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数据指标

鞍钢新1号高炉大修技术应用与开炉达产实践

时间:2018-01-03 11:17:05|来源:第五届炼铁对标、节能降本及新技术研讨会论文集|浏览:|评论:0条   [收藏] [评论]

鞍钢新1号高炉大修技术应用与开炉达产实践赵德胜2 张立国1 张殿安2 刘宝奎2 赵正洪2(1. 鞍钢集团钢铁研究院,辽宁 鞍山 114009;2.鞍钢股份有限公司炼铁总厂,辽宁 鞍山 114021)摘…

鞍钢新1号高炉大修技术应用与开炉达产实践

赵德胜2  张立国1  张殿安2  刘宝奎2  赵正洪2

(1. 鞍钢集团钢铁研究院,辽宁 鞍山 114009;2.鞍钢股份有限公司炼铁总厂,辽宁 鞍山 114021)

摘  要:对新1号高炉大修过程中不同部位的炉底、炉缸砖衬,冷却壁、冷却板及破损炉壳更换,新增干法除尘等工艺装备所采用的相关技术进行了介绍,同时对高炉大修后的开炉工作,如炉体烘炉,试漏、试压,装填开炉料,开炉进程以及过程中执行的相关制度进行了说明,总体来讲,此次高炉大修及开炉各项工作都按计划如期完成,顺利达产,标志着此次大修工程取得较好效果,开炉工作也达到了预先所定目标。

关键词:炉缸;冷却板;烘炉;点火送风

Technology Adoption of Major Repair and Practice

of blow-on with New 1 BF of Angang

ZHANG Li-guo1,ZHAO Zheng-hong2,ZHAO De-sheng2,ZHANG Hai-ming2,

ZHANG Dian-an2,ZHANG Lei2,LIU Bao-kui2,ZHANG Heng-liang2

(1. Steel Research Institutes of Ansteel Group Corporatio,Anshan 114009,Liaoning,China;

2. General Ironmaking Plant of Angang Steel Co., Ltd., Anshan 114021, Liaoning, China)

Abstract:The paper that introduce cross-correlation technique different locations bricking of bottom、health ,molding plate 、cooling stave 、damaged furnace mantle,and dry dedusting proces s of with overhaul engineering wew 1 BF of angang, This the blast furnace work is explaned,like baking furnace leak test pressure test brown filling,in the process of furnace and carry out correlative system,in a word,According to the plan completed on schedule with overhaul engineering and in the furnace work ,and smooth production, mark overhaul engineering to achieve better results,in the process of furnace win intend goal。

Key words:health;molding plate;oast;lgnition air supply

炼铁总厂新1号高炉,有效炉容3200m3,为鞍钢集团本世纪初自筹资金新建的第一座现代化大型高炉,为取得优良的业内成绩,自设计之日起,就面向国内外先进技术和工艺装备看齐,投产后的高炉炉体及附属设备条件处于当时国内先进水平,技术指标也长时间位于国内外同体积优秀高炉之列。但进入2014年以来,经历长时间高强度冶炼时期后,炉底、附属装备进行更换,同时新增一套干法除尘工艺,大修后的高炉于2017年3月27日点火送风,开炉后的高炉稳步进入达产状态,标志着整体大修工程达到设计要求。

1大修工程主要技术应用

1.1炉底、炉缸炭砖更换

新1号高炉停炉之前,炉底、炉缸部位均采用的是国产超微孔炭砖结合国产陶瓷衬体的砌筑结构,这种衬体构成,较为迎合了当代高炉长寿理念,既可以利用陶瓷衬体抗渣铁侵蚀能力强,又能充分发挥超微孔炭砖平均孔径和显气孔率低的优势,能够减轻渗铁现象发生。但这里需要指出的是,在此次停炉破损调查过程中,还是发现了炉底、炉缸侵蚀较为严重,尤其是炉缸二段、三段冷却壁位置,铁口下方最薄部位处仅剩下200mm左右,且呈现出了侵蚀极不均匀的状态,直接证实了此次停炉正确性,同时也说明即使采用这种较为合理的砖衬混搭结构,在长时间高强度冶炼生产后,炉衬也会不可避免的出现破损减薄,也指出了无论是采用何种炉衬结构,强化冶炼制度都是导致炉内砖衬损毁的最为直接原因。新1号高炉此次大修工程炉底、炉缸砖衬新砌筑情况详见表1。

