CN109295271B - 一种高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法 - Google Patents

一种高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法，具体包括以下步骤：（1）停炉前安装高炉炉顶雾化打水系统，并正常使用‑（2）停炉前一天，调整渣铁成分和铁水温度‑（3）加停炉料，停炉料为二段结构+盖面焦‑（4）预休风‑（5）送风打水空料线操作，满足延长回收煤气时间条件继续回收煤气；本发明该方法简单易行，将料线空到更低（炉腹中下部），才停止回收煤气，延长回收煤气时间，减少高炉煤气放散对大气的污染，同时还能安全地加速停炉进程，为高炉小修、中修、大修节省时间。

Description

一种高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法
技术领域
本发明是关于冶金行业炼铁高炉停炉的操作方法，涉及一种高炉停炉打水空料线控制方法，具体涉及一种高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法。
背景技术
炼铁高炉生产到一定年限，就需要进行中修或大修，高炉停炉方法分为填充法和空料线法两种，空料线法即在停炉过程不向炉内装料，采用炉顶打水控制炉顶温度，料线降至炉腹附近时，停止回收煤气，开炉顶放散阀，关煤气切断阀，当料面降至风口附近进行休风停炉；
许多高炉在高炉空料线停炉过程中，当料面降至炉腰以下，往往因煤气含H2大于12％，煤气压力频繁出现高尖峰，被迫停止回收煤气，开炉顶放散阀，关煤气切断阀，空料线到炉腰和炉腹附近停止回收煤气，回收煤气时间短，对大气的污染时间长。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法，该方法简单易行，将料线空到更低(炉腹中下部)，才停止回收煤气，延长回收煤气时间，减少高炉煤气放散对大气的污染，同时还能安全地加速停炉进程，为高炉小修、中修、大修节省时间。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法，具体包括以下步骤：
(1)停炉前安装高炉炉顶雾化打水系统，并正常使用
停炉前安装炉顶雾化打水系统，打水系统的具体要求：①喷枪数要达到至少8只；②喷枪喷出的水雾化水颗粒小于500μm；
(2)停炉前一天，调整渣铁成分和铁水温度
根据生产现状，减轻焦炭负荷，控制煤比小于100kg/t，加蛇纹石、石灰石、硅石、萤石调整渣铁成分；
其中，控制铁水中[Si]：0.6％-0.8％，铁水温度PT＝1510±10℃，炉渣：碱度R2＝1.10±0.03、Al2O3≤15.5％、MgO/Al2O3＝0.6±0.05；
(3)加停炉料，停炉料为二段结构+盖面焦
停炉料为二段结构+盖面焦，具体为：把软融带以下划分为第一段料，软融带以上划分为第二段料，第二段料焦炭负荷比第一段料减轻0.2-0.3，第二段料加完后加净焦作为盖面焦；炉料结构要求块矿比例不超过10％，球团比例不超过20％，停用小块焦；
加停炉料时加停煤焦，停炉过程中炉温控制：[Si]：0.6-1.0％，PT≮1450℃，炉渣R：1.06±0.03，Al2O3≤15.5％，MgO/Al2O3＝0.6±0.05，全焦负荷到达高炉工作容积中部时停止喷煤；
(4)预休风
具体为：①利用炉身以下的静压力孔、探瘤孔安装氮气管道通入氮气；②焊补和加固炉壳；③处理损坏的冷却设备；④加长探尺；
(5)送风打水空料线操作，满足延长回收煤气时间条件继续回收煤气
1)停炉操作参数控制如下：
炉顶温度≤450℃；
控制煤气含H2量和O2量，要求H2最大不超过12％；O2＜2％；
最高鼓风量为正常风量的90％-100％；
2)降料面过程控制各点温度在要求范围内，控制手段为调整风量和增减炉顶雾化水量；
3)在停炉降料线过程中，保持较高炉顶压力操作，顶压保持比正常高20-40kPa；
4)满足下列条件，继续回收煤气，延长煤气回收时间
a.料面还未空到炉腹中下部即空料线料面距风口中心线距离1.5-2.0米；b.煤气成分O2＜2％；c.煤气成分H2＜12％；d.铁水温度≥1450℃；e.炉顶煤气压力平稳不出现高压尖峰。
本发明进一步限定的技术方案为：
前述高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法中，步骤(1)中喷枪采用单流体雾化防堵喷枪。
技术效果，喷枪的喷口是裸露在高炉煤气中的，煤气的高温粉尘极易沾在喷枪口上，喷枪为防堵喷枪设有防堵机构，防止将喷枪堵塞。
前述高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法中，步骤(1)中每只喷枪单独实现远程人工手动控制，并显示工作参数。
