铜冷却壁高炉炉型维护与操作

铜冷却壁高炉炉型维护与操作

0试验初炉及炉体冷却5号杆的有效体积为2000m3，于2005年7月9日开始燃烧。高炉设有28个风口,南北两个铁口,不设渣口。炉体采用“砖壁合一、薄壁内衬”的全冷却壁结构,在炉腹、炉腰和炉身一层热负荷较大的区域采用了三段铜冷却壁。炉体采用软水密闭循环系统冷却。2006年上半年实施低硅冶炼并获得成功,高炉各项经济指标都取得好的成绩,特别是5月份实现高炉日利用系数2.694,月利用系数2.632。进入后半年特别是11月份后由于原燃料变化及高炉操作原因,造成炉墙结厚,炉况严重失常。由于缺乏操作经验,处理失常炉况时间过长。1冷却壁材料邯钢5号高炉共设有14段冷却壁。1～4段采用低铬铸铁光面冷却壁,5～7段采用铜冷却壁,冷却壁表面内衬采用喷涂料,8～10段采用镶砖球墨铸铁冷却壁,11～13段采用镶砖式低铬铸铁冷却壁,14段采用倒扣C型冷却壁。其中5段为炉腹,6段为炉腰,7段为炉身第一层。由于铜的导热系数比铸铁高近10倍,因此在铜冷却壁表面能形成稳定的渣皮。2稳定渣皮高炉开炉后操作者即发现因铜冷却壁渣皮脱落导致炉凉的现象,且较频繁,引起炉况波动。稳定渣皮成为稳定炉况的关键。因此在选择操作制度方面依此为原则。2.1炉顶换血压上部装料制度调剂的原则是:抑制边缘气流,打开中心气流,求得“中心发展型”的煤气流分布。采用装料制度为:O987654223222223222987654C8765432222221222222128765432从实际的炉顶十字测温变化看,边缘温度在100℃～130℃,中心温度为600℃～650℃。顶温在150℃～180℃。炉顶煤气中的CO2含量接近20%。2.2长开口根本积分5m下部调剂以提高风速、提高鼓风动能、扩大风口回旋区深度为目的。使用风口面积为0.3165m2。另外逐步增加长风口(500mm)的个数,由1月份的4个缓慢增加到6月底的21个。通过调整,炉缸初始煤气流分布趋向中心,风速增加,鼓风动能增加,回旋区向中心延伸,利于炉缸均匀活跃。2.3铁水硅素[si通过上下部调剂,渣皮脱落减少,消除了这一引起炉温波动的因素,使得推行低硅冶炼成为可能。在保证铁水温度在1480℃～1510℃,渣铁流动性良好,炉缸热量充沛的前提下,铁水硅素([Si])实现0.25%～0.35%水平,炉渣碱度(R2)1.20～1.25。2006年上半年各项经济指标见表1:3灌排、碱加风进入2006年下半年高炉事故明显增多,慢风率、休风率增加(见表2),严重制约高炉生产,特别是6月14日2#热风炉炉顶崩开事故。此次事故导致进风短管及热风围管不同程度灌渣,且灌进围管的渣又会回吹进短管,造成炉缸圆周方向进风不均。11月9日高炉计划检修12小时,复风后加风较为困难。11月16日及11月21日发生两次悬料且恢复困难。11月22日因原燃料波动、调剂滞后造成碱度异常偏高(R2:1.32)。过量调剂后造成11月25日碱度过低(R2:1.02)。11月26日发生悬料,调压之后气流稳不住,崩、悬料频繁。观察铜冷却壁温度全线下降甚至低于进水,水温这表明炉墙结厚形成。铜冷却壁温度情况如图1所示。4物理环境存在的问题1)2006年11月份烧结机为提高烧结矿产量,尝试适当提高机速,造成烧结矿质量波动,转鼓强度降低;2)自产焦炭质量波动,M10达到7.6%以上,挥发份1.8%以上;3)球团检修期间,高炉被迫配吃外进球团。但外进球团厂家多、品种杂,成分变化相当大。特别是某地区球团含钛高,增加了铁水黏度。