CN112226565B - 一种熔融还原工艺的快速启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种熔融还原工艺的快速启动方法，包括以下步骤：(1)向熔融还原炉内喷吹燃料和燃气进行烘炉，使得熔融还原炉内耐材的温度至少达到600℃，熔融还原炉本体与前置炉连接的通道内的温度至少达到1100℃；(2)在休风状态下，通过前置炉向熔融还原炉内填充铁水；(3)填充部分铁水后，开始送风并喷吹燃气，熔池升温后，喷入含铁物料，含铁物料包含粒化渣，使得熔融还原炉内的铁水存量至少为300t，炉渣存量至少为80t。通过增加喷吹燃料热量利用效率，缩短了烘炉时间，降低了烘炉成本；且配加喷吹粒化渣，快速造渣，缩短了启动时间，减少了炉内逆反应，降低了启动风险，实现了熔融还原工艺快速高效安全的启动。

Description

一种熔融还原工艺的快速启动方法

技术领域

本发明属于熔炼还原炼铁的技术领域，具体涉及一种熔融还原工艺的快速启动方法。

背景技术

传统工艺的高炉炼铁流程长，需要焦化厂、烧结厂、球团厂三个厂配套支持，投资高、占地面积大、污染严重、成本高，极大的限制了高炉炼铁的发展。而采用熔融还原工艺炼铁，则可以减少投资，并省去焦化、烧结、球团工序，提高冶炼效率，同时铁水成分易于控制、纯净度高、能耗小、成本低，与传统高炉相比，在炼铁成本以及环保方面优势明显，作为当前炼铁行业的前沿技术备受瞩目。

熔融还原工艺是在铁水熔池中完成铁氧化物还原的工艺，具有虹吸出铁、炉内涌泉、完全喷吹等核心技术特征，现采用的熔融还原法在熔融还原炉内进行的，将含铁物料和还原剂加入或喷射送入炉内熔池内，含铁原料在熔池内还原成金属铁，还原生成的CO及煤放出的挥发物(主要是H)在熔渣带上空被喷入的氧或空气二次燃烧，放出的热能用以加热熔池及反应所需的热能。

熔融还原工艺因其铁浴熔融还原的特殊性，启动工艺控制方法有别于高炉，启动需要提前进行烘炉，填充铁水满足炉内反应需要条件。现有的启动方法整个启动流程耗费时间过长，复产风险大，烘炉能源利用效率低，烘炉成本高，实际可操作性不强。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种熔融还原工艺的快速启动方法，该方法优化熔融还原启动工艺，通过富氧燃烧中增加喷吹燃料进行烘炉，提高能源利用效率，缩短烘炉时间，降低烘炉成本；且通过喷吹配加粒化渣，快速造渣，缩短启动时间，减少炉内逆反应，降低启动风险。

本发明所采用的技术方案如下：

根据本申请的一个方面，提供了一种熔融还原工艺的快速启动方法，该方法包括以下步骤：

(1)向熔融还原炉内喷吹燃料和燃气进行烘炉，使得熔融还原炉内耐材的温度至少达到600℃，熔融还原炉的本体与前置炉连接的通道内的温度至少达到1100℃；

(2)在休风状态下，通过前置炉向熔融还原炉内填充铁水；

(3)填充部分铁水后，熔融还原炉本体与前置炉连接的通道处得到液封，开始送风并喷吹燃气，熔融还原炉熔池升温后，喷入含铁物料，所述含铁物料包含粒化渣，使得熔融还原炉内的铁水存量至少为300t，炉渣存量至少为80t。

进一步的，步骤(1)中，所述烘炉包括热风预热和燃料富氧燃烧两个阶段；

所述热风预热阶段中，控制热风到达本体耐材表面的温度提高至600℃以上；和/或

所述燃料富氧燃烧阶段中，控制放出的热量和富氧量，然后增加燃料喷吹量，当通道内温度提高至接近燃料中灰分熔点时，停止燃料喷吹，喷入载气吹扫，并提高燃气量；

优选的，所述燃气选自天然气、人工燃气、液化气和生物质气中的至少一种；

优选的，控制燃气每小时放出的热量为20000～60000MJ。

进一步的，步骤(1)中，通过插入喷枪内部且延长穿过其末端的热电偶的温度来表征熔融还原炉内耐材的温度；

优选的，通过插入通道内的热电偶来测量通道内温度；

优选的，燃料喷吹量的增加幅度为不大于3t/h；

优选的，当通道内温度低于燃料中灰分熔点10℃时，停止燃料喷吹；

优选的，所述燃料为煤粉，所述煤粉的水分含量为2wt％以下、灰分含量为7wt％以下、挥发份含量为16wt％以下、固定碳含量为76wt％以上、空干基高位发热量为6500kcal/kg以上、粒度为0.2mm以下。

进一步的，步骤(2)中，填充的铁水的温度至少为1450℃，铁水中碳含量为4.0wt％以上、硅含量为0.8～1.5wt％、磷含量为0.4wt％以下、硫含量为0.15wt％以下。