技术效果，这样便于控制系统工作稳定，每只喷枪单独实现远程人工手动控制，并显示相关的工作参数便于观察。
前述高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法中，步骤(2)中萤石加入量按矿批的0.6±0.1％加入。
前述高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法中，步骤(3)中加净焦作为盖面焦时，净焦加入2批，分2次加入，每批净焦的重量等于第二段料焦批的重量。
前述高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法中，步骤(5)中停炉操作参数控制中，H2＜10％。
前述高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法中，步骤(5)中在停炉操作参数控制中炉顶温度平均≤350℃。
前述高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法中，步骤c中煤气成分H2超过10％时主动减风，通过控制打水量来调节。
前述高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法中，步骤e中所述的高压尖峰的高压为10Kpa。
本发明的有益效果是：
本发明在停炉降料线过程中，冶炼参数变化大，特别是高炉煤气利用率，往往造成停炉中后期炉温不足，渣铁流动性不好，造成炉内气流不稳，随料层减薄，易出管道气流，渣铁出不尽增大停炉后扒炉工作量；就起原因为打水降料面停炉过程，随料面降低，料层减薄，炉内软融带以上间接还原区逐步消失，软融带以上的金属料主要为直接还原，需要消耗大量热量，因此，本发明将停炉料设计为二段结构+盖面焦。
使用本发明的方法减少高炉煤气放散到大气中对环境和噪声污染；加快高炉停炉进程,为高炉小修、中修、大修争取时间；从环保效益和经济效益上的效果具体为：
1)环保效益：减少了高炉煤气放散量＝延长回收煤气时间(h)*高炉煤气量(m3/h)对环境的污染，社会效益明显；
2)经济效益：
①多回收煤气的效益＝多回收煤气量*煤气单价
②TRT多发电的效益＝延长回收煤气时间(h)*TRT发电量(kw/h)*电价
③加速停炉进程，缩短停炉时间至少1小时，为高炉小修、中修、大修争取时间，效益为：缩短的时间*高炉小时产量*吨铁效益。
采用本发明的方法应用于高炉打水空料线停炉，可以控制煤气含H2小于12％，煤气压力平稳无高尖峰，当料线降到炉腰和炉腹附近时不切煤气，继续往下空料线一直到炉腹中下部，延长回收煤气时间，减少高炉煤气放散对大气的污染，同时还能安全地加速停炉进程，为高炉小修、中修、大修节省时间。以2150m3高炉为例。切煤气点下降2.5米左右，延长回收煤气时间约3小时，TRT发电时间增加了3小时，减少放散煤气对大气的污染，同时多回收的煤气可用于发电，实现准确、安全、快速、经济停炉。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法，具体包括以下步骤：
(1)停炉前安装高炉炉顶雾化打水系统，并正常使用
停炉前安装炉顶雾化打水系统，打水系统的具体要求：①喷枪数要达到至少8只；②喷枪喷出的水，雾化效果要好，雾化水颗粒小于500μm；
(2)停炉前一天，调整渣铁成分和铁水温度
根据生产现状，减轻焦炭负荷，控制煤比小于100kg/t，加蛇纹石、石灰石、硅石、萤石调整渣铁成分，保证渣铁流动性良好；
其中，控制铁水中[Si]：0.6％-0.8％，铁水温度PT＝1510±10℃，炉渣：碱度R2＝1.10±0.03、Al2O3≤15.5％、MgO/Al2O3＝0.6±0.05；
萤石加入量按矿批的0.6±0.1％加入；
(3)加停炉料，停炉料为二段结构+盖面焦
停炉料为二段结构+盖面焦，具体为：把软融带以下划分为第一段料，软融带以上划分为第二段料，大幅减轻第二段料焦炭负荷防止停炉前炉温下降过多，炉内煤气不稳，渣铁流动性变差，渣铁出不尽问题，第二段料焦炭负荷比第一段料减轻0.2-0.3，第二段料加完后加净焦作为盖面焦，净焦加入2批，分2次加入，每批净焦的重量等于第二段料焦批的重量；
炉料结构要求块矿比例不超过10％，球团比例不超过20％，停用小块焦；
加停炉料时加停煤焦，适当缩小矿批，停炉过程中炉温控制：[Si]：0.6-1.0％，PT≮1450℃，炉渣R：1.06±0.03，Al2O3≤15.5％，MgO/Al2O3＝0.6±0.05，全焦负荷到达高炉工作容积中部时停止喷煤，降低富氧量，以维持风口前理论燃烧温度保持基本稳定；
(4)预休风
具体为：①利用炉身以下的静压力孔、探瘤孔安装氮气管道通入氮气以降低炉顶温度和稀释煤气浓度；②焊补和加固炉壳；③处理损坏的冷却设备不许向炉内漏水；④加长探尺；
(5)送风打水空料线操作，满足延长回收煤气时间条件继续回收煤气
1)停炉操作参数控制如下：
