馬鋼1000 m3高爐開(kāi)爐達(dá)產(chǎn)實(shí)踐

聶正其,馬 群

(馬鋼股份公司煉鐵總廠 安徽馬鞍山 243000)

馬鋼3號(hào)1000 m3級(jí)高爐2016年10月10日停爐大修，至2017年1月13日開(kāi)爐，大修過(guò)程實(shí)際歷時(shí)95天(大修計(jì)劃時(shí)間98天)，大修過(guò)程十分順利。2017年1月13日3#高爐開(kāi)爐，本次開(kāi)爐十分的順利，是3#高爐爐役上5次開(kāi)爐最順利的一次。開(kāi)爐6天產(chǎn)量達(dá)2821噸/日，爐況基本穩(wěn)定順行，風(fēng)量穩(wěn)定在2550 m3/min的全風(fēng)水平，負(fù)荷達(dá)到4.45。

1 高爐開(kāi)爐準(zhǔn)備階段

1.1 開(kāi)爐方案的制定及執(zhí)行

開(kāi)爐前，制定了一系列詳細(xì)的開(kāi)爐方案，這些方案包括爐體開(kāi)工方案、高爐煤氣系統(tǒng)開(kāi)工方案、開(kāi)爐枕木填充方案、開(kāi)爐烘爐及氣密試驗(yàn)方案、開(kāi)爐布料測(cè)試方案、開(kāi)爐點(diǎn)火方案、泥包制作方案、開(kāi)爐出渣鐵方案高爐開(kāi)爐配料計(jì)算及裝料方案等。

1.2 高爐烘爐及氣密打壓實(shí)驗(yàn)

2016年12月27日10點(diǎn)53分開(kāi)始烘爐，并于2016年1月4日12點(diǎn)順利結(jié)束烘爐，烘爐共計(jì)9天。實(shí)際烘爐曲線與計(jì)劃烘爐曲線基本吻合。下圖為實(shí)際烘爐曲線與計(jì)劃烘爐曲線的對(duì)比(見(jiàn)下圖1)。烘爐完成后，對(duì)高爐進(jìn)行打壓、查漏工作。

高爐打壓查漏是高爐順利開(kāi)爐達(dá)產(chǎn)的基礎(chǔ)，打壓、查漏工作分兩階段進(jìn)行。第一階段：1月4日9:58進(jìn)行0.1-0.15 MPa檢漏試驗(yàn)，對(duì)3#熱風(fēng)爐盲端、1#熱風(fēng)閥、送風(fēng)支管、高爐本體、上升管、下降管、爐頂放散閥、重力除塵器、旋風(fēng)除塵器、半凈煤氣管道、布袋除塵器、凈煤氣管道、調(diào)壓閥組等進(jìn)行打壓，檢查漏點(diǎn)并進(jìn)行處理。由于在頂壓0.08MPa檢漏漏點(diǎn)不多，氣密效果較好，決定直接升壓繼續(xù)進(jìn)行檢漏。后升壓至0.168 MPa進(jìn)行檢漏。13:45高爐休風(fēng)，到 20:35 歷時(shí)7小時(shí)檢漏、補(bǔ)漏結(jié)束，高爐復(fù)風(fēng)。21:45加風(fēng)至1650 m3/min，高爐烘爐繼續(xù)，保溫200℃。

第二階段：二次檢漏與耐壓實(shí)驗(yàn)并行。1月5日白班做耐壓試驗(yàn)，8:45開(kāi)始升壓，9:10頂壓至150kpa保壓檢漏，共發(fā)現(xiàn)11處漏點(diǎn)，10:10保壓結(jié)束后繼續(xù)升壓， 10:26頂壓瞬時(shí)到220 kpa后降壓休風(fēng)，10:45高爐休風(fēng)。整個(gè)高爐開(kāi)爐氣密耐壓實(shí)驗(yàn)順利結(jié)束。

2.3 枕木及開(kāi)爐料

(1)底焦：此次底焦裝入量計(jì)劃為19.2噸，實(shí)際19.56，焦層高度計(jì)劃為1000 mm，實(shí)際1100 mm。采用溜槽傾角12°布入，按2噸一罐，計(jì)10罐，主要為預(yù)測(cè)焦炭FCG曲線。裝入后人工扒平。