进一步的，步骤(3)中，开始送风前，向熔融还原内通入保护气体；

优选的，所述保护气体选自氮气、氢气和惰性气体中的至少一种；

优选的，控制保护气体的通入流量为5000～35000Nm³/h。

进一步的，步骤(3)中，开始送风后，该方法还包括按顺序进行的焖炉阶段、保持阶段和生产爬坡阶段；

优选的，当水冷壁总热负荷为10～30MW，且水冷壁总热负荷每分钟增长率不大于1％～5％时，将焖炉阶段切换至保持阶段；

当水冷壁总热负荷为40～80MW，且涌泉区水冷壁下部分的热负荷增长至高于物料喷枪热负荷，同时两者每分钟增长率差值小于1％，及涌泉区水冷壁下部分的热负荷每分钟增长率不大于1～5％，将保持阶段切换至生产爬坡阶段；

进一步的，所述焖炉阶段中，控制燃气每小时放出的热量为90000-200000MJ，维持5～10min，控制炉压为15～45kpa，建立稳定汽包循环；和/或

所述保持阶段中，控制风量85000～100000Nm³/h、富氧量为25％以上、喷煤量为20～25t/h、喷石灰量为1～2t/h，以将熔融还原炉熔池升温；和/或

所述生产爬坡阶段中，喷入含铁物料，所述含铁物料包含粒化渣。

进一步的，所述生产爬坡阶段包括造渣挂渣期、稳态熔池建立期和产量提升期，

所述造渣挂渣期中，控制风量为105000～115000Nm³/h、富氧量为26～30％，含铁物料喷吹量为20～50t/h、喷煤量为30～40t/h、喷石灰量为2～5t/h；和/或

所述稳态熔池建立期中，控制风量为115000～145000Nm³/h、富氧量为30～35％、含铁物料喷吹量为50～100t/h、喷煤量为40～60t/h、喷石灰量为3～6t/h；和/或

所述产量提升期中，控制风量为145000～160000Nm³/h、富氧量为35～36％、喷矿量为100～150t/h、喷煤量60～75t/h、喷石灰量5～10t/h。和/或

进一步的，所述含铁物料还包含矿粉和含镁熔剂，矿粉、含镁熔剂和粒化渣的质量比为1：0.01～0.15：0.1～0.4；

优选的，所述矿粉的品位为60.0wt％以上、SiO₂含量为5.0wt％以下、Al₂O₃含量为3wt％以下、硫含量为0.03wt％以下，

所述含镁熔剂中MgO含量为17wt％以上，

所述粒化渣中CaO含量为25～40wt％、MgO含量为7.5～10wt％、镁铝比为0.45～0.65、二元碱度为1.10～1.30；

优选的，所述含镁熔剂选自白云石、菱镁石和冶金钢渣中的至少一种；

优选的，所述造渣挂渣期中，喷吹的含铁物料中矿粉、含镁熔剂和粒化渣的质量比为1：0.01～0.15：0.2～0.4；

所述稳态熔池建立期中，喷吹的含铁物料中矿粉、含镁熔剂和粒化渣的质量比为1：0.01～0.15：0.1～0.2。

进一步的，步骤(1)中，所述送风烘炉前，还包括将炉内的渣铁排放干净的步骤，具体包括以下操作：

①调整炉内渣铁存量，提高渣铁过热度，加压至83kpa以上，压出铁水，

②降压至70kpa以下，打开渣口出渣，当渣口喘气间隔时间小于3s时，填堵渣口；

③打开残渣口，排出部分残渣后，停止喷吹含铁物料和石灰，加热熔池，放残渣结束时，封堵残渣口；

④打开残铁口，排出部分残铁后，向炉内通入燃气加热铁水，当所有残铁口都没有铁水和渣流出时，停止向炉内供应燃气及热风，封堵残铁口。

本发明的有益效果包括但不限于：

(1)本发明方法通过通过增加喷吹燃料，缩短了烘炉时间，降低了烘炉成本；且通过喷吹含粒化渣的含铁物料，使得快速造渣，缩短了启动时间，启动总时间降低至2～8天，且减少了炉内逆反应，降低了启动风险。

(2)本发明方法通过优化熔融还原启动工艺，富氧燃烧供热，提高了能源利用效率，且定量化工艺参数，提高了该工艺的实际可操作性，实现了熔融还原工艺快速安全有效的启动。

(3)本发明通过优化停炉工艺，能排空熔融还原炉内渣铁，便于检修清炉及缩短生产再启动时间，有效解决了停炉时残渣排放不干净对生产再启动的影响。

附图说明

图1为本发明涉及到的熔融还原炉的结构示意图；

图中，1、本体；2、前置炉；3、耐材；4、热风喷枪；5、煤枪；6、渣口；7、残渣口；8、残铁口；9、水冷壁；10、热电偶。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，以下实施例仅为方便本领域技术人员理解本发明技术方案，实现或使用本发明所做的说明，并不以此限定本发明的保护范围。

