锭：0.25t； 2.18#风口加入铝锭：1t； | ||||
对不送风风口采取有水炮泥结合轻质砖进行封堵，按照“易捅开，难吹开”原则，风口小套前后堵200mm炮泥，中间插入60mm厚度轻质砖，再堵200mm炮泥。从此次复风结果来看，未出现有风口自动吹开的现象，风口基本能正常捅开。
在安装直吹管前，对所有风口中套压边进行全面检查补漏，减少风口漏煤气现象。
直吹管安装前进行逐一试漏检查。
4.1.2铁口氧枪烧氧作业
此次复风前，铁口烧氧与对应风口烧氧交替进行，从结果来看，氧枪埋入铁口熔化冷凝渣铁起到了较大的作用。
（1）3月24日开始3个铁口陆续埋入氧枪，复风前3个铁口共计埋入44根，排除冷渣铁约150吨左右，3个铁口上方风口前端焦炭燃烧明显，能够有明显的烟气抽入炉内，保证了铁口与风口畅通。
此次氧枪有较为成功的改进，包括枪体本身的改进、增加了氧气流量、控制阀台、氧枪本体密封、泄压装置、防烧损炭砖电偶等等，为安全、高效奠定了基础。
为确保铁口氧枪烧氧的安全及效果，按照复产方案要求，专人对每根氧枪埋入的控制标准参数进行实时跟踪、记录，确保作业安全及防止氧枪烧损炭砖和冷却壁。
此次氧枪的成功率较高，埋入铁口深度基本能够在正常铁口深度以上，有效减缓了对铁口的损伤。
由于停炉时间长达51天，炉缸冻结情况较为严重，前期对氧枪通气量把握估计不足，渣铁量偏少，之后随双管输氧煤氧枪的应用以及氧气压力的增加，推进了烧氧作业进度。
4.2复风条件确认
根据复产方案，在本次复风前，对“铁口出冷渣、铁大于30t以上”、“氧枪烧氧上方风口可以明显的看见烟气，风口烧氧烟气往炉内抽”、“埋入的氧枪压力波动小于0.03MPa”、“风口前端焦炭变红”、“复风当天及第二天没有大雨以上恶劣天气”5个条件进行现场逐一判断确认后，由指挥部下发指令复风。
4.3复风过程作业
4月4日14：50复风采用1#和30#送风（送风面积为0.026㎡），初始风量为230m³/min。复风过程中炉况顺行程度较好，前期下料有小的崩、滑料现象，当风量增加至2000m³/min以后，下料顺畅，整个过程未出现过管道、悬料现象。随着风口的逐步打开和风量的增加，直至4月29日16:02恢复全风口送风。
4.3.1开风口情况
因复风延时相对较长，炉缸处于完全冻结状态，为确保安全，4月3日22:36用3号铁口上方的2个风口（18#、19#）预送风后，发现18#和19#由于换中套时间长，融化的渣铁因时间长再次凝结。考虑到1#铁口和1#和30#风口联通较好，故变更复产送风方案，采用1#和30#送风（送风面积为0.026㎡）。
根据炉温、渣铁排放等，达到原复产方案捅风口条件后，逐步捅开1#铁口两侧风口，考虑到3#铁口前期处理状况及观察风口情况，捅开至12个风口后侧重于往3#铁口方向。（见表二）
表二 | ||||||
捅风 | 捅风 | 捅开 | 送风风 | 风口 | 累计送风风口号 | |
4月8日 | 9:10 | 29# | 3 | 0.0339 | 1#、29#、30# | |
19:16 | 2# | 4 | 0.0452 | 1#、2# 、29#、30# | ||
4月9日 | 8:36 | 28# | 4 | 0.0452 | 1#、2# 、29#、30# | |
18:42 | 27# | 5 | 0.0547 | 1#、2# 、28#-30# | ||
4月10日 | 9:00 | 3# | 7 | 0.0756 | 1#-3# 、27#-30# | |
14:08 | 26# | 8 | 0.0869 | 1#-3# 、26#-30# | ||
19:35 | 4# | 9 | 0.0982 | 1#-4#、26#-30# | ||
4月11日 | 3:58 | 25# | 10 | 0.1095 | 1#-4#、25#-30# | |
14:30 | 24# | 11 | 0.1208 | 1#-4#、24#-30# | ||
4月12日 | 7:56 | 23# | 12 | 0.1321 | 1#-4#、23#-30# | |
15:20 | 22# | 13 | 0.1434 | 1#-4#、22#-30# | ||
17:48—13日2:13休风后，堵回22#-24#风口 | 10 | 0.1095 | 1#-4#、25#-30# | |||
4月13日 | 18:30 | 24# | 11 | 0.1208 | 1#-4#、24#-30# | |
4月14日 | 9:38 | 23# | 12 | 0.1321 | 1#-4#、23#-30# | |
17:02 | 5# | 13 | 0.1434 | 1#-5#、23#-30# | ||
