八钢3#高炉冷却制度与操作制度的演变

八钢3#高炉冷却制度与操作制度的演变

1结构与冷却制度1995年10月，8.3#钢宣布成立，占地380米，双炉口、单铁口、14个开口、双材料和双钟结构。在生产实践中,3#高炉出现冷却制度与操作制度不相适宜,圆周冷却不均衡等。通过测量,分析总结出一些适合八钢3#高炉冷却制度的规律和调剂手段,为恢复炉况和促进顺行长寿,减少事故创造条件。23[高端]路桥炉的冷却特性和工作状态2.13炉腹冷却不均衡上、下串联,调剂困难:冷却壁由上至下由112根水管串联供水,这种方式减少冷却壁内铸管内形成“气栓”淤于管内的现象,但对于炉体各部分所需冷却强度不同的调剂产生了困难。通过测定不同部位炉壳温度,间接反映了炉内各部分热量分布(图1)。对于炉腹风口带、炉腹、炉腰、炉身一段等所需冷却强度大的部位,只有通过水压、进水温度的控制来调剂冷却强度。但由于上下串联供水,冷却强度就会整体增大,极易造成炉缸热损失增加,炉墙结厚等现象。圆周不均,周期变化:高炉圆周冷却不均衡,备用渣口周期不活。圆周方向差异是由炉内炉料运动不均匀造成的。由于铁口区域受出铁影响,下料快,形成以8#～14#、1#、2#风口较为活跃区,煤气流速快,相对发展,将布料中矿、焦沫重新吹起,布向煤气相对不发展的3#～7#区域(图2)。备用渣口正处于3#、4#风口下部。煤气不活跃区域相对热量分布较活跃区域差,极易造成渣铁分离差,渣口带铁等不活跃现象。从测得炉腰及炉腹的炉壳温度来看,活跃区域相对于不活跃区域温度高出5～10℃。2.231.高密度冷却壁的工作分析2.2.1注重过冷、高温、热作用3#高炉传热条件是随耐火材料侵蚀和渣皮的脱落等因素,导致冷却水温度差发生相应的变化。3#高炉冷却水温差开炉到至今分为三个阶段(图3),I为过冷区、II为过热区、III为平衡阶段。过冷阶段时间间隔为1995年10月至1997年7月。进出水温差稳定于1℃,此阶段内炉衬耐火材料逐渐受侵蚀影响,形成稳定、光滑的操作内型。炉体稳定均匀散热。过热阶段为1997年7月至1998年6月,炉内衬及冷却壁基体受热增多,冷却水带走热量大,水温差ΔT上升至4～5℃。平衡阶段为1998年7月至今,冷却壁受外挂渣皮保护,平均水温差ΔT=2～3℃为动态平衡。同时在操作中发现,在过热阶段高炉工作时,采用强化手段则不宜稳定[Si]含量及炉缸物理热。这说明相同热态条件下,动态平衡阶段较过热阶段带走热量多。2.2.2温度变化规律3#高炉冷却壁材质为Q40—18,外部热镶铝炭砖工艺。开炉至今,共发现5根损坏的内铸管。铁口附近3根,活跃区域2根。损坏原因是两部分煤气流过分发展造成的。3#高炉进入平衡冷却阶段后,冷却壁正常工作是依靠渣皮的动态平衡来保证的。这也是炉况顺行和安全工作的保证。因靠炉内热面受热,引起冷却壁挠度变形而牵动外围刚性连接水管和炉壳附着波纹补偿器,引起跑煤气,局部区域炉壳温度偏高,跑煤气及变形区域主要集中在炉身一段、炉腰、风口带区域。3#高炉冷却壁(炉身一段以下)热面温度一般为200～300℃,大于300℃则极易上升至420℃,相应部位炉壳温度则由60～80℃上升至120～140℃,这说明保护性渣皮已滑落,需迅速排出管内水汽或热水。可在30～60min内降至250℃,如果不处理,则3个小时后温度回逐渐降至250℃。实践证明冷却壁热面温度长期稳定于200～300℃,有利于炉况顺行和冷却壁长寿。3按影响生产实践中的因素分为三类影响3#高炉冷却制度的因素很多,影响过程是相互作用的,在生产实践中按影响来源可分三类:(1)煤气流分布和冶强的变化等内部影响;(2)冷却介质控制参数的影响等外因;(3)散热环境温度的变化等其他因素。3.1炉炉内冷却、冷却3#高炉目前处于平衡冷却区,煤气流分布的变化将直接导致炉体冷却壁挂渣皮稳定程度和冷却壁受热情况。影响煤气流分布的因素有上部调剂和送风制度调剂等。3#高炉一直遵循大料批正分装思路。矿批由8t扩至13t,最后达16t。