(2)枕木填充：本次爐缸散裝枕木填充至風(fēng)口中心線以下0.33 m。

(3)開(kāi)爐料填充：

由于爐缸風(fēng)口防護(hù)枕木及中心堆包雜木送風(fēng)點(diǎn)火后很快燒掉，為使配料計(jì)算更接近實(shí)際，在配核料計(jì)算時(shí)未考慮中心包及風(fēng)口防護(hù)枕木體積，在實(shí)際裝料時(shí)中心堆包及風(fēng)口防護(hù)枕木會(huì)導(dǎo)致實(shí)際裝入料體積減少。此次3#高爐開(kāi)爐料裝入實(shí)際裝入體積為807 m3，實(shí)際料線為1#探尺1.64 m，2#探尺1.49 m，與計(jì)劃裝入體積偏差56 m3，即少裝1批料，與方案計(jì)劃相符，全爐焦比4.0 t/t[1]。

表1 各部位填充用木及量計(jì)算

注：爐缸散裝用木用1米的散裝枕木；風(fēng)口保護(hù)木用2.5米枕木；中心堆包用2.5,2.0,1.5 m圓木。

3 高爐開(kāi)爐

3.1 開(kāi)爐送風(fēng)和引煤氣階段

(1)初期送風(fēng)點(diǎn)火階段

3#高爐2016年1月13日15：58點(diǎn)火，16:06送風(fēng)，送風(fēng)風(fēng)量為1050 m3/min，風(fēng)壓0.16 Mpa。16：12風(fēng)口見(jiàn)亮，16：21除長(zhǎng)堵風(fēng)口外風(fēng)口全亮。16：30料尺開(kāi)始走動(dòng)，前期下料一直順暢，無(wú)崩滑料現(xiàn)象，爐況順行較好。開(kāi)爐點(diǎn)火第5小時(shí)時(shí)有些波動(dòng)壓差高，懸料，坐料2次，9個(gè)小時(shí)后轉(zhuǎn)好。

分析其原因：送風(fēng)初期料柱透氣性差。開(kāi)爐前布料測(cè)試在空焦段安排了焦炭極限角測(cè)定，在0.5負(fù)荷料段安排礦石極限角測(cè)定，這樣造成高爐中部的料面漏斗偏深，最深達(dá)到1.8 m，基本在1.5 m，礦的落點(diǎn)偏外，在各段料尾部多次調(diào)整角度修正料面，這對(duì)送風(fēng)初期的高壓差是有影響的。

(2)引煤氣階段

3#高爐采用的是重力、旋風(fēng)、布袋除塵煤氣凈化三種方法混合的工藝。由于干法布袋除塵在引煤氣時(shí)爐頂溫度太低容易造成布袋糊死，而煤氣溫度上升到干法除塵系統(tǒng)要求的120℃一般要10小時(shí)。綜合以前及4#高爐開(kāi)爐經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)爐爐況正常時(shí)煤氣溫度低并不會(huì)造成糊袋，決定3#高爐本次開(kāi)爐在煤氣成分合格情況下盡快引煤氣，并制定了詳細(xì)的引煤氣方案。按方案計(jì)劃，送風(fēng)半個(gè)小時(shí)后，16：30開(kāi)始進(jìn)行煤氣取樣(見(jiàn)表5)，每半小時(shí)取樣一次。17：00煤氣取樣已經(jīng)合格，O2：0.6%，18點(diǎn)第三次取樣后，O2：0.4%， 18:29引煤氣。實(shí)現(xiàn)了在送風(fēng)3小時(shí)內(nèi)安全快速順利引煤氣的目標(biāo)，有利于高爐恢復(fù)風(fēng)量。

3.2 初次鐵情況

3.2.1 鐵口噴吹情況

點(diǎn)火前兩邊鐵口煤氣導(dǎo)管蓋帽打開(kāi)，送風(fēng)點(diǎn)火后鐵口煤氣火噴吹一直較大，到1月13日22:10東場(chǎng)鐵口噴渣。23:00西場(chǎng)鐵口噴渣，即開(kāi)爐8小時(shí)，累計(jì)風(fēng)量50萬(wàn)m3鐵口噴渣。