22:41 | 22# | 14 | 0.1547 | 1#-5#、22#-30# | ||
4月15日 | 0:43—16日0:56休风更换22#漏水中套后，堵回22#、23#和5#风口，开18#风口 | 12 | 0.1321 | 1#-4#、18#、24#-30# | ||
4月17日 | 14:00 | 19# | 13 | 0.1434 | 1#-4#、18#、19#、24#-30# | |
4月18日 | 13:28 | 17# | 14 | 0.1547 | 1#-4#、17#-19#、24#-30# | |
14:53 | 5# | 15 | 0.166 | 1#-5#、17#-19#、24#-30# | ||
19:56 | 20# | 16 | 0.1773 | 1#-5#、17#-20#、24#-30# | ||
4月19日 | 8:02 | 16# | 17 | 0.1887 | 1#-5#、16#-20#、24#-30# | |
21:40 | 21# | 18 | 0.2 | 1#-5#、16#-21#、24#-30# | ||
4月21日 | 13:00 | 15# | 19 | 0.2095 | 1#-5#、15#-21#、24#-30# | |
4月22日 | 8:09 | 14# | 20 | 0.2208 | 1#-5#、14#-21#、24#-30# | |
4月23日 | 2:32 | 13# | 21 | 0.2321 | 1#-5#、13#-21#、24#-30# | |
4月24日 | 23日20:16-24日19:05休风换漏中小套，复风前捅开22#、23#风口 | 23 | 0.2547 | 1#-5#、13#--30# | ||
4月25日 | 11:42 | 12# | 24 | 0.266 | 1#-5#、12#--30# | |
15:50 | 6# | 25 | 0.2779 | 1#-6#、12#--30# | ||
4月26日 | 16:15 | 7# | 26 | 0.2886 | 1#-7#、12#--30# | |
4月27日 | 23:45 | 8#（吹开） | 27 | 0.2999 | 1#-8#、12#--30# | |
4月28日 | 15:35 | 9# | 28 | 0.3112 | 1#-9#、12#--30# | |
4月29日 | 10:00-16:02休风插煤枪， | 30 | 0.3339 | 1#-30# | ||
（3）当捅风口至22#风口后，出现有风口中、小套烧损的现象，估计与风口离铁口相对较远有关。因此在4月17日间隔捅开3#铁口上方风口。
（4）此次捅风口过程中，偶有存在捅不开的现象，从休风后清理来看，风口前端有凝铁现象。从分析来看，与堵风口前端炮泥的密实程度、风口过晚捅、炉缸本身不够活跃有一定的关系。
4.3.2风量情况
本次复产计划初始风量为250—300m³/min，实际操作中以捅开一个风口加120m³/min风量递增。4月8日在三个风口送风，BV:300m³/min，BP：68KPa时，TT＞70℃，经煤气爆发实验合格，15:38 引煤气完成，逐步由常压生产过渡至高压生产。风量则根据捅开风口数目逐步上加，具体恢复趋势如下图二：
（图二）
4.3.3风温、湿度使用情况
虽然在停炉过程中采取逆送风对热风炉进行保温，但因停炉时间长且前期风量偏低，复风后风温仅270℃左右，遂开脱湿机，湿度设定最低8g控制。随着风量的增大，风温逐步升高，至4月10日风温达1000℃，同时炉内焦炭陆续集中反应，炉温快速升高，为稳定风压、Tf值，于4月10日开加湿，逐步综合调节，直至炉况恢复。
4.3.4布料制度使用情况
（1）负荷情况
由于复风后，前期一直加空焦以及辅料，以便快速提升炉温，利于加热炉缸。前期加入600t空焦，至4月9日开始陆续上负荷料。随着炉温的逐步回升以及捅开风口数目的增加，根据实际情况阶段性的恢复负荷。到29日时已经有28个风口送风，风量已达4300m³/min，炉况已基本过渡到正常水平，按15t/h喷煤量，负荷调整到3.0t/t，进入正常生产。复产期负荷具体调整如下图三：
（图三）
（2）料制情况，如下表三：
表三 | |||
阶段 | 日期 | 料制 | 简析 |
第一阶段 | 4月3日～4月9日 | C9873226124 | 1、复产前期，炉内加入料以空焦和辅料为主，由于停炉前，料面偏差大，6日14:18之前布料模式为：扇形布料（120°-300°）。 2、9日8:13开始加入0.3t/t轻负荷料，期间矿石主要布在中间环带，确保气流通畅，恢复炉况。 |
4月9日～4月17日 | O876222C9873226122 | ||
