1250m³高炉炉况失常原因分析与控制

科技   2024-11-24 14:04   四川  

罗源闽光2#高炉设计炉容为1250m³,于2022年5月11日点火投产,从开炉点火到全风口送风仅用时44h47min,开炉期间设备零故障、工艺零事故、零悬料、零休风,指标良好,煤气利用率达50%,平均燃料比508kg/t·Fe,喷煤比160kg/t·Fe。自2022年12月20日以来,炉况出现波动,先是炉温大幅度波动,紧接着渣皮大面积脱落,软水水温差最高达4.5℃,炉缸中心点温度逐步下降,最高下降40℃,2023年1月12日炉况失常,表现为不走料,频繁吹管道,烧小套,炉况恢复进程曲折、反复波动,生产被动,严重制约了生产计划,直到1月26日炉况才逐步恢复至正常水平。

造成炉况失常的原因分析



1.1 产能影响
受下道工序生产影响,高炉产能受限,高炉长期慢风产量无法稳定,高炉产量调整较频繁,高炉操作被动性调节,炉况顺行被打破,炉前出铁因压罐减风,造成高炉炉前无法长期稳定生产,加剧高炉炉况波动。2022年第4季度高炉控产情况见表1。
表1 2022年第4季度高炉控产情况
因2022年12月下道工序年度检修和2023年控产6000t/d的需要,12月7日2#高炉休风180min,调整12个风口小套;12月13日2号高炉休风138min,调整12个风口小套,将风口面积由0.1969m²缩小到0.1614m²,提高鼓风动能,活跃炉缸。12月20日2号高炉休风320min,配合炼钢换断面控产,复风过程中,高炉悬料1次。12月22日H型钢故障,铁水罐压罐多,铁水无法消化,2#高炉无计划休风172min。12月23日炉况出现管道气流,频繁烧风口小套(小套下部前端烧),漏水量大,多次休风更换小套,反应出高炉炉缸开始不够活跃,烧风口主要集中在3~11#风口。12月27日炉况恢复过程出现严重管道气流,炉缸亏热,大量加焦恢复炉况。2023年1月7日又出现管道气流、难行、悬料和烧风口小套,2023年1月12日高炉频繁出现管道气流,加剧炉况失常。
1.2 有害元素影响
2023年1月6日因烧结配料中氧化铁皮用完,铁矿粉Al₂O₃含量明显升高,使得烧结矿的Al₂O₃含量逐步上升,渣中Al₂O₃上升至17.5%以上。烧结矿中铝高,含Pb、Zn碱金属有害物质,碱金属有害物质高炉排出率低。烧结矿中Al₂O₃含量平均2.19%,Zn最高0.070%。铝高造成渣中Al₂O₃含量升高,黏度大,炉渣流动性差,渣铁不易排放,高炉透气性受阻,易造成憋压,增加了软熔带的厚度,影响炉况顺行,高含量Al₂O₃在炉缸中吸收大量的热,搭配高比例蛇纹石,改善渣系,导致炉温和物理热降低,易造成炉缸不活。Zn高堵塞料柱的空隙,导致煤气通道变小,破坏煤气流分布、导致煤气流分布紊乱,炉料下降困难,造成高炉塌料、悬料甚至管道,进而造成软熔带(冷却壁20.431m、22.411m、24.391m处)渣皮大面积脱落,操作炉型被破坏,炉况出现波动。高炉内碱金属富集,风口小套内腔出现高锌物不同程度及不规则结厚(图1),导致各风口不能按预定流量流速进入炉内,影响风口前煤气流的合理分布。