炉顶温度个别点不大于450℃，炉顶温度平均≤350℃，；
控制煤气含H2量和O2量，要求H2＜10％，最大不超过12％；O2＜2％；
开始回风不要太大，待炉料下降后，风量与风压对应，再逐渐回风，最高鼓风量为正常风量的90％-100％，风量水平应控制不易产生管道行程的煤气速度，以炉顶煤气压力平稳不出现高压尖峰10kpa为宜；
2)降料面过程控制各点温度在要求范围内，控制手段为调整风量和增减炉顶雾化水量；
3)在停炉降料线过程中，保持较高炉顶压力操作，顶压保持比正常高20-40kPa；即使发生崩料、管道行程、爆震等情况，需减顶压时，顶压也要保持比正常高20-40kPa，维持较高顶压，降低煤气流速；
4)满足下列条件，继续回收煤气，延长煤气回收时间
a.料面还未空到炉腹中下部即空料线料面距风口中心线距离1.5-2.0米；b.煤气成分O2＜2％；c.煤气成分H2＜12％(超过10％时主动减风，通过控制打水量来实现)；d.渣铁温足铁水温度≥1450℃、流动性良好；e.炉顶煤气压力平稳不出现高压尖峰(10Kpa)。
在本实施例中，步骤(1)中喷枪采用单流体雾化防堵喷枪；步骤(1)中每只喷枪单独实现远程人工手动控制，并显示工作参数，包括水的压力、水的流量、导出管煤气温度、煤气冷却后平均温度、喷枪开启数量、阀门的状态及相关参数的历史记录、故障报警等。
实施例2
本实施例提供一种具体的高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法的实施方案，采用2150m3的高炉进行试验；
(1)停炉前安装高炉炉顶雾化打水系统，并正常使用
7月12-14日该高炉计划定修48小时，利用此机会，对原炉顶降温洒水系统改造为炉顶雾化打水降温系统，割除原有炉顶4根打水管，并在同一标高新开4个新孔，在市面上采购安装8只单流体自动伸缩雾化防堵喷枪及水管管道、控制系统等，炉顶喷雾打水降温系统与原高炉炉顶洒水总管连接，高炉原炉顶洒水总管为高炉风口高压水系统的分支，能提供1.3Mpa水压及每小时160吨打水量，所以不需额外增加增压泵就能满足新喷枪对压力的需求；
(2)停炉前1天减轻焦炭负荷，调整渣相结构
8月30日0:00按计划减轻焦炭负荷及加蛇纹石、石灰石、硅石、萤石调整渣相，焦炭负荷及燃料比由3.107、600kg/t调整为2.944、658kg/t；铁水温度由1495温度提高到1507-1518℃；铁水含硅由0.4％提高到0.7％-0.8％，炉渣Ai2O3由16.86％降到14.87％，MgO由8.73％提高到9.32％，MgO/Ai2O3由0.52提高到0.62，炉渣R2由1.25降到1.10，渣铁流动性良好，具体参数见表1、表2、表3；
表1 8月29-30日铁水成分变化趋势参数
Figure BDA0001881809370000071
Figure BDA0001881809370000081
表2 8月29-30日炉渣成分变化趋势参数
Figure BDA0001881809370000082
Figure BDA0001881809370000091
表3 8月30日-9月1日铁水温度变化趋势
炉次 出铁时间 铁水温度℃
154274 03:28 1495
154275 05:43 1496
154276 07:36 1500
154277 09:34 1510
154278 12:01 1510
154279 14:11 1515
154280 16:05 1518
154281 18:38 1513
154282 20:23 1511
154283 23:16 1508
154284 02:17 1513
154285 03:45 1507
154286 06:16 1507
154287 16:28 1523
154288 19:39 1459
06:11 1463
(3)加停炉料，停炉料为二段结构+盖面焦
按计划30日22:00加停炉料，第一段16批,焦炭负荷调为O/C＝2.446，焦比＝672kg/t；第二段14批,O/C＝2.239，焦比＝733kg/t，合计O/C＝2.345，焦比＝700.1kg/t，并调整炉渣成分，最后集中加入2罐盖面焦共40.2吨；停炉料下达炉缸后铁水温度最高上升到1523℃，中后期逐步下降到1463℃；铁水含硅最高上升到0.93％，中后期逐步下降到0.69％；炉渣Ai2O3控制≤15.5％，停炉休风前上升16.17％，估计与停炉末期烧炉缸死焦堆有关，炉渣MgO控制在8.5％-10％，MgO/Ai2O3为0.62，炉渣R2控制在1.0-1.1，直到停炉休风前，渣铁流动性良好，干渣沟被冲刷出一条深沟，具体参数见表4、表5；
高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法，具体包括以下步骤：
表4 8月31-9月1日铁水成分变化趋势参数
样品编码 取样日期 取样时间 S Si