3.2.2 0次鐵及1次鐵情況

初鐵時(shí)間及儲(chǔ)渣鐵界限時(shí)間計(jì)算，根據(jù)焦炭置換量計(jì)算對(duì)應(yīng)的焦炭(僅考慮燃燒焦炭部分；未扣除凈焦燃燒時(shí)由排煤氣管吹出的焦炭灰份成渣量)、礦石、輔料生成的渣鐵。

鐵口中心線(標(biāo)高8.6 m)以下至爐底爐缸有效容積(扣除泥包及部分鐵口組合磚體積)V=V1-V2

V1：鐵口中心線以下(包括死鐵層)爐缸容積，63.99 m3

V2：鐵口中心線以下(包括死鐵層)泥包及部分鐵口組合磚體積，4.36 m3

V=V1-V2=59.63 m3

鐵口中心線可儲(chǔ)留鐵水體積：59.63×0.3=17.89 m3(0.3為爐缸空隙度)

鐵口中心線可儲(chǔ)留鐵水量：17.89×6.8=121.6 t (6.8為鐵水比重)

風(fēng)口中心線以下?tīng)t缸有效容積(扣除泥包及部分鐵口組合磚體積)169.03 m3

爐缸儲(chǔ)渣鐵界限體積為：169.03×0.3×0.7=35.5 m3(0.3為爐缸空隙度；0.7為安全系數(shù))

[鐵口泥包內(nèi)端面鐵口孔道中心線(標(biāo)高8.0 m)以下至爐底爐缸有效容積(扣除泥包及部分鐵口組合磚體積)39.54 m3

可儲(chǔ)留鐵水體積：39.54×0.3=11.86 m3(0.3為爐缸空隙度)

可儲(chǔ)留鐵水量：11.86×6.8=80.7 t(6.8為鐵水比重)]

可知當(dāng)按計(jì)劃送風(fēng)時(shí)間達(dá)到14 h-15 h，累計(jì)生鐵生成量為100 t-140 t，此時(shí)鐵水已達(dá)到鐵口中心線，可安排出第一次鐵。(累計(jì)風(fēng)量112萬(wàn)m3)

送風(fēng)時(shí)間達(dá)到12 h-13 h，累計(jì)生鐵和爐渣生成量體積總和為34.3 m3-43 m3，所以儲(chǔ)渣鐵界限時(shí)間不超過(guò)13 h。(累計(jì)風(fēng)量85.6萬(wàn)m3)計(jì)算結(jié)果列下表。

位置泥包中心線8.0 m鐵口中心線8.3 m鐵口中心線8.6 m風(fēng)口中心線下11.4 m鐵水量 t80.7101.5121.6 有效容積39.5449.7559.63169 渣鐵儲(chǔ)存體積m311.86 14.93 17.89 35.5 空隙度0.3鐵水密度6.8安全系數(shù)0.7

由上述計(jì)算可見(jiàn)，到1月14日5：00風(fēng)機(jī)房累計(jì)風(fēng)量達(dá)到119.2萬(wàn)m3、高爐風(fēng)量表累計(jì)風(fēng)量96.5萬(wàn)m3，按計(jì)劃此時(shí)具備出0次鐵條件，5：10分打開(kāi)1#鐵口，鐵口打開(kāi)后空噴，表明爐內(nèi)液體物質(zhì)較少，5：31堵口。8:00分風(fēng)機(jī)房累計(jì)風(fēng)量152.45萬(wàn)m3、高爐風(fēng)量表累計(jì)風(fēng)量126.5萬(wàn)m3，打開(kāi)2#鐵口出鐵，鐵水溫度及流動(dòng)性都正常，直接過(guò)撇渣器，沖水渣，出鐵時(shí)間80分鐘，出鐵水91 t。

3.3 達(dá)產(chǎn)階段過(guò)程簡(jiǎn)述

這一階段1月13日～19日。送風(fēng)后23小時(shí)內(nèi)噴煤，6天內(nèi)將風(fēng)量逐步從1000 m3/min增加到2600 m3/min，達(dá)到較高風(fēng)量水平。礦批重由14 t增加到31 t，焦炭負(fù)荷2.2增加到4.1，風(fēng)溫最高用到1160。煤氣利用由39.7%提高到44.5%。

