曹宝  刘彦敏

（山西晋南钢铁有限公司炼铁厂）

摘   要：对晋南2号高炉小修停炉及开炉操作进行了总结。采用回收煤气空料线打水方法停炉，将料面降到风口中心线，全程炉顶煤气H2、O2含量控制到位，无爆震。在开炉操作中，精心计算开炉料，选择合适的全焦比，去空焦，优化上下部操作制度，并通过双铁口预埋氧枪、先次中心加焦过渡至平台加漏斗布料、逐步捅开风口等措施，开炉过程整体稳顺。送风16h首次铁实现渣铁分离，第4天达产，第5天燃料比降至500kg/t.fe以下，煤比160kg/t.fe以上，利用系数＞3.5t/(m³·d)，日产量＞6500t/d，各项经济技术指标创历史最好水平。

关键词：高炉；停炉；降料面；开炉；操作制度

晋南2号高炉（1860m³）于2019年9 月开炉，开炉后经过5年多的高强度冶炼，第5、6段冷却壁出现破损漏水，数量达16块之多，影响高炉安全生产。为此，决定于2025年2月2日—2025年3月8日对2号高炉停炉小修，更换第5、6共破损冷却壁，并对炉体进行喷涂造衬，同时对其他系统的部分关键设备进行维修改造 。

1  停炉操作

1.1  降料面停炉

（1）停炉前的准备。按照一般规律，停炉前需进行预休风，调整装料制度、铁水成分，以清理炉墙、炉缸黏结物，为降料面及炉缸清理打好基础。晋南公司炼铁厂打破常规，没有进行停炉前的预休风及其他调整，仅提高了顶装焦比例，通过逐步减轻焦炭负荷和降低炉渣碱度保持铁水温度>1500℃。下休风料前后维持料制不变：C41 39 36.5 33.5 13（3 3 2 2 3） O41 39 36.5 33.5(3322)，矿批51吨，全焦负荷4.70。3月1日5:00点进行如下调整：退负荷0.5，加硅石50kg/t.fe，烧结矿比例减5%，球团加5%（计算碱度1.0）；6:00负荷再退0.5，矿批49吨，烧结矿再减5%，球团再加5%，硅石加至80kg/t.fe；7:00负荷退至2.5，矿批45吨，硅石、锰矿、萤石各50kg/t.fe（直到下盖面焦）；8:30负荷退至2.0（8批），之后下189吨盖面焦。

(2)降料面。2#高炉采用控料线炉顶打水法停炉，将料面降到风口中心线[1-2]。从1日10:00开始打水回收煤气控料线，随即调整两场开口机为最大角度。10:15停煤，10:20开始下盖面焦，10:27停氧。到18:52切煤气箱体放散（西雷达探尺17.6米，东雷达探尺17.7米，机械探尺最大深度14米），用时512分钟，顶压波动正常，无爆震。累计风量1060320m3，用水量614吨。之后重力除尘器放散及炉顶放散打开，风量控制在1200-1400m3左右，顶温控制在270-350℃，风压保持60KPa左右，风口基本不动，风口监控画面显示全黑，于3月2日5:50休风停产。共计水量1486吨，风量2107933m3，吨焦耗水2.79吨，吨焦耗风3965.3米3（见表1）。

（3）风量、氧量、煤气流速的控制。根据文献 [3]提供的计算方法，2号高炉停炉控制风量及累计风量的变化如图1所示，2号高炉从2m 料线至风口中心线的容积为1600m³, 其中焦炭量为643t, 考 虑到停炉后期炉顶压力为常压，吨焦耗风量取 3800m³/t,   累计风量为210万m³ （如图1所示）。实际操作中，需 结合炉顶温度和煤气成分对风量进行控制。

从10:00开始打水下控炉料，风量及氧气清零。10:15轻负荷已过炉腰风口明亮炉温持续上升，10:27停氧，15:35退透平。期间风压及顶压平稳。本次停炉除用炉顶打水外另加其他位置接的临时高压水管，期间根据炉顶温度阶段性使用三台工业水泵，水量基本维持在90t/h左右，最大120t/h，确保了炉顶温度在270-350℃（如图3所示）。

为确保停炉安全，炉身降料面阶段性采取大风量、高富氧措施，初期风量为40000m³/min,  富氧量为23000m³/h; 炉腰降料面按85%～90%风量进行 控制，风量为3900～4100m³/min 停氧；炉腹及风口 带降料面按50%～70%风量进行控制，风量为3200～2400m³/min，煤气流速控制在2m/s  以内。由于 料层变薄，过剩的O₂ 容易穿过料层，控制好煤气流速有利于O₂ 、H₂与CO 反应，保证O含量不超标，以便回收煤气。实际累计风量为184.6万m³（如图 2所示），比理论值低66.4万m³。

