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炼铁厂2号高炉大修停炉操作优化与安全控制实践

2026-04-10 10:34:02

来源:晋钢控股集团

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炼铁厂2号高炉大修停炉操作优化与

安全控制实践

韩儒苗,周帅

(甘肃酒泉钢铁集团宏兴股份有限公司炼铁厂,

甘肃嘉峪关735100)




摘要

通过详细记录酒钢宏兴炼铁厂2号高炉在2025年4月1日进行的大修停炉操作过程,借鉴1号高炉的停炉经验,本次停炉采用了回收部分煤气空料线打水停炉法,采取炉身通入氮气稀释煤气中O2、H2含量,炉顶、重力除尘器出口及减压阀组后安装打水降温,炉顶放散口安装蒸汽降尘装置抑制烟尘等技术手段,实现了安全、高效的停炉目标。从停炉前的准备工作、预休风处理、空料线停炉操作等方面进行了全面分析,总结了操作中的优化措施与不足,积累了丰富的停炉经验。

关键词:高炉大修;停炉工艺;氮气稀释;爆震控制;蒸汽降尘;空料线停炉;预休风

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引言

高炉大修停炉是炼铁生产中的关键环节,其安全性和效率直接影响后续高炉的稳定顺行及各项检修工作的开展。酒钢宏兴炼铁厂2号高炉2013年大修改造,炉容维持1000m3不变,改造优化了炉型,并采用了软水密闭循环冷却系统、炉缸侵蚀模型、风口自动检漏、煤气干法除尘、TRT发电、岗位集中操控等先进技术,目前运行效果较好,装备水平处于行业中等水平开炉后炉况保持了长期的稳定顺行高炉炉体采用全冷却壁采用一串到底的软水密闭冷却方式13段冷却壁目前冷却壁没有破损但由于部分设施一直在利旧矿焦槽系统斜桥上料系统炉顶系统粗煤气系统热风炉系统送风系统等),运行11年以来部分设备老化污染物排放不达标炉缸侧壁环炭侵蚀问题突出需停炉检修本次停炉通过借鉴1号高炉停炉经验进一步优化操作流程和创新技术手段实现了安全、无爆低污染的停炉目标

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停炉前准备工作

1.1参数控制

停炉前通过调整焦炭负荷及燃料比,严格控制炉温及碱度,保证了渣铁良好的流动性,确保停炉过程中炉况稳定。3月30日1时炉内每批配加萤石370kg(渣中CaF2计算3.6%),将铁水[Si]控制在0.60%~0.80%、保证铁水温度大于1460℃、炉渣碱度1.03±0.02倍,四元碱度0.95~1.00倍,同时调整焦炭负荷至4.00倍,煤比≤140kg/t。3月29日前轮流倒场将南、北场开口机角度从10°调整至12°。3月30日16时(预休风前8小时)将批重由27.9t调至25.7t,焦炭负荷由4.00倍调至2.87倍,焦批9.3t,10批后负荷调整为2.45倍,焦批10.9t。生铁[Si]控制在0.80%~1.20%,四元碱度控制在0.95~1.00倍(见表1),确保降料线料柱置换完毕,休风前2.45倍负荷炉料到达炉缸,保证炉缸热量充足。

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1.2清仓操作

为便于检修,停炉前对矿仓、焦仓进行彻底清理,确保预休风时各仓槽存控制在30%以下,避免物料积存影响后续工作。

1.3盖面焦加入

为了在炉腰形成一定厚度的焦炭层(炉腰焦层厚度>1000mm),避免炉顶打水直接接触液态渣铁,产生大量水蒸气,炉内爆震,降料面时尽可能消除中心料柱,同时有利于在料面降到风口区之前,炉墙渣皮及粘结物脱落后能够更好的熔化和还原[1]。3月31日预休风前拉3.80倍焦炭负荷盖面料3~5批确保休风后顶温<260℃。为确保降料面时避免打水与红热渣铁接触,拉盖面焦,焦层厚度≥1000mm,(4批净焦,焦批10.9t,总计43.6t,炉腰焦层厚度1005mm)[2]。

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预休风处理期间完成以下关键工作

2.1设备保障作业区⑴布料溜槽拆除。

⑵在上升管根部安装、调试雾化打水管及打水支阀,重力除尘器出口安装打水管。

⑶炉身氮气吹扫碰点。利用2层(7段)、3层(10段)炉身静压孔安装8个氮气吹扫点,吹扫点制作法兰快速接头。安装时将炉皮上吹扫孔清理干净(见炉内焦炭),接引两路DN108氮气管道至炉身10段、7段送气前压力可达1.3MPa两路氮气总量最大流量可达10000m3/h,在炉身7段、10段各制作1个氮气分气包,每个分气包分4个接头,共接8路DN40管线铺设至相对应静压孔位置,管头制作法兰快速接头,吹扫点与氮气支管用金属软管连接,氮气总管安装控制阀门、流量计、压力表,能够实现对流量、压力的计量及统计。

⑷探尺加长至20m(不锈钢),调整探尺极限,结合近年本部高炉停炉采用交替提放探尺检测料面效果情况,机械探尺均存在提前烧断现象,本次停炉采取减少探料面的频率方式,1h探一次料面,先使用南探尺探料面,直至烧断后再更换北探尺检测料面。

⑸煤气取样管碰点,取自炉喉平台对角2根上升管,接至高架桥,并检查确认煤气取样管畅通、阀门开关可靠。插入取样管斜45°切割,坡口朝下迎着煤气流向收集煤气,保证取样管煤气真实反应降料线过程煤气成分。