1 1号高炉炉缸、炉底砌筑结构

项目

位置

炭砖材质

备注

炉底

1

国产石墨碳砖

2

国产超微孔碳砖

3

SGL超微孔碳砖

立砌

陶瓷杯底

1层~2

刚玉莫来石砖

Al2O3含量≥85%

陶瓷杯壁

911

刚玉莫来石砖

Al2O3含量≥85%

炉缸

1层~8

SGL超微孔碳砖

9层~11

国产超微孔碳砖

铁口区域

SGL超微孔碳砖

这里需要阐明的是,由于炭砖生产过程中会受到原煤质量、设备条件和加工工艺制度等诸多因素影响,因此所产的成品炭砖,技术指标上也会表现出参差不齐,鞍钢及国内外多座高炉近些年长寿经验表明,采用进口SLG超微孔炭砖结合国产陶瓷砌体是当下较为适合新1号高炉炉底、炉缸的砌筑结构[1-2],能够最大限度的增强炉衬在日常生产中的抗损毁能力,因此,此次大修方案炉底、炉缸衬体结构的制定,仍采用这种炉衬设计结构,.并于17年2月17日开始重新铺砖,2月11日砌筑结束,整个工期历时23天,要求在砌筑过程中严格执行相关标准,力求做到减少砖缝距离,砖体耦合严格,缝隙料填充均匀饱满的砌筑要求。

1.2 冷却壁及冷却板

新1号高炉设计之初,就采用了区别于国内外其它大部分高炉的独特方案,采用了炉腹、炉腰、炉身中下部位安装43层铜冷却板,并结合六段炉缸冷却壁的设计结构,目的是在短时间休风状态下,可以实现破损冷却板的快速在线更换。作为新1号高炉来讲,经历了近四年的高强度冶炼后,加之上一代高炉大修未能及时完成对炉腹、炉腰、炉身中下部等处的冷却板进行更换,致使炉体自身多块冷却板破损严重,初步统计停炉前损毁数量已达到235块,具体表现为生产过程中常可见到炉皮发红,且伴随着煤气泄漏严重的现象发生,这些都严重的制约了日常安全生产及冶炼强度的提升。新1号高炉此次大修工程不同炉体位置冷却板和冷却壁更换情况见详表2。

2 不同炉体位置冷却板和冷却壁更换情况

项目

位置

冷却装置类型

更换数量,块

备注

炉缸

1段~5

冷却壁

220

水管管径加粗至73mm

炉腹

1层~8

冷却板

88

水管管径未变

炉腰

9层~15

冷却板

106

水管管径未变

炉身

1643

冷却板

345

水管管径未变

新1号高炉决定利用此次大修时机,在搭建炉内保护吊盘后,完成对炉缸部位的五段冷却壁整体破拆,炉腹、炉腰、炉身部位多处损毁冷却板,以及原有多处所增设的微型冷却器的拆除,并进了相关冷却装备更换,需要说明的是由于工期因素的制约,此次冷却板也未能按计划全部更换完成,仅是对部分破损严重区域的冷却板进行更换,数量总计539块。

1.3炉壳部分更换和修补

新1号高炉停炉大修还有一个重要原因,就是炉体自身存在较为严重的炉壳开裂问题,由于新1号高炉为鞍钢最早投产的大型高炉,炉壳是采用早期较低标准的锅炉用钢材质,设计炉壳厚度虽为60mm,在经历了两代炉役的长时间高强度冶炼后,由于炉内热应力的不断积存,导致砖衬膨胀,致使多处冷却装置变形,从而形成了炉壳的胀裂现象,期间虽经历多次采用加肋筋、焊补炉壳等措施进行修补,但效果收效甚微;同时由于炉壳煤气泄漏现象日趋严重,不少部位被迫点火,用以消除煤气危险源,这也带来了炉壳基体组织中晶格加剧畸变,严重的影响了炉壳自身强度,给高炉日常安全生产带来极大隐患。新1号高炉此次大修工程不同炉体位置炉壳更换情况见详表3