（4）煤气成分的控制。控制炉顶煤气成分对降料面的安全至关重要，需严格控制煤气中H₂ 、O₂含 量，要求H₂≤12% 、O₂<2%; 当炉顶温度为350℃ 时 ，O₂<1.8%; 当炉顶温度>500℃时，O₂<0.8%。由图3可以看出，2号高炉降料面过程，炉顶煤气 H₂、O₂含量控制得较好。23:00—23:58，料面位于炉身下部，H₂含 量 上 升 接 近 CO₂含量；23:58— 01:58,H₂  含量>CO₂ 含量，料面进入炉腰；01:58之 后，CO₂含量开始回升，料面进入炉腹；CO含量开始 锐减后，料面进入风口带（如图2所示），此时检查风口正常，2号高炉于5:50顺利停炉 。

（5）出铁安排。2号高炉停炉前，保证东西铁口炉前设备工作正常，开始控料线将开口机调到最大出铁口角度，确保铁口深度，以便出净渣铁。根据理论出铁量，改用直径55mm 钻头开铁口；在料面降至距风口中心线0.5m 时（风口呈暗红色出现挂渣，且有一半风口吹空），两个铁口同 时出铁，铁口大喷不堵，尽可能地出净渣铁，直至休风。

1.2  凉炉、更换冷却壁及喷涂造衬

2号高炉降料面停炉结束后，先拆除部分中、小套、短接 、全部直吹管，再打开炉顶检修 孔及人孔，打水强制凉炉，冷却炉料，为后续更换冷却壁、喷涂及炉缸清理奠定基础。

2日5:50休风后两小时打开炉顶人孔，打开风口小盖，打开倒流，7:30停风机。3日8:00前卸下全部小套、14个上翘严重（倾度小于87°）中套。为尽快扒焦，通过炉顶间断打水。3日16:00进炉内，煤气浓度约300ppm，观察：炉腹大部有薄薄渣皮，炉腹、炉腰、炉身下段冷却壁水管尽显。

施工方对炉墙清理残余渣块，然后进行高压水清理，焊接金属网。喷涂按照先下后上，先碳化硅质后部采用高铝质，46小时完成喷涂作业。完成后进炉内测量内径：炉缸三个方向分别为10.250、10.299、10.269米；炉腰三个方向：11.48、11.55、11.47米。

根据开炉安排于3月6日14:30开始炉缸装木柴，并保护小套，高度与风口套齐并装风口小套。在装木柴前东西场埋入氧枪，然后用有水炮泥做一小泥包保护氧枪，氧枪与铁口通道间缝隙用筛分过的主沟浇注料灌实，保证密封性及出铁避免跑大流。

2  开炉达产

2.1  开炉前的准备

（1）烘炉。2号高炉采用升温与恒温相结合的烘炉模式[4-5]，使炉缸及炉墙喷涂料的水分  缓慢蒸发并得到充分加热[7]；使整套炉体设备逐步 加热、充分膨胀，避免生产后因剧烈膨胀而损坏；除掉炉内喷涂及灌浆料中的水分，保证顺利出渣铁。22日17:42进行烘炉作业，送风从50℃开始按15℃/h烘炉进行，升温至550℃开始恒温，历时5天结束，休风后发现检查无脱落现象。

①烘炉要领及控制参数。送风温度用混风阀调 节，炉顶温度一般先用风量调节，必要时再用风温调节；炉顶压力一般控制在0.002~0.005 MPa，必要时 用风量进行调整；风量通过风机进行调整。在炉顶温度、气密箱温度低于上限时，应保持规定的烘炉温度，争取使用较大风量，以加速干燥过程。烘炉的控 制参数为：炉顶温度<350℃，气密箱温度<45℃，最大风量为2500m³/min。

②烘炉及检漏及打压。2号高炉于2025年2月21日18:00开始烘炉，送风初期风温50℃，烘炉曲线严格按方案执行。烘炉至550℃后恒温66小时（如图4所示），之后休风关闭炉顶放散阀、重力除尘器放散阀及切断阀，保持炉内密闭自然冷却。检漏在烘炉过程中进行，由于更换了部分冷却壁，焊缝及法兰出现的漏点及时进行了处理。打压在装料完成后复风前进行，8日上午11:00启动风机送冷风打压，风压150KPa，持续三小时（炉内着火，炉顶红外成像明显，顶温微升，炉顶大放散有微烟），然后休风停风机处理跑风发现送风装置、荒煤气管道及炉顶人孔有跑风现象，休风进行了处理。

（2）设备准备。设备试车校对准备工作包括：

①校对电子秤，控制焦炭及矿石称量误差<0.5%，更换探尺链条及校准“零”点，检查上料皮带、称量斗 及闸门；②检查炉前设备、渣处理设备，在2个铁口 预埋氧枪；③对热风炉放风阀、炉顶放散阀、煤气切 断阀等进行单机和联动试车，检查冷风及热风的温度、压力、流量，检查冷却水流量、压力；④检查全部 电气、仪表及通讯设备。

