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                淺析漢鋼 2280m3高爐缸側壁護爐實踐

                發布時間:2021/02/18 行業新聞 標簽:耐火磚瀏覽次數:213

                  1 前言

                  漢鋼2280m3高爐2012年8月投產,設計年均利用系數2.4t/(m?.d),設計高爐壽命15年。高爐采用適當矮胖、適宜強化冶煉的操作爐型,磚壁合一薄內襯全冷卻壁結構,在高熱負荷區域等關鍵部位采用銅冷卻壁;高爐冷卻系統采用聯合全軟水密閉循環系統。

                  1.1 高爐底缸結構

                  內襯設計時充分考慮高爐各部位不同的工作條件和侵蝕機理,有針對性的選用耐火材料,并在結構上加強耐火磚襯的穩定性。如圖1所示,爐底第1層滿鋪國產超高導石墨磚,高度400mm; 第2、3層滿鋪國產微孔碳磚,總高度800mm;第4、5層中心砌筑國產微孔碳磚(直徑φ9400mm)、外側砌國產超微孔碳磚,高度800mm;第6、7層立砌楔形剛玉莫來石磚,總高度800mm;整個爐底砌體高度2800mm。爐缸側壁外側第6~10層采用國產超微孔碳磚,總高度2000mm,爐缸側壁外側第11~18層采用國產微孔碳磚(其中:第11~14層每個鐵口通道區域采用超微孔碳磚,范圍2000x1600mm),總高度3300mm,爐缸側壁內側陶瓷杯采用小塊塑性相剛玉磚,總高度4500mm。

                  1.2 高爐冷卻系統設計

                  高爐采用聯合軟水密閉循環系統,將冷卻壁、爐底、風口小套、中套、直吹管、熱風閥、倒流休風閥通過串聯和并聯的方式組合在一個系統中。具體方案是:從軟水泵站出來的軟水在爐前一分為二,其中冷卻爐底550m3/h,冷卻壁直冷管3200m3/h,兩者回水進入冷卻壁回水總管,從冷卻壁回水總管出來的軟水一分為三,一部分經高壓增壓泵增壓,供風口小套使用;另一部分經中壓增壓泵增壓,供風口二套、直吹管、熱風閥使用;兩者回水與多余部分一起回到總回水管,經過脫氣罐脫氣和膨脹罐穩壓,最后回到軟水泵房,經過二次冷卻,再循環使用。

                  圖1 2280m3高爐爐缸內襯結構

                  1.3 爐缸側壁溫度升高情況

                  2018年2月爐缸標高9.394m 07B點溫度650-720℃,10.196m 07B點溫度520-570℃,07B點在18#、19#風口下方;9.394m05B點溫度670-700℃,05B點在12#、13#風口下方,關鍵點爐體溫度變化趨勢見圖2。從標高9.394m、10.196m處反映出來的問題,說明爐缸區域碳磚環狀侵蝕已形成。根據B點熱電偶插入深度890mm進行測算,標高9.394m處陶瓷杯已完全侵蝕,碳磚剩余厚度740mm,已嚴重威脅到高爐的安全生產,按照2#高爐的全壽命管理應以該區域的侵蝕管理為重點。

                  2 爐缸側壁溫度升高原因

                  2.1 焦炭質量差

                  焦炭質量好壞直接決定爐缸透氣性和透液性,尤其在死鐵層氣流影響弱,鐵水流動對爐缸側壁溫度影響有巨大作用。主要表現在焦炭灰分高,反應后強度低,使高爐下部死焦堆焦炭粒度變小,焦柱氣孔度變差,影響高爐鼓風的穿透。并導致死焦柱透液性差,死焦柱沉坐在爐底,鐵水環流對爐缸側壁和爐缸爐底交界部位的沖刷作用加劇,在鐵口中心線以下,導致爐缸側壁和爐缸爐底交界處產生嚴重的象腳侵蝕。漢鋼2號高爐全部使用外購搗固水熄焦,質量較差,焦炭質量變化趨勢見圖3,如圖所示M40在2018年1-3月呈下降趨勢,含沫在2018年1-3月顯著增加。

                  2.2 爐缸冷卻壁與碳磚間存在氣隙

                  爐缸傳熱過程簡單來講熱量通過陶瓷杯、炭磚、搗打料傳給冷卻壁,由冷卻水帶走熱量,部分熱量再由冷卻壁傳給爐殼由大氣帶走,因此爐缸由內到外導熱系數越來越高。當爐襯與冷卻壁之間存在氣隙,兩者失去關聯性,傳熱受到阻礙,局部炭磚熱量無法及時導出,致使炭磚熱面溫度升高,炭磚無法給對應部位的陶瓷杯提供保護,局部陶瓷杯被侵蝕掉,鐵水直接接觸炭磚。冷卻壁水溫差監控系統便顯示鐵口區域水溫差偏高,經排查發現存在嚴重串煤氣現象,歷次檢修期間均采取灌漿處理,但效果不佳。爐缸冷卻壁與碳磚間大量氣隙的存在,導致導熱性嚴重不足,碳磚熱面熱量不能及時通過冷卻水帶走,難以形成正常厚度的凝鐵層,陶瓷杯破壞后鐵水很容易接觸到碳磚,鐵水溶蝕及滲透加速了碳磚侵蝕。