PI154284F18 2018-8-31 00:48:01 0.025 0.62
PI154284F42 2018-8-31 00:54:41 0.024 0.61
PI154284F21 2018-8-31 01:01:21 0.024 0.61
PI154285F11 2018-8-31 01:38:41 0.023 0.57
PI154285F34 2018-8-31 01:45:21 0.022 0.55
PI154285F46 2018-8-31 01:51:41 0.022 0.55
PI154285F31 2018-8-31 06:14:41 0.023 0.56
PI154286F47 2018-8-31 06:23:03 0.009 0.81
PI154286F02 2018-8-31 06:23:41 0.008 0.8
PI154286F06 2018-8-31 06:24:20 0.009 0.81
PI154286F18 2018-8-31 06:26:10 0.009 0.8
PI154287F06 2018-8-31 16:53:41 0.015 0.93
PI154288F27 2018-8-31 19:04:41 0.014 0.74
PI154288F02 2018-8-31 19:47:21 0.029 0.69
表5 8月31-9月1日炉渣成分变化趋势参数
日期 取样时间 炉号 FeO SiO<sub>2</sub> CaO MgO S Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Tio<sub>2</sub> R2
8月31日 00:40 154284 0.27 34.34 38.06 9.33 1.07 14.57 0.49 1.11
03:40 154285 0.31 34.57 37.59 9.24 1.05 14.36 0.52 1.09
05:50 154286 0.29 34.21 37.33 9.42 1.08 14.52 0.53 1.09
16:00 154287-1 0.47 34.00 36.62 9.20 1.09 15.15 0.52 1.08
16:50 154287-2 0.36 34.70 36.84 9.25 1.13 15.15 0.49 1.06
19:10 154288-1 0.29 34.73 37.09 9.28 1.16 15.02 0.47 1.07
20:20 154288-2 0.26 34.72 37.17 9.43 1.26 14.93 0.46 1.07
9月1日 03:00 0.25 33.89 34.99 9.36 1.20 16.72 0.47 1.03
06:00 0.18 33.58 35.95 9.50 1.23 16.17 0.41 1.07
(4)预休风
8月31日6:18预休风，焊补和加固炉壳；处理损坏的冷却设备，不许向炉内漏水；加长探尺等，拆除炉身标高23.815静压力计，使炉壳周围4个静压力孔直接与氮气管道相连，送风前全开静压力氮气管道阀门吹入氮气到炉身下部；0#和2#热风炉热风阀阀柄停炉前几天发现漏水，做闭水处理，向阀柄进出水管通氮气，不仅冷却热风阀柄，同时氮气随鼓风进入高炉，起到稀释煤气浓度的效果；
(5)送风打水空料线操作，空料线到炉腹中下部停止回收煤气
14:06复风，15:06风量3573Nm3/min，顶压161kPa，达到降料线方案的预定要求，20:14风量为3534Nm3/min，料线为18.83米，料面已从炉身下部进入炉腰(炉身、炉腰交界料线为17.6米)，此时满足本发明的继续回收煤气所有条件，20:46料线已超过18.83米，进入炉腰下部，此时顶温平均342℃，最高点达到409℃，炉内减风200Nm3/min控制顶温；21:14煤气在线分析H2含量达到10.16％，减风300m3/min,此时料线为19.8米已到炉腹上沿(炉腰、炉腹交界料线为19.4米)，此时满足本发明的继续回收煤气所有条件，21:20减风500m3/min，目的是减小打水量控制H2含量小于10％，减风同时少降顶压(与正常操作比少降20kPa)，以控制煤气流速，防止管道气流发生；22:51煤气在线分析H2含量下降到9.54％，进入控制范围，料线已降到21.2米，已过炉腹中部(21.05米)，22:58减风400m3/min为切煤气做准备，23：07减风300m3/min，23:10TRT调整为电动运行停止发电，23:17风量减至1323m3/min，此时料线已下降到21.5米，到达炉腹中下部，炉腹已空料高度占炉腹总高度63.6％，达到预定切煤气料面点，见表6；23:22开炉顶放散，23:27关重力除尘器煤气切断阀切煤气；此后9月1日1:54料线下降到23.27米已过风口中心线(风口中心线料线23.2米)，3:30料线下降到24.53米，已在风口中心线下1.33米，6:16分安全、顺利休风停炉。