第二阶段 | 4月18日～4月27日 | O987233C9872226123 | 随着净焦陆续反应，炉温回升，捅开风口数量增加，风量加大，矿石角度适度外移，气流调整向正常炉况过渡。 |
第三阶段 | 4月28日以后 | O9872336 3 C98722261 23 C9872226124 | 28日风量达4200m³/min，负荷3.5t/t,矿批也逐步上加，恢复矿石布料角差以及圈数，逐步优化。 |
料制方面，一直使用中心加焦模式。前期因出铁偏析，有料面偏析的现象，但风量加至3800m3/min后，下来基本正常。从使用的结果来看，中心气流较足，对气流稳定性起到较大的帮助。
4.3.5渣铁排放情况
（1）排渣铁情况
复产送风前期，因炉缸严重冻结，人工烧氧以及埋氧枪后，温度仍不足，尤其是炉渣较粘，流动性极差，渣铁排放困难。随着埋氧枪时间加长以及加大输氧量后，渣铁排放相对好转。
为了确保安全，前期排出的冷渣冷铁全部进干渣坑，为此南、北干渣坑均设立了副坑，以便排放。渣铁沟内的清理全部使用排渣车排走，以预留干渣坑空间。
（2）铁口深度情况
三个铁口的深度情况统计是剔除了复产期间埋氧枪时的深度，均为正常开铁口出铁期间的深度统计（4月4日—4月30日）。具体情况如下：
（图四）
1#铁口复产期间出铁205炉次，铁口平均深度2720mm，较浅。因复产是从1#铁口方位送风，同时在恢复中后期，1#铁口也作为主铁口来出铁，出铁频率相对较高。铁口最浅时仅1500mm。后期强化维护后，恢复较好。（如上图四）
（图五）
因2#铁口方位的风口最后捅开，故2#铁口在复产期间出铁次数相对偏少，统计炉次为34。铁口平均深度2670mm，也较浅。同样也是因为前期开其方位风口后，出铁以及烧氧频繁，铁口深度难维护，偏浅。后期就很快恢复正常，且较平稳。（如上图五）
（图六）
3#铁口复产期间出铁118炉次，铁口平均深度2667mm，偏浅。尤其是在复产中期，随着3#铁口上方的风口捅开，出渣铁次数增多，埋氧枪以及人工烧氧频繁，铁口难维护，深度不好控制。但随着后期风量的增加以及炉缸冷渣冷铁排完，出铁逐步趋于正常后，铁口深度也逐步恢复。（如上图六）
（3）过撇渣器
三个铁口过撇渣器以及水渣主要是根据炉温情况确定的，具体如下表四：
表四 | ||
铁口号 | 过撇渣器时间 | 过水渣时间 |
1# | 11日11:42 | 19日18:02 |
2# | 25日14:14 | 27日11:32 |
3# | 21日11:34 | 25日3:58 |
4.3.6炉温、渣铁成分控制
（1）炉温及铁水成分情况
本次复产过程中，前期铁水温度偏低，随着炉缸的缓慢加热逐步升高，4月12日铁水温度1500℃左右水平，之后基本能够维持在1460~1500℃范围。铁水含Si方面，前期基本能够维持4%，在高炉集中熔化炉缸渣铁期间，铁水温度有下行，集中加焦后导致铁水含Si大幅度升高，最高达到10%，后续逐步降至1.0~1.5%水平。此外，此次铁水含Mn基本控制在0.6%以上，对铁水流动性起到了较大的帮助。炉温趋势如下图七。
（图七）
（2）炉渣成分
炉渣成分方面，前期基本维持1.0倍，后续再调整至0.8~1.0倍。炉渣中的MgO、Al2O3进行控制，MgO控制在8~10%，Al2O3控制在13.5%以下。从此次渣流情况看，炉渣碱度在前期及中后期控制较好，为渣铁流动性起到了较大的帮助。炉渣碱度和成分控制趋势如下图八和图九：
（图八）
（图九）
五、结语
（1）复产前对风口清理是有必要的，可以大幅度减少复产过程中风口中、小套的烧损几率。
（2）此次在风口处理阶段使用带有耐材的氧气管，管体烧损速度减慢，效率提升。从风口部位加入铝锭，可以有效增加热量。
（3）此次复产使用的氧枪改进较多，不管从安全还是效率上都有大幅度的提升。一是增加了流量计，更为直观；二是使用材质更好的氧气软管，解决了安全问题；三是使用了逆止阀，防止氧气倒流；四是氧枪前端改进，可以防止堵塞；五是氧枪本体密封设备较好，可以更好的密封；从此次来看，氧枪对比以往的成功率大幅度增加。
（4）此次复风后炉料，从渣铁流动性来看，渣铁流动性较好，在处理炉缸冻结期间，调整好炉渣成分可以避免大幅度劳动力的增加，尤其是要充分考虑Al2O3和MgO含量对炉渣稳定性的影响。
（5）高炉复产过程中未出现过管道、大的崩滑料、悬料现象，从事后看，主要得益于使用的中心加焦料制。
（6） 此次复风中后期，出现铁水含Si超高的现象，且部分时间炉渣中Al2O3含量有明显的升高现象。空焦的加入量以及加入方式，要充分论证，避免炉温起伏过大，影响炉况恢复。
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