图1  风口堆积粘结物
1.3 熟料比偏低
2022年12月以来,高炉炉况顺行被打破,恢复炉况过程中,提高入炉球团比。球团库存紧张,炉况稍好转后,立刻提高块矿比例,但是出现了炉况反复波动。12月份高炉块矿比12.06%,1月份块矿比提高到13.23%。块矿湿、筛分效果差,造成粉末入炉量上升。由于加氧提产后熟料比偏低、焦炭水分高及料速快等原因,造成顶温持续偏低,炉顶排Zn能力减弱,大量的ZnO及原料粉末粘附在炉墙上,导致炉身渣皮不稳,中心气流变弱。
1.4 焦炭质量
焦炭M₀指标基本达到≤7.5%的标准要求,M₂s有两批次达到≥92.0%标准要求。但从焦炭筛分情况看,12~16mm焦丁比为9.49%、<12mm焦粉比为9.81%,0~16mm的焦炭粉率19.3%,焦炭冷态强度仍旧不理想,表现为焦炭易碎、粉率高。焦炭硫含量平均值为0.85%高出标准值0.15%。其中,山焦中硫焦炭硫含量1.11%、福裕焦炭硫含量0.99%,有5批次硫含量≥0.8%。灰分平均值为13.35%,高出标准值0.35%。其中山焦中硫焦炭灰分达13.99%。焦炭反应性(CRI)平均值为25.86%,高出标准1.86%,CSR平均值64.6%低于标准0.4%。高炉休风时,从风口扒出的焦炭情况看(均为粉末),目前的焦炭冷态、热态强度较差,无法满足当前的大高炉生产。
1.5 烧结质量
烧结矿开机料、夹生料无计划入炉,烧结质量波动大,碱度稳定率、亚铁稳定率等质量指标呈下滑趋势;烧结矿配用炼钢污泥、除尘灰后,烧结矿铅锌含量升高,高炉入炉铅锌负荷高,造成高炉炉身上部和部分送风风口结瘤,影响炉况顺行。2022年12月烧结碱度±0.08一档率72.30%,下降1.16%;碱度±0.1稳定率81.34%,下降2.32%;碱度≤1.80,12月份占比14.97%、1月份占比13.27%。亚铁8.0±0.8%一档率下降5.03%。按亚铁≥8.5%的标准有290个样,占比34.04%,亚铁≤8%12月份占比32.17%、1月份占比18.73%。
1.6 操作应对措施不到位
高炉3个班的工长操作中对参数变化及原燃料波动未引起足够重视,对炉况走势、调剂不及时、应对手段不灵活,尤其是当烧结矿碱度变化时,配料结构调剂滞后,造成低硅高碱,加上长时间高炉频繁加减风量及休风次数多,铁水物理热低,导致炉缸热制度失常,炉缸渣铁堆积加重,活跃度下降。