因下料原因引起炉缸圆周不均匀,3#～7#风口区域长期不活。尽管此区域采用Ø115mm的大风口纠偏,效果不是很好。每半年至8个月就会出现渣口不活现象,使炉况顺行受到影响。采用放边措施后,顺行得以改善,但炉墙温度普遍上行,炉壳温度相应上行。采用倒装洗炉时,炉墙热负荷最高达884kJ/h。冶强影响主要表现在炉内热量的分布。随冶强提高,3#高炉热区逐渐向风口回旋区压缩。炉身下部炉壳温度发生变化。同时冷却强度逐步稳定、变小。渣皮的合理、稳定分布状态形成,但风口区域、炉腰、炉腹等局部冷却强度已显不足。而总的冷却强度偏高。这种冷却方式最终损坏风口区域、炉腰、炉腹等冷却壁。3.2温度对冷却强度的影响及提高炉pc时复合膜对炉过去3#高炉对进水温度控制参照技术操作规程要求进行。控制范围广,无法定量计算。3#高炉2001年1月31日原料条件开始恶化,冷却制度失常,装料制度不合理等造成炉墙结厚。通过将进水温度控制于55～63℃作为恢复炉况的辅助手段,使炉况恢复时间缩短。实践证明,进水温度控制,对冷却强度影响较大,冷却强度越大,炉墙结厚愈快。在原燃料恶化导致炉墙结厚时,调节进水温度可作为恢复炉况辅助手段,最终促进高炉操作炉型合理化,但调节幅度不宜过大,以免对冷却壁造成不可逆的损伤。冷却水压对冷却强度影响是水速对热传导效果的综合体现。因膨胀罐稳压效果差(安全阀工作环境差、易失效),冷却壁连接三通阀破损较多,故压力稳于0.48～0.53MPa较低限。2000年10月检修前作了4小时提水压实验,由0.48～0.53MPa提至0.50～0.56MPa,炉身及下部热量普遍下降,炉缸热损失增加。由流量反推,水速由1.25m/s上升至1.32m/s,其影响最大的是炉缸,炉缸热损失增加较多。3.3环境热性能分析环境温度影响表现为:(1)管道散热条件导致进水温度变化;(2)环境散热温度决定物体热量散失的量。从环境温度的变化可直接测得炉壳温度发生了变化。最终决定了冷却强度也受到影响。尤其在冬季、夏季和休风等三种极端情况下,冷却强度的控制以利于炉况恢复顺行与保持。43#寒冷系统管理4.1高炉炉况调整措施3#高炉针对不同炉况下冷却制度变化分析,采取了适当调剂、控制、监测相结合手段,对高炉炉况进行调整,为高炉冷却壁变化和维护做了技术储备。4.1.1调整冷却制度3#高炉冷却操作制度技术参数:夏季T进<55℃、冬季T进>45℃;水压为0.48～0.6MPa。范围过大,波动大,不利于冷却制度稳定,通过稳定冷却制度(水压:0.48～0.50MPa)并及时微调,有利于冷却制度与操作制度相适宜。4小时以上休风,可通过调剂冷却制度来恢复炉况顺行。炉缸不活时,可通过调节炉底吸风阀来调节热制度的稳定。4.1.2模式2,主要可根据冷却工程的点和壁对炉身上部、炉腰、炉腹等部位炉壳温度监测,并结合计算机监控各层冷却壁测量和记录,系统分析操作制度冷却制度的变化,为调剂提供依据。冷却壁基体温度一般不超过250℃,炉壳温高,最高点不超过100℃,当各点出现温度变化时,可参照冷却强度的变化制定相应措施。冷却壁温度偏高时,可通过排汽,排水等措施降低温度。冷却壁温度偏低时,通过分析发现,由原燃料发生变化,引起炉墙结厚,渣口不活,通过测量炉壳上部对应温度可发现不活,通过测量炉壳上部对应温度可发现变化幅度为20℃(活时100℃,不活时80℃左右),可通过对冷却调节或改变装料制度来处理。生产实践中,对于3#～7#风口不活区采用大风口纠偏。但5#风口上部、炉身下部炉壳温度常达100℃,高出原测值20℃,通过缩小5#风口直径,炉况顺行未受影响,炉壳温度下降。4.2已损干物质区域对冷却器工作状态可分为三类:一类工作区域非高温区域冷却壁,如炉身二段、炉缸等,一般保证合适冷却强度即可满足工艺要求。二类工作区域高温区域冷却壁,如风口带、炉身一段等。如果不出现渣皮滑落、炉壳温度波动上升,则以监测为主。对炉壳温度长时间上升部位,出现炉况不顺时除观察监测外,采用试压、点火等措施,防止冷却壁损坏后冷却水进入炉内。对常热炉