3 不同炉体位置炉壳更换情况

项目

位置

更换形式

备注

炉缸

1段~4

整体更换

炉腹

1层~8

局部更换

工期紧张因素

炉腰

9层~15

局部更换

工期紧张因素

炉身

1643

局部更换

工期紧张因素

这里需要指出的是,也是由于工程后期进度紧张等因素制约,此次大修工程也未能按照设计完成炉壳的整体更换,只是对破损严重部分进行了局部更换,这可能将对日后高炉强化冶炼后的炉体日常维护有带来不利之处,未来值得引起重视。

1.4 干法除尘技术应用

由于受到国家对于环保要求的愈发严格及高炉经济性运行的双重需要,此次高炉停炉大修最为重要的工程之一就是利用这段长期停炉期,新增一套干法除尘工艺,以迎合当前国家对于冶金企业要求,达到节约用水,增加发电量目的,进而实现降低炼铁运行成本的效果。新1号干法除尘工艺设备参数详见表3。

3 干法除尘工艺设备参数

项目

参数

煤气净化能力,m3/h

520000

滤袋

材质

氟美斯

总数量,条./

460

总面积,m2

20120

过滤方式

外滤式

过滤风速,m/s

0.62

设计寿命,年

≥1.5

箱体规格(内径×高度×壁厚)mm×mm×mm

6000×23200×16

运行温度,

90120

煤气泄漏率,%

≤2

此次干法除尘设备的安装,需要指出的是,由于受到场地面积较为拥挤的现实条件制约,采取是紧凑式布局方式,充分利用了周边原有预留的空地资源,顺利地实现了干法除尘工艺系统的安装。

1.5 其它技术应用

除以上技术外,此次大修工程还应用了较多其它技术,如炉体喷涂料由高铝质改为氮化硅质;炉顶采用PC2.5加强型水冷齿轮箱,并新型低噪音高炉煤气调节阀组技术;对于热风炉工艺系统,采用了更换新型煤气、空气双预热换热器,热风炉短管三岔口处采用组合砖砌筑技术;同时为提升高炉工艺自动化控制水平,高炉、热风炉、上料、冲渣等系统均采用国际先进三电一体化集中控制系统,并辅助安装了一整套高炉专家系统技术等等。

2 高炉开炉

众所周知,开炉效果的好坏直接关系到日后炉况运行状态,还会对炉体长寿具有决定性的影响,因此,当大修工程进入尾期后,在公司要求下,多个部门及炼铁总厂相关人员就提前介入了高炉开炉工作,并迅速组织各方面条件,做到预先准备,以满足开炉工作的需要。

2.1 烘炉

高炉一代炉役投产之初,需要对炉体内部进行预热烘炉,用以达到消除炉衬水分、热应力和不良膨胀的效果,由于本次热风炉本体未参与大修,仍处于保温状态,因此,公司决定此次烘炉采用热风炉鼓风烘炉,烘炉过程中以热风温度为基准、鼓入风量为调剂手段,同时以炉顶温度为制约条件,整个烘炉期间都要求严格按烘炉曲线进行烘炉,热风流量控制在2000~2500m3/min。新1号高炉炉烘炉温度控制曲线详见图1。


烘炉风温由室温开始,以50℃/h的速度稳定升至200℃,保持恒温40小时,并以50℃/小时速度升至350℃,温度恒定20小时,再以50℃/h速度升至450℃,恒温时间93小时,在炉体充分预热后,然后以50℃/h的速度降至150℃,烘炉工作于3月26日凌晨两点结束,历时168小时。烘炉期间要求热风炉换炉风温波动范围小于20℃;并保证炉顶温度不超标的前提下尽量使用上限风量;如遇炉顶温度超标时,可适当降低风温30~50℃,打开风口大盖并以自然风进行冷却,同时炉顶放散阀全开,保证控制烘炉温度恒定。