恢复过程



2.1 改善原燃料
(1)选用质量成分好的焦炭,停用质量成分差的焦炭,临时紧急采购干熄焦炭,改善料柱骨架,提高高炉顶温,为避免场内转运造成的焦炭粉化,采取码头到高炉料仓直供的方式。
(2)降低烧结矿中铝含量,使用巴西混合粉,烧结矿加大混合配比,停止转炉灰在烧结中配料,降低Zn循环富集。
(3)增加球团比例,取消块矿配用,提高熟料比,改善炉内的透气性。
(4)稳定烧结矿碱度、亚铁,烧结矿FeO控制在8.0%~8.5%,碱度±0.04稳定率>70%,低温还原粉化率RDI.1s比例≥65%。杜绝开机料入高炉,要求高炉按计划搭配用烧结开、停机料,料场要按高炉指定仓位供料,必须达到精准供料要求,杜绝供错料。
2.2 调整装料制度和送风制度
(1)针对中心气流弱,边缘出现管道,翻料、炉体温度变化等现象推断是边缘气流不稳定所致。装料制度采用中心兼顾边缘的布料制度,维持两股气流的操作理念,一方面适当放边促进炉况的稳定顺行,另一方面,边缘与中心两道气流可以维持较高的顶温,促进Zn随煤气逸出,前期采用焦四环(36/4、33/3、30/3、26/2),矿两环(32/4、30/4)放开边缘气流,随着炉况逐渐好转,风量从1400m³/min逐步加至1800m³/min,投入富氧,矿角改为三环(33/3、31.5/3、30/2),风量恢复至2000m³/min后,矿角逐渐调整为34/3、32/4、30/3,风压加至350kPa、风量2200m³/min时,焦改5环(36/3、33.5/3、31/2、28.5/2、25/2),矿四环(36/3、34/3、32/2、30/2),炉况恢复后矿角继续外移。
(2)堵风口恢复炉况,提高鼓风动能、活跃炉缸。2023年1月15日8:51~10:43高炉休风204min,处理风口结瘤,堵4#、7#、9#、17#、19#、22#风口恢复炉况,复风后,炉况有所好转,但仍不理想,炉况依然出现管道气流,多次悬料、难行;1月17日18:43~20:03休风80min,更换6#、8#风口漏水小套,堵8个风口3#、6#、9#、11#,14#、17#、19#、22#恢复炉况。前期因炉缸堆积严重以及管道气流无法制止,炉温、物理热不稳定,加风被动。轻负荷料下达后,随着静压力稳定、逐步加风捅风口,因炉内气流分布不均,北部气流盛,南部弱,风口水温差南北两边差1.5℃,恢复炉况时北面的6#、9#、11#风口水温差高,多次漏水无法控制,影响进程恢复,日常开炉捅风口均是风口水温差高的先捅,处理炉缸堆积时捅风口返其道行之,先捅水温差较低的风口,因为炉缸有堆积、不活跃,风口水温差高代表局部气流过盛,反应更激烈,渣铁多,导致更易烧。
2.3 洗炉、活跃炉缸
(1)高炉作业区成立炉况恢复小组,采用两班轮流值班,交接班时召开炉况分析会。改善炉缸热制度,提高焦比,提硅提物理热,炉温按0.5%~0.8%控制,物理热≥1480℃。在保证热量基础上配加萤石15kg/t·Fe、锰矿20kg/t·Fe洗炉。
(2)降低终渣碱度,碱度控制在1.0~1.13,铁水含锰0.6%~0.8%、含硫0.030%~0.050%。通过集中大量加净焦热洗,提高炉渣流动性和脱硫效果,稀释炉缸堆积渣铁液。同时,促进热量充沛流动性好的炉渣将炉内尤其是炉腹、风口区域含锌高的渣皮置换,并从铁口排出,达到下部排锌的目的。
(3)根据炉况接受情况,稳步加风,以风为纲,冲刷炉缸。随着风量的加大逐步增加负荷、富氧,提高理论燃烧温度和鼓风动能,达到活跃炉缸的目的。
增加炉前出铁次数,要求15min见铁,改用大钻头,减少炉内憋压现象,为炉况恢复维持大风量操作创造有利条件。

控制效果



通过大风量带动铁水环流不断冲刷炉缸,在合适的炉温及渣碱度情况下,大量的炉缸堆积物从铁口排出,炉缸堆积减少,炉缸中心点温度由最低414℃逐步上升至456℃。随着炉缸热量逐步提升,含硅量与物理热逐渐匹配,静压平稳,炉况逐步恢复,高炉各项经济指标趋于正常,如表2所示。
表2  高炉主要经济指标

结 语



(1)通过本次炉况处理,认识到高炉操作中“七分原料,三分操作”的重要性。为确保高炉能长期稳顺生产,组织成立了“原燃料质量跟踪小组”,随时跟踪原燃料质量变化。做到以高炉稳定顺行为中心,改善焦炭质量,稳定烧结矿碱度、亚铁含量,杜绝开机料、夹生料及生料无准备入炉,料场要按高炉指定仓位供料,必须达到精准供料要求。
(2)处理炉缸堆积问题时保证铁水物理热以及渣流动性,勤排渣铁。
(3)炉缸是高炉的发动机,是高炉顺行的基础,日常工作中要加强对炉缸温度的监测。处理炉缸堆积问题时一定要稳扎稳打,掌握好加风节奏,切勿贪功冒进,造成炉况反复。
(4)高炉需完善和落实管理责任制,加强对炉况波动的跟踪和预判,把控高炉生产节奏,制定三班统一操作思路,做到日常操作中高炉酸碱凉热的合理调剂,及时组织解决生产中出现的问题和事故,防止炉况失常和事故影响扩大化。
来源:矿热炉
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