(3)开炉料装入。利用配料计算程序实现2号高炉开炉料的精准装入，在一定条件下，根据原 燃料化学成分、高炉参数及物料平衡要求，精确控制开炉料碱度、炉渣成分，得出开炉料的炉料结构、装 入顺序，为后续快速开炉恢复炉况奠定基础。

考虑枕木开炉与全焦炭开炉两种方式的优缺 点，2号高炉采用木柴加焦炭（干熄焦）开炉。总焦比 为3790kg/t, 正常料的焦比为940kg/t，碱度为0.8 （不含净焦），炉渣（Al₂O₃）<21% 、（MgO） 为 11% ~  12%。开炉料采用铁厂以往及业内经验评估值，开炉料化学成分、各段装料配料计算量分别见表2、表 3，全炉焦炭装入量为1064t，矿石装入量为467.6t, 理论铁量为280.5t, 理论渣比为549kg/t。开炉料装完后，根据实际炉况调整焦炭负荷，逐步提料线、喷煤、取消熔剂，烧结矿、球团矿、块矿恢复正常炉料结构。

本次装料（未带风装）及矩阵按上述料单，第10项三批负荷料装一批，料线2.5米，停止装料。本次装料汲取去年3#高炉开炉硅石混入球团导致碱度高造成炉况难行教训，上料前确认仓壁无料，上料后再次确认准确。在送风前硅石中有部分烧结矿误入仓，紧急用备用烧结矿补上，同时在振料时每小时取熔剂样拍图片工长确认。

8日上午11:00启动风机送冷风打压，风压150KPa，持续三小时（炉内着火，炉顶红外成像明显，顶温微升，炉顶大放散有微烟），然后休风停风机处理跑风的6个风口及吹管。休风时有四个风口吹管有焦，处理。堵砖的八个风口检查没有吹开，为保险起见又稍加泥加固。

2.2  开炉操作

（1）预埋氧枪操作。新高炉开炉或高炉年修开炉，第一次出铁操作最为重要。第一次出铁能顺利排放渣铁，并具有一定的流动性，对后续强化冶炼，尽快达到全风具有重要意义。在高炉开炉伊始，一方面高炉热风温度不高，另一方面高炉热风去向主要是上行运动，很难给炉缸补充热量，因此，送风初期，炉缸严重缺热，往往会严重影响炉前出铁，并由此引发各种炉内、炉外相关问题发生。炉缸热量不足是影响炉前渣铁顺利排放的关键因素，如何弥补送风恢复初期的炉缸热量不足？氧枪技术是解决送风初期炉缸热量不足的重要手段，不仅实现了炉缸铁口前端区域的局部供热，还解决了以往高炉开炉空喷铁口十几个小时带来的空气污染问题，为开炉第一炉顺利出铁并实现渣铁分离提供了保障，同时大幅度降低了炉前人员的劳动强度。晋南炼铁厂技术人员经过长期探索不断优化并同时借鉴业内经验成功开发出铁口预埋氧枪技术为本次开炉迅速达产提供了坚实基础[6]。2#高炉18:56准时送风开炉，铁口氧枪送压缩空气、氧气。开始调整氧气开度保证含氧率不超50%，在氧枪明亮之后缩氧枪，按氧含量24%—30%控制，电偶温度10-30℃，从9日早8:30开始两氧枪富氧率控制41%—49%直到出铁（东场氧枪从9日早6:00不亮至19:06东场出铁）。

（2）送风制度的优化。

1.操作炉腹角的调整。晋南2#高炉设计炉腹角79.5°在同级别高炉中属于较大炉型。而炉腹角过大，炉腹与圆筒相似，边缘煤气流难以控制，边缘热负荷高，从上部流下的炉渣，也难以落到炉腹上，即使落到炉腹上，也难以停留，更不用说稳定地固结[7]。经过晋南高炉操作经验，笔者认为炉腹角应该控制在74°-78°之间较为合适。根据我公司原燃料条件及生产任务需要，我们决定利用检修机会对风口小套长度进行调整，在原来基础上加长100mm，保证调整后操作炉腹角较设计角度减小约2°。实践证明，调整后炉况稳定性明显改善，消耗指标大幅改善。

2.规整风口倾斜度。受之前锌负荷偏高影响，风口套上翘严重。休风后测量发现中套倾斜度低于86.5°达16个之多，影响煤气流第一次分布并对冷却壁寿命产生较大影响。在本次小修中处理及更换了变形较大的中套，保证其倾斜度大于87.5°，为顺利开炉及指标提升打下坚实基础。