⑹堵富氧管道盲板,有效切断高炉富氧;在炉顶南北放散口分别安装1套环形蒸汽管降尘,控制高炉放散煤气期间随煤气大量冒烟造成环境污染问题。

2.2仪表自控班组

⑴对冷风流量、热风压力、炉顶压力和炉顶温度等测量仪表进行校对,保证计量准确,制作停炉趋势[3]。

⑵调整减压阀组快开阀打开上限设定

0.160MPa。

⑶调整炉顶放散视频监控,能够监控炉顶放散状况。

2.3操作岗位

⑴清理干净炉喉大平台以上可燃物及油污,电缆进行可靠防火防高温措施。

⑵全面检查冷却设备,在风口平台准备8根应急高压打水管。

⑶检查确认高炉煤气管道与煤气管网之间的盲板阀,确保停炉过程中停煤气时能有效切断,并通知TRT堵进出口盲板。

⑷炉顶事故放散减配重、清灰。

⑸停煤气前放空重力除尘器瓦斯灰。

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空料线停炉操作

3.1风量、风压与顶温控制

2号高炉降料面操作各项参数控制情况见表2,结合(图1、图2及图3)可以看出,降料面初期风量加至1720m3/min,后期逐步降低至740m3/min,根据顶温变化动态调整打水量。顶温控制分为两个阶段:煤气回收期(350±50)℃和放散期(400~480℃),通过打水量和风温调节实现顶温稳定控制,随着料线加深,透气性增大,过程中结合顶温控制、爆震现象等因素逐步降低风量[3]。在降低风量的过程中,同时降顶压,控制煤气流速避免产生管道行程。23时43分,南探尺探测深度18.75m,之后探尺探卡顿无法下放,机械探尺停止工作;炉内通过累计风量及冷却壁温度变化判断料线所处位置[3];2时01分通过风口观察料面降至风口中心线,2时05分出第二次铁,风量累计68.6万m3,2时21分观察风口逐渐变黑,累计风量70.1万m3,6时36分休风停炉,累计风量110.11万m3,累计打水量419.1t。在整个降料线过程中未出现管道性气流,无爆震,过程总体平稳。

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3.2氮气与打水量调节

送风后静压孔通入中压氮气和低压氮气,共计用量12.35万m3,有效稀释煤气中H2和O2含量,累计打水量419.1t,实现了气密箱温度≤100℃,布袋入口温度≤260℃的制定目标。

3.3煤气成分分析

2号高炉降料面过程中煤气成分记录表见表3,结合图4、图5可以看出,此次降料面通过人工取样色谱分析与在线监测分析结合,实时监测煤气成分,当连续两次H2>6%或O2>2%时停止煤气回收,从19时40分开始H2上升大于CO2值时,料面降至炉身下部(料线10.91m);21时10分H2含量大于CO2含量时料面已降至炉腰(探尺料线14.85m);从21时55分后分析取样O2>2%,连续两次H2>6%判断煤气成份已经不合格,22时50分停止煤气回收。

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3.4炉前出铁操作

降料面期间共计除铁两次,渣铁物理热充足,流动性良好。第一次出铁实际[Si]:1.28%,铁水温度1470~1490℃;第二次出铁实际[Si]:1.41%,铁水温度1452~1458℃。


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优化措施与不足


4.1优化措施

①煤气取样管改进:斜45°切割取样管,提高煤气成分分析准确性。②重力除尘器打水装置升级:安装雾化打水枪,有效控制布袋入口温度。③优化氮气通入方式:利用原静压孔通入中压及低压氮气,充足氮气量满足停炉需求。

4.2存在不足

由于将2路氮气阀门开到最大后,导致炉顶上升管打水阀门氮气量不足,气动阀门开关故障,造成炉顶打水阀门不能及时关闭,长时间连续打水。

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结论


⑴本次停炉通过采用回收部分煤气空料线打水停炉法,结合氮气稀释、打水降温、蒸汽降尘等技术手段,2号高炉在2025年4月1日的大修停炉过程中实现了安全、无爆震、低污染的停炉目标。

⑵利用炉身静压孔通入氮气,有效抑制了煤气中O2和H2含量,累计用量12.35万m3,显著降低了爆震风险。累计打水量419.1t,精准控制顶温,实现了气密箱温度≤100℃、布袋入口温度≤260℃的目标。通过人工与在线监测结合,实时调整操作,确保煤气回收安全,当连续两次H2>6%时及时停止回收。

⑶通过调整焦炭负荷、加入盖面焦(焦层厚度≥1000mm)等措施,确保炉缸热量充足,避免打水与渣铁直接接触。动态调整风量(1720m3/min逐步降至740m3/min)和顶压,避免管道行程,保持过程平稳。

⑷炉顶放散口安装蒸汽降尘装置,有效抑制烟尘排放,减少了环境污染。

⑸氮气分配不均导致炉顶打水阀门故障,后期需优化打水量分配和氮气控制系统,进一步提升操作的稳定性和安全性。

总之,本次停炉实践通过技术创新和严格管理,在安全控制、环保和操作效率方面成效显著,为同类高炉的大修停炉提供了可借鉴的经验。

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参考文献


[1]李兆军,王才进,许正国.柳钢4#高炉安全停炉操作实践[J].冶金管理,2022(9):52-54.

[2]孙敏,张得科.酒钢6#高炉降料线停炉操作实践及实施效果[J].甘肃冶金,2024,46(6):59-63.

[3]刘国胜,袁勇.酒钢本部高炉安全、快速停开炉生产实践[J].甘肃冶金,2022,44(4):27-31.