2.2 试压及试漏

高炉作为密闭容器,在炉体垫板焊严、高炉压浆、烘炉这些工作都结束后,还需要对炉体的气密性进行检测,此次高炉系统通风试漏、试压和煤气除尘系统、热风炉系统均采用同步进行方式,并配套8000m3/h电动风机为试漏、试压风源。气密性试漏和强度性试压采取前后分阶段进行,于3月26日早八时零五分开始送风试漏、试压,至午时十二时四十五分结束,在气密性试漏中,炉顶压力要求控制在0.05MPa,之后再采取站台阶的方式将顶压提升至极限0.23MPa进行强度性试压,测试完毕后,对存在的不同漏点进行处置。本次试漏工作中统计查出炉体漏点207处,全部都按要求在规定时间做出了处理,说明本次炉体大修整体效果还是不错的。

2.3 炉体装料

开炉工作的关键之处,就在于不同炉料的合理搭配组成,需要在详细计算基础上,保持入炉炉料碱度与焦炭负荷的合理性设置,即要做到保证不同炉料的倾倒数量及装填次序无失误。新1号高炉开炉之前,也在总结过去多座高炉开炉装料制度基础上,经过多次验算,最终才确定了开炉料的种类及料批布料顺序,新1号高炉开炉装填料规定条件详见表4。

4 开炉装填料规定条件

项目

开炉焦比,kg/t

炉料碱度

焦炭批重,吨

料线,米

渣中Al2O3含量,%

数量

4000

0.95

18

1.5

12

此次新1号高炉采用15段设置方式,段数设置较多的目的在于,能够使得炉内O/C的分布平滑过度,改善料柱透气性,有利于下料顺畅,炉体不同段数焦炭负荷详见表5

5 开炉不同段数的焦炭负荷

项目

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

焦炭负荷

枕木

0

0

0.07

0.15

0.22

0.37

0.52

0.78

1.04

1.56

1.74

1.84

1.96

2.09

新1号高炉大修工程结束后,依然沿用炼铁总厂常用的传统开炉方式来进行,并于26日下午三时十五分,进行炉底垫底焦炭的倾倒,至下午四时结束后进行炉内枕木料填装,枕木数量共计2300根,至27日早六时结束,此次装填过程中采用人工排摆的方式,摒弃以往粗放投入方式,目的是加快枕木燃烧,快速形成炉内炉料反应空间,达到迅速开炉的效果。之后净焦装填至炉腹1/2处,炉身1/8以下为控料,以上部位为正常料,并按计划上料至炉喉位置,料线按计划控制在1.80m。其中正常炉料的结构为“二烧烧结矿加弓长岭球团”,期间配加锰矿、石灰石、硅石及菱镁石熔剂,用以调节炉渣碱度,正常料下取入炉焦比750kg/t,开炉渣比1150kg/t遵循原则,同时提高球团矿比至35%,目的是在于提升开炉料铁品位,出铁过程更加顺利。

2.4 点火送风

此次开炉共计堵6个风口,堵住的风口在圆周方向上成均匀分布状态,以保证开炉过程中炉缸都能保持工作状态活跃,并27日晚二十三点五十分点火送风,之后料尺出现松动,送风初期四个铁口眼全部打开,但28日早五时出现2号、3号、4号铁口喷出瓦斯过大,致使炉前烟尘大出铁场煤气含量较高现象,被迫采取堵炮措施,并只留下1号铁口,至28日晚二十二时,在此期间上料共计56批(注:批重42吨),开始进行第一炉出铁作业,至29日早八时,出2号铁口,出铁过程中,炉渣走水冲渣工艺,表观可看到渣铁流动性良好,说明炉温充沛,渣铁分离良好,经过测试后,铁水物理热达到1420℃,此次出铁量共计达到176吨,铁水中[Si]量为4.29%,[S]含量0.01%。至4月1日风量提升至5000 m3/min,风口全部打开,4月1日早九时送氧5000m3/h,入炉焦比降低至350kg/t,铁水中[Si]降至0.7~0.9%,开始供应后续炼钢工艺生产,至此时,标志着新1号高炉开炉取得圆满成功。