                  2.3 鐵口維護不到位

                  從2017年開始因鐵口區域串煤氣,使得鐵口難以維護,加之炮泥質量影響,導致鐵口工作狀況變差,經常出現滲漏和泥包斷裂現象,深度長期在2.6m運行,鐵口深度偏淺和工作不穩定,加劇了爐缸鐵口區域碳磚的侵蝕。

                  3 護爐措施

                  為樹立大工藝統領思想,完善監管機制,確保高爐穩定、順行、長壽,陜鋼集團漢鋼公司及煉鐵事業部高度重視爐缸工作狀況,多次召開了“高爐穩定、順行、長壽”專題研討會及護爐工作會議,會議形成了指導生產組織、爐料采購、工藝控制等環節的備忘錄和預案。其中包括《高爐穩定順行長壽備忘錄》、《漢鋼高爐全壽命生產運行管理辦法》、《漢鋼2#爐護爐現狀與方案》和《漢鋼公司2#高爐爐缸預案(執行)》等。

                  3.1 完善監控體系

                  為了加強監控,對爐缸有故障的4根熱電偶進行了修復(目前還有2根因燒壞無法修復),爐缸標高9.394m~13.499m,共5層,每層8方向16個點,共80個熱電偶測溫點;加裝爐殼測溫裝置200個點;完善在線水溫差熱流強度監測點共計280個(1至3段冷卻壁每段84個,每塊冷卻壁2個;4段冷卻壁28個,每塊冷卻壁1個);同時完善爐缸侵蝕模型;實現爐缸區域全覆蓋監控體系。并要求每班對爐缸區域的爐殼溫度和水溫差進行手動監測,確保爐殼溫度、水溫差、熱流強度在線檢測系統運行正常,對數據、趨勢圖變化提供實時分析和判斷依據。

                  3.2 優化工藝操作

                  3.2.1 提高焦炭質量改善料柱透氣性

                  爐缸側壁溫度升高,一方面是由于爐內死料柱的透氣性、透液性變差,致使爐內渣鐵只能從死料柱與爐缸側壁之間流出,最終導致爐體耐材的侵蝕,通過提高焦炭的冷熱態強度、提高M40,減少焦炭粉末入爐來增加料柱透氣性、透液性,降低死料柱周邊鐵水密度,減少鐵水環流。

                  3.2.2 加入含鈦爐

                  料護生產實踐證明在爐缸受到侵蝕時,采用含鈦爐料護爐是有效的,可以延長高爐壽命,隨著侵蝕加深應增加其加入量,應根據各爐具體情況探求合適的[Ti]含量,控制好鐵水成分及鐵水溫度。在爐缸侵蝕到按控制標準需要護爐時,最好采取長期加鈦護爐做法。但隨著含鈦爐料加入量的增加,會影響爐缸的活躍性,嚴重時會出現爐缸堆積。因此在采取加入含鈦爐料護爐時要取得護好爐,同時又要保持爐況順行、穩定。漢鋼2號高爐配加含鈦球團礦進行護爐,將球團礦中含鈦量由0.5%逐步增加到3.5%,生鐵中[Ti]含量由原來的0.05%提高到0.12%以上,取得了良好的效果。

                  3.2.3 調整風口進狀態

                  縮小爐缸側壁溫度偏高區域風口面積,并對高爐進行堵風口作業,其中3月15日至4月25日堵18#風口,4月26日利用檢修機會對12#、13#、18#、19#風口由φ115mm縮小到φ110mm;4月27日至5月5日堵13#風口。后續將利用檢修機會逐步換成加長風口,風口長度由583mm加長至620mm,使回旋區向爐缸徑向推進。

                  3.2.4 爐體灌漿

                  在爐體有氣隙的地方進行灌漿,堵塞氣隙,能改善傳熱條件,對保護爐襯、降低溫度,均有突出作用。先對爐底西南、東南、西北、東北、南邊、北邊分別進行灌漿,然后再對爐缸進行灌漿,有效的堵塞了氣隙。

                  3.2.5 強化冷卻

                  針對2280m3高爐已到中后期,軟水系統能力不夠,一是將冷卻水流量開到最大,軟水總流量由4250m?/h增加到4400m?/h;二是增加2臺新空冷器,空冷器由原來的12臺增加到14臺,軟水進水溫度由43℃降低到40℃;三是對高溫部位進行外噴水冷卻。

                  3.2.6 加強爐前鐵口維護

                  爐前鐵口操作推行標準化作業,不斷改善炮泥質量,提高鐵口合格率,確保及時出凈渣鐵。目前鐵口深度控制在2900-3100mm,出鐵間隔時間控制在15min以內,東、西場出鐵基本均勻。兩鐵口出鐵均勻后可減少鐵水環流對爐缸耐材的侵蝕。

                  3.2.7 減少爐內漏水

                  發現風口小套漏水,要及時組織進行更換,對漏水的冷卻壁水管進行穿管處理,減少爐內漏水對爐缸炭磚的侵蝕。

                  4 結語

                  (1)爐缸燒穿是煉鐵生產中最嚴重的安全事故之一,針對同樣的爐缸側壁溫度高要分析出主要原因,對癥下藥采取有效措施,以達到延長高爐壽命的目的 。

                  (2)在爐缸受到侵蝕時,采用含鈦爐料護爐是一種重要的措施。

                  (3)在爐缸側壁受到侵蝕時,要果斷堵風口,并配合縮小風口直徑提高鼓風動能,發展中心氣流,對于控制爐缸側壁溫度升高有較好的效果。

                  (4)高爐中后期必須想辦法提高其冷卻強度。

                  文摘來源:煉鐵夢想家

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