表6停炉参数控制
Figure BDA0001881809370000111
Figure BDA0001881809370000121
Figure BDA0001881809370000131
综上所述，本发明的高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法通过改造炉顶降温洒水系统；停炉前1天减轻焦炭负荷，控制煤比，调整渣相结构；停炉料安排独特的二段结构；利用炉身下部静压力孔等通氮气稀释煤气；处理漏水冷却器确保不向炉内漏水；降料线过程按即定参数控制操作；满足本发明延长回收煤气时间条件，料面空到炉腰和炉腹上沿，继续空料线，空料线到预定的炉腹中下部切煤气；按此本发明的控制方法进行空料线停炉，降料线过程炉顶压力平稳无高压尖峰，极大地减少了停炉过程爆震次数(与传统方法相比爆震次数减少了100％)、回收煤气时间延长约3小时，缩短停炉时间1-2个小时，减少了煤气放散对大气的污染，并实现了安全、快速、经济的高炉停炉。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）停炉前安装高炉炉顶雾化打水系统，并正常使用
停炉前安装炉顶雾化打水系统，打水系统的具体要求：①喷枪数要达到至少8只；②喷枪喷出的水雾化水颗粒小于500μm；
（2）停炉前一天，调整渣铁成分和铁水温度
根据生产现状，减轻焦炭负荷，控制煤比小于100kg/t，加蛇纹石、石灰石、硅石、萤石调整渣铁成分；
其中，控制铁水中[Si]：0.6%-0.8%，铁水温度PT=1510±10℃，炉渣：碱度R2=1.10±0.03、Al2O3≤15.5%、MgO/ Al2O3=0.6±0.05；
（3）加停炉料，停炉料为二段结构+盖面焦
停炉料为二段结构+盖面焦，具体为：把软融带以下划分为第一段料，软融带以上划分为第二段料，第二段料焦炭负荷比第一段料减轻0.2-0.3，第二段料加完后加净焦作为盖面焦；
炉料结构要求块矿比例不超过10%，球团比例不超过20％，停用小块焦；
加停炉料时加停煤焦，停炉过程中炉温控制：[Si]：0.6-1.0%， PT ≮ 1450℃，炉渣R：1.06±0.03，Al2O3≤15.5%，MgO/ Al2O3=0.6±0.05，全焦负荷到达高炉工作容积中部时停止喷煤；
（4）预休风
具体为：①利用炉身以下的静压力孔、探瘤孔安装氮气管道通入氮气；②焊补和加固炉壳；③处理损坏的冷却设备；④加长探尺；
（5）送风打水空料线操作，满足延长回收煤气时间条件继续回收煤气
1）停炉操作参数控制如下：
炉顶温度≤450℃；
控制煤气含H2量和O2量，要求H2最大不超过12%，O2＜2%；
最高鼓风量为正常风量的90%-100%；
2）降料面过程控制各点平均温度≤350℃，控制手段为调整风量和增减炉顶雾化水量；
3）在停炉降料线过程中，保持较高炉顶压力操作，顶压保持比正常高20-40kPa；
4）满足下列条件，继续回收煤气，延长煤气回收时间
a.料面还未空到炉腹中下部即空料线料面距风口中心线距离1.5-2.0米；b.煤气成分O2＜2%；c.煤气成分H2＜12%；d.铁水温度≥1450℃；e.炉顶煤气压力平稳不出现高压尖峰。
2.根据权利要求1所述的高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的喷枪采用单流体雾化防堵喷枪。
3.根据权利要求1所述的高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的每只喷枪单独实现远程人工手动控制，并显示工作参数。
4.根据权利要求1所述的高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法，其特征在于：步骤（2）中萤石加入量按矿批的0.6±0.1%加入。
5.根据权利要求1所述的高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法，其特征在于：所述步骤（3）中加净焦作为盖面焦时，净焦加入2批，分2次加入，每批净焦的重量等于第二段料焦批的重量。
6.根据权利要求1所述的高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法，其特征在于：所述步骤（5）中停炉操作参数控制中，H2＜10%。
7.根据权利要求1所述的高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法，其特征在于：步骤c中煤气成分H2超过10%时主动减风，通过控制打水量来调节。
8.根据权利要求1所述的高炉空料线停炉延长回收煤气时间的方法，其特征在于：步骤e中所述的高压尖峰的高压为10Kpa。
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