3.进风面积的控制。2号高炉共有26个风 口，全风口进风面积为0.2649m² 。3 月 8 日 送 风前，先均匀开18个风口，进风面积为0.1834m²,  占比69.2%。待炉况稳定、出渣铁顺畅后，再逐步捅开堵住的8个风口（见表4），按先慢后快再慢的原则逐步向两侧铁口两侧扩展。

4.风氧量的控制。在热风炉具备送风条件、 高炉各系统联动试车、功能调试等各项工作完成且确认无问题的前提下，8日18:56 送风点火 。19:06风量加至1900m³/min，之后维持1250m³/min，9日1:30煤气爆发试验及煤气成分化验合格后引上煤气，3:00布料矩阵矿焦同加1°，7:50负荷加至2.5， 11:56开西铁口首次出铁，13:15开始喷煤5t/h,10日8:40开始富氧3500,21小时全风作业。在第一炉出铁下渣后距离铁口打开后4小时桶开9 #、19#风口；21:01开6#；22:00开22#；10日0:29开7#；6:00开20#；11:35开8#；17:12开21#（送风46.5小时全风口作业）。

（3）煤气成分的管理。2号高炉送风前期高炉煤气走炉顶大放散，经过煤气成分检验合格后，炉顶 温度大于100℃时引煤气，煤气成分每小时检验一 次，做煤气爆发试验合格后，送煤气并入管网。

（4）渣铁成分的控制。2号高炉开炉后第一炉，西场第一炉出铁：间隔133分钟下渣，出铁274分钟，出铁380吨，炉温硅分别为3.7%、3.63%、3.55%、2.91%，炉渣流动性好，直接过水渣。35分钟西场出第二炉：硅2.67%，15分钟见渣，出铁88分钟，195吨；33分钟后出东场：38分钟见渣，硅2.2%，出铁72分钟，产量115吨（东场流沟出避渣器拐外处未烤干造成爆喷），26分钟东场再出，硅2.3%，10分钟下渣，出铁89分钟，出铁140吨，因卡焦严重未见风堵口，提前打开西场。之后两场轮流出铁。

流出铁。由于铁口预埋氧枪，炉缸迅速加热，渣铁流动性良好，后续 通过布料调整，煤气利用率快速达到41%，铁水温度充沛（1500℃左右），为炉前顺利排放渣铁、降低劳动强度提供了有力保障。

2.3  平台加漏斗布料制度突破，焦炭负荷、熔剂快速调整  

长期以来晋南钢铁高炉一直采用中心加焦操作模式，但存在消耗偏高、抗外界干扰能力差等缺点，没有超过三个月的长周期稳定顺行。炉体热负荷波动大，炉温难以控制，铁水硫偏高，也影响下道工序的生产稳定。期间也曾反复尝试去中心焦操作，也因诸多原因无功而返。本次开炉，借顶装焦比例高、炉型规整且炉缸已经清理的有利条件，利用开炉重新分布煤气流。

在休风净焦装料开始就进行多环布料，从三环逐步过渡到六环。上负荷料后，继续保持焦六，矿四环布料，采用焦包矿模式，角度同时外推，中心13°没有布焦。复风后一直按焦最外环34°矿32°布料，送风半小时料线开始松动，探尺斜率基本正常。第二天凌晨在换炉后炉况热行悬料一次，坐料后为保证顺行，将焦矿同时内推2°，边缘气流逐渐放开，压量关系明显好转。8小时后根据风量使用水平及气流分布状态，开始外推角度，之后按照3—5小时外推2°的速度快速调整，到第三天焦39°矿37°，稳定一天后即第四天焦40°矿38°，燃料比511.9kg/t.fe（如图5所示），第五天以后燃料比稳定在500kg/t.fe以下。

在布料角度逐渐加大的同时，煤气利用率逐步提高，从最初的23%稳步提高到11日的48%以上。为减轻炉前劳动强度，保证渣铁良好流动性，焦炭负荷根据物理热提高频率进行相应调整：从最初2.1提高到11日的4.70（含焦丁）（如图6所示）。与负荷调整同步，熔剂使用量也在逐步减少：从开始硅石、锰矿、萤石各100kg/t.fe、蛇纹石30kg/t.fe，9日12:30开始大幅减少，10日先后将萤石、蛇纹石降为零，锰矿降为30kg/t.fe，硅石降至5kg/t.fe。

3  结语

（1）晋南2号高炉本次小修停开炉安全顺利，迅速达产，快速达效。

（2）在开炉出第一炉铁之前，高炉出现悬坐料， 由于担心快速减风可能风口来渣操作有些保守，今后需进一步提高操作技能，及时采取措施避免热悬，保证开炉期间炉况。

（3）开炉炉温正常后果断采取平台加漏斗布料模式，期间虽有管道出现继续坚持，终于完成去中心加焦的转变，由此高炉开启了新的布料模式，也为后期的燃耗持续降低打下坚实基础。

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