另外外进球团粉末高,在35%左右,而筛分后仍有大量粉末入炉;4)进入冬季以后炉体进水温度自然降低(最低时低到35℃),没有及时采取提高水温的措施;5)边缘气流不足。2006年下半年仍延用上半年操作思路,上部装料制度不断的压边,装料制度为:O987654333222333222987654C8765432222221222222128765432;下部逐渐更换长风口(500mm),到2006年11月9日止长风口个数为25个。最终导致边缘温度低于100℃,边缘气流不足。这使得炉墙结厚成为可能;6)炉温、炉渣碱度波动。原燃料变化造成操作困难,炉温波动大,2006年11月25日全天物理热平均1460℃,炉渣二元碱度高达1.31以上。低硅、低温、超高碱度,造成炉墙粘结,进一步形成炉墙结厚。5恢复进程5.1b调整装料、长开口1)提高进水温度降低冷却水量来降低冷却强度。水温由40℃提到60℃,水量由4300t/h减到3000t/h,但保持水速大于1.5m/s;2)加净焦热洗;3)加萤石、锰矿改善渣铁流动性;4)调整装料制度放开边缘气流。矿批退到33.0t,装料制度由O987654223222223222987654C8765432222221222222128765432调整为O4346C8765432122222112;5)风口调整。将长风口(500mm)个数减少到10个,炉体温度偏低的方向使用短风口(415mm)。通过以上措施,经过20多天的治理,铜冷却壁温度全面回升(如图1所示),说明结厚基本消除。5.2开口速度随炉缸压力变化的规律2006年12月21日中心气流过分发展将布料溜槽烧断,休风更换。同时借休风机会将料面降至风口。休风后观察铜冷却壁经过前期处理,结厚基本消除,炉型趋向正常。且在炉身中上部10～12段有粘结物脱落的痕迹。12月22日采取加净焦574t、10批600kg/tFe焦比的负荷料、后跟以550kg/tFe的负荷料、堵6个风口的方案送风。送风后炉缸热量不足,铁水物理热只有1280℃,又因炉墙粘结物脱落造成炉渣碱度异常偏低,造成炉缸渗透性差,最终导致风口烧坏放炮,被迫紧急休风684min。12月23日更换风口后采取堵22个风口开6个风口的方案送风。12月24日开始视炉缸工作情况,按每4小时开一个风口的方案来恢复炉况。但因炉缸状况差,12月26日开了5个风口坏了4个,被迫放缓恢复进程。12月27日在间隔24小时后开11#风口,但不到30min就严重烧坏,被迫休风128min更换6个坏风口。这表明开风口速度与炉缸工作状况不适应,造成风口烧坏。因此,在12月27日送风后放缓开风口速度,单侧开风口间隔时间必须大于8h,两边同时开的时候必须大于4h。开风口的原则是风速必须大于150m/s。至2007年1月22日风口开全,风量恢复到3395m3/min。5.3改善料质通过前阶段的治理,炉况有了一定的基础,探尺工作大大好转,随进入强化阶段。采取的措施有:1)降低渣铁比。将料制中的萤石、锰矿去掉,改善料柱透气性;2)以良好的渣铁流动性为原则,选择合适的铁水硅素、炉渣碱度来冲涮炉缸;3)在炉况顺行的前提下,缓慢调整装料制度(见表3);4)增加煤比并富氧来强化高炉冶炼。通过采取以上强化措施,经过20天的治理,高炉产量逐渐恢复到5000t/d水平。恢复炉况期间经济指标见表4:6加强炉墙结厚管理1)原料管理是高炉顺行的关键。原燃料成分波动,粉末大直接导致炉况失常;2)结合铜冷却壁特点,要合理选择上下部调剂料制,不能一味抑制边