此次開(kāi)爐從點(diǎn)火送風(fēng)到初次出鐵較為順利，13日遇管道氣流減風(fēng)一次控制后持續(xù)加風(fēng)至初次出鐵，1月14日進(jìn)行 1次鐵后，爐內(nèi)氣流穩(wěn)定性較好，爐缸熱量充足，調(diào)整料制，風(fēng)量由1900 m3/min加至2100 m3/min，負(fù)荷穩(wěn)定增加至3.2。1月15日進(jìn)行料制進(jìn)一步調(diào)整，氣流穩(wěn)定性良好，風(fēng)量維持在2500 m3/min 增加負(fù)荷至3.9.礦批擴(kuò)至26 t。20:15管道氣流減風(fēng)至2400 m3/min；1月16日風(fēng)量恢復(fù)至2500 m3/min，爐內(nèi)氣流穩(wěn)定性良好。1月16日-1月19日不斷進(jìn)行料制調(diào)整改進(jìn)，負(fù)荷3.8-4.1礦批26.5-31.風(fēng)量達(dá)到較高水平。18日產(chǎn)量2788 t，距離公司目標(biāo)一步之遙，19日產(chǎn)量達(dá)到2821 t。從開(kāi)爐到高爐穩(wěn)定運(yùn)行達(dá)到公司目標(biāo)產(chǎn)量2800 t僅僅用時(shí)6天，刷新馬鋼高爐達(dá)產(chǎn)時(shí)間新紀(jì)錄。

3.3.1 送風(fēng)參數(shù)調(diào)整

(1)風(fēng)口面積調(diào)整

開(kāi)爐初期送風(fēng)風(fēng)口為7個(gè)，長(zhǎng)堵風(fēng)口4#、7#、12#、15#風(fēng)口，送風(fēng)面積為0.0792 m2。送風(fēng)點(diǎn)火后，1月13日16:12 1#、2#、6#、8#風(fēng)口亮，16:15 剩3#、9#、14#風(fēng)口未亮，16:20 14#亮，16:21 除常堵風(fēng)口外全亮。 1月14爐內(nèi)氣流穩(wěn)定性尚可，風(fēng)口捅開(kāi)后繼續(xù)加風(fēng)進(jìn)程9:15 捅7#、15#風(fēng)口。11:05捅12#風(fēng)口，12:18捅4#風(fēng)口18個(gè)風(fēng)口全開(kāi)，送風(fēng)面積為0.2035 m2。

(2)風(fēng)量變化情況

1月13日16：06送風(fēng)，16：15送風(fēng)風(fēng)量為1500 m3/min，風(fēng)壓0.16 MPa；煤氣引完以后，逐步加風(fēng)，1月13日-1月14日最高風(fēng)量2500 m3/min，達(dá)到使用風(fēng)量較高水平。出鐵前風(fēng)量為1800 m3/min。從送風(fēng)到出鐵前送風(fēng)參數(shù)看，前期由于懸料，前9小時(shí)風(fēng)量低于計(jì)劃風(fēng)量，中后期爐況順行，風(fēng)量比方案計(jì)劃加風(fēng)節(jié)奏快(見(jiàn)圖1)。

圖1 開(kāi)爐初期風(fēng)量及計(jì)劃風(fēng)量變化情況

1次鐵后，1月14日12:00風(fēng)量加至2500 m3/min，14:35爐內(nèi)氣流波動(dòng)壓差偏高，減風(fēng)至2400 m3/min，至1月15日爐內(nèi)壓差緩解恢復(fù)風(fēng)量至2500 m3/min。風(fēng)量水平維持，13:45高爐富氧2000 m3/h。20:15有管道氣流，上風(fēng)困難，風(fēng)量減至2400 m3/min緩解爐內(nèi)壓差。1月16日隨著調(diào)整，爐況好轉(zhuǎn)，高爐逐漸接受風(fēng)量，風(fēng)量水平恢復(fù)至2500 m3/min，達(dá)到目標(biāo)水平。