3 高炉投产效果

新1号高炉开炉之初,就制定出严格操作标准。在装料制度的选择上,采用“中心加焦”方式进行日常布料,形成以中心气流为基础,兼顾边缘气流为辅助,边缘与中心气流相结合的效果,以达到气流合理分布的目的,同时采取逐步加大批重及提升顶压的方法,用以改善炉内煤气利用率,改进炉内冶炼进程。下部调剂制度选择上,采取稳中求进的方针,杜绝激进提升冶炼强度行为的发生,采取“站住台阶,再缓步往上爬”的操作策略,逐步加大风量,提升风温,在稳步降低入炉焦比,提升喷吹煤比的同时,做到富氧量的逐步提升,力求保证投产初期高炉内部的鼓风动能、理论燃烧温度、风口回旋区形状及炉腹煤气量指数等重要操作参数都控制在适宜水平,实现炉缸工作状态均匀及活跃。日常生产中,在做到保持入炉原燃料质量及搭配比例稳定,杜绝频繁的碱度变动的同时,稳定铁水物理热量,并严禁做低炉温的现象发生,以保证炉内渣铁充分分离和必要的炉内脱硫条件。并优化炉前操作,维护必要的铁口深度,要求及时出净炉内渣铁,做到杜绝憋铁的事件发生。新1高炉开炉初期,高炉生产表现稳定,炉况顺行状况良好,此期间主要操作指标和燃料消耗也处于较为理想水平快,实现了优化投产的目标。新1号高炉投产之初高炉操作指标详见表6。

6 1号高炉投产之初高炉操作指标

时间

日产量,t

焦比,kg/t

煤比,kg/t

风量,m3/min

风压,KPa

顶压,KPa

329

1700

634

31.2

3502

220

115

330

3700

474

141.4

4752

318

165

331

5100

371

113.3

4761

313

165

41

5600

384

138.8

5131

346

190

42

6000

365

126.3

4797

327

176

43

5900

358

141.2

4906

356

200

44

4600

370

144.8

4199

301

157

45

5700

351

119.3

4698

351

194

46

5950

360

115.3

4945

362

201

47

6200

347

126.9

5131

369

214

48

6300

336

132.1

5055

376

216

49

6390

332

138.5

5035

380

218

410

6600

336

132.1

5020

385

221

411

7100

327

151.8

5066

390

226

412

7200

325

160.1

5139

393

231

4结语

1)新1号高炉停炉破损调查发现,炉底、炉缸呈现出了整体侵蚀不均匀的状态,证实了此次停炉正确性,同时也说明无论采用何种砖衬材质及搭配结构,长时间强化冶炼制度下,都是导致炉内砖衬损毁的最为直接原因。

2)开炉工作的关键之处在于不同炉料的合理搭配组成,需要在详细计算基础上,保持炉料碱度与焦炭负荷设置的合理性,并要保证做到不同炉料的倾倒数量及装填次序无失误。

3)采用多段数O/C负荷设置方式,能够达到炉内O/C负荷的分布平滑过度效果,有利于改善料柱透气性及开炉初期的渣铁流动性,能够实现了炉况稳定顺行。

4)圆周方向上堵住成均匀分布状态的部分风口,可以帮助炉体下部初始煤气流分布均匀,有利于保持开炉过程中炉缸活跃的状态工作。

5)开炉后的生产经验表明,应杜绝激进提升冶炼强度行为的发生,应采取“站住台阶,再缓步往上爬”的操作策略,以保证鼓风动能、理论燃烧温度、风口回旋区形状及炉腹煤气量指数等重要操作参数控制在适宜水平,达到活跃炉缸的效果。

参考文献

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