3.3.2 裝料制度調(diào)整

點(diǎn)火送風(fēng)料制為C： 38.5/36.5/34/31 2222，O： 37/35/32 222 開(kāi)爐初期過(guò)程較為順利，料制進(jìn)行微調(diào)。1次鐵后，為了進(jìn)一步發(fā)展邊緣和中心氣流，上部制度礦焦角度逐步外移，到1月16日12:00調(diào)整料制為C：39/ 37 /35 /32 /29 22221，O：37/35/32 332。高爐恢復(fù)強(qiáng)化迅速，氣流分布合理煤氣利用率回升，爐況順行[2]。

3.3.3 爐熱及渣系調(diào)整

14日9：10第一次鐵打開(kāi)后，爐熱充沛，流動(dòng)性良好，鐵水含[Si]：:5.21 %，PT：1437℃，達(dá)到計(jì)劃要求，第二爐鐵口打開(kāi)后，爐溫維持1450℃以上。[Si]維持在4.5%范圍內(nèi)，至15日13:00鐵次，PT上升至1500℃左右，鐵水流動(dòng)性明顯改善，鐵水含[Si]提到1.0%以下，爐溫步入正常水平。 15日負(fù)荷加至4.2、調(diào)整料制后氣流穩(wěn)定性好轉(zhuǎn)，鐵水PT穩(wěn)定在1500℃以上，爐缸熱量上來(lái)以后，為后續(xù)爐況調(diào)整創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。

在渣系調(diào)整上，開(kāi)爐初期考慮到鐵水中[Si]高，爐渣堿度控制在1.05，1次鐵實(shí)際爐渣堿度1.08，跟核料堿度接近。但之后爐渣堿度一直偏低，與核料渣系堿度相差較大， 8日開(kāi)始逐步將核料堿度提至1.15，到10日將核料堿度逐步提至1.21，10日中午爐渣實(shí)際堿度才上來(lái)，由1.02上升至1.25左右；后隨著爐缸物理熱逐步提高，視實(shí)際渣堿度與核料堿度相符且穩(wěn)定，將爐渣堿度回調(diào)，并最終穩(wěn)定在1.18。

3.3.4 負(fù)荷調(diào)整

點(diǎn)火開(kāi)爐后，按照方案逐步增加焦炭負(fù)荷，14:20開(kāi)始噴煤，至14日19:00加負(fù)荷至3.2，礦批22 t，焦批6.58 t，19日負(fù)荷最高加至4.1，礦批31 t，焦批7.26 t，氣流穩(wěn)定性尚可，爐缸熱量回升至正常水平，之后逐步增加焦炭負(fù)荷，隨著風(fēng)量水平上來(lái)，負(fù)荷快速向正常過(guò)渡。

3.3.5 爐外出渣鐵

渣鐵處理是高爐開(kāi)爐進(jìn)程快慢的重要環(huán)節(jié)，開(kāi)爐初期硅高渣鐵流動(dòng)性差，爐前工作難度大大增加，如處理不好，會(huì)很大程度上影響高爐恢復(fù)進(jìn)程。3#高爐本次開(kāi)爐，0次鐵在1#口出，爐溫及鐵水流動(dòng)性很好，出了21分鐘，為燒掉2#口的噴煤氣管道，2#口也打開(kāi)出了12分鐘，出鐵及堵口情況良好。根據(jù)零次鐵的出渣情況，決定1次鐵就計(jì)劃沖水渣，首爐鐵順利開(kāi)口，流動(dòng)性良好，并直接沖水渣。

4 結(jié)語(yǔ)

3#爐開(kāi)爐前，制定了的開(kāi)爐工作方案全面、詳細(xì)，開(kāi)爐期間無(wú)設(shè)備事故，無(wú)安全事故；馬鋼3#1000 m3級(jí)高爐開(kāi)爐達(dá)產(chǎn)目標(biāo)2800 噸/日；本次開(kāi)爐十分的順利，爐況基本穩(wěn)定順行，風(fēng)量穩(wěn)定在2550 m3/min的全風(fēng)水平，負(fù)荷達(dá)到4.45，開(kāi)爐6天產(chǎn)量達(dá)2821 噸/日，為今后開(kāi)爐快速達(dá)產(chǎn)提供了借鑒。