本发明中，如未指定，所采用试剂和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。

下列实施例中的方法，如无特殊说明，均为本领域的常规方法。

下列实施例中的熔融还原炉以HIsmelt工艺中熔融还原炉进行说明，本发明不限于该炉型。

下列实施例中水冷板按照熔融还原炉炉缸熔池区域及熔池区域上部圆柱垂直炉缸内壁部分，由低往高依次划分六层，其中第一层及第二层水冷壁对应本发明技术方案中的熔渣区水冷壁，第三层及第四层水冷壁对应本发明技术方案中的涌泉区水冷壁，第三层水冷壁对应本发明技术方案中的涌泉区水冷壁下部分，第四层水冷壁对应本发明技术方案中的涌泉区水冷壁上部分；第五层及第六层水冷壁对应本发明技术方案中的二次燃烧区水冷壁，第五层水冷壁对应本发明技术方案中的二次燃烧区水冷壁下部分。不脱离本发明的精神和范围内，由此延伸出来进行的修改都应纳入本发明的保护范围内。

本申请涉及到的术语解释如下：

1、富氧量(O₂％)：熔融还原炉每小时热风富氧量，表示富氧后鼓风加热的热风中氧气总含量。

2、空干基高位发热量：单位质量的空干基试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其燃烧产物组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫、液态水以及固态灰时放出的热量为弹筒发热量。空干基高位发热量即由弹简发热量减去硝酸生成热和硫酸校正热后得到的发热量。

3、矿粉的品位：单位重量矿粉中有用组分TFe的含量。

4、水冷壁总热负荷(HTT)：熔融还原炉热负荷，水冷壁位于熔融还原炉炉缸熔池区域上部圆柱垂直炉缸内壁，由低往高依次排列，为一系列水冷面板，用于保护熔融还原炉本体避免高温损坏，其中，HTL：SRV喷枪热负荷；ΔHTT：每min水冷壁总热负荷变化量；HT1、HT2、HT3、HT4、HT5、HT6分别代表第一层水冷壁热负荷、第二层水冷壁热负荷、第三层水冷壁热负荷、第四层水冷壁热负荷、第五层水冷壁热负荷、第六层水冷壁热负荷；熔渣区水冷壁表示熔渣液面高度对应炉缸内壁相应高度区域的水冷板；涌泉区水冷壁表示涌泉高度对应炉缸内壁相应高度区域的水冷板，熔融还原熔池还原反应产生的CO，同煤中挥发分裂解产生的可燃气体以及物料喷吹载气混合形成上升气流，逸出熔池的气流在上升过程中带动熔池渣铁液滴向上运动，然后在重力作用下回落熔池区，在该过程中渣铁液滴的上升高度为涌泉高度；二次燃烧区水冷壁表示涌泉区上部存在二次燃烧反应的区域对应的炉缸内壁相应高度区域的水冷板。

5、二元碱度(R₂)：表示渣酸碱性的指数，用渣中碱性氧化物氧化钙与酸性氧化物二氧化硅的质量百分浓度的比值表示，即CaO/SiO₂表示。

6、喷煤量(Coal-I)：铁浴熔融还原(SRV)炉每小时喷吹煤量；煤粉作为还原剂，将铁氧化物还原为铁。

7、喷矿量(Ore-I)：熔融还原炉每小时喷吹矿量；矿粉提供铁氧化物，其中ΔOre为每小时喷矿量变化量。

8、喷石灰量(Lime-I)：熔融还原炉每小时喷吹石灰量，石灰作为炉料的熔剂，使二氧化硅和氧化铝形成硅酸盐和铝酸盐成为炉渣而纯化铁的成分。

9、炉压(SP)：熔融还原炉炉压；

10、物料喷枪热负荷：表示物料喷枪水冷热损失，物料喷枪位于熔融还原炉侧壁且延伸至熔融还原炉内部，生产过程中被浸在熔渣中，表面挂渣，采用水强制循环冷却保护，包括喷吹含铁物料、煤粉、石灰及白云石等物料的喷枪。

11、煤枪：物料喷枪的一种，位于熔融还原炉侧壁且延伸至熔融还原炉内部，本体圆周方向轴对称分布，仅与煤喷吹系统连接，用于喷吹煤粉和石灰。

12、矿枪：物料喷枪的一种，位于熔融还原炉侧壁且延伸至熔融还原炉内部，本体圆周方向轴对称分布，且两个矿枪连线与两个煤枪连线水平方向呈90°夹角，与煤喷吹系统及矿粉喷吹系统连接，用于喷吹含铁物料、煤粉、石灰等物料。

13、渣口喘气：出渣过程为连续性熔态渣流，当出渣末期，渣面下移，渣流中混入炉气间断形成不连续渣流，外在类似于喘气现象，通过喘气时间间隔长短判定出渣结束堵渣口时机。

实施例1

本实施例提供了一种熔融还原工艺的快速启动方法，该方法具体步骤如下：

1)送风烘炉阶段

通过热风预热和燃料富氧燃烧对炉内耐材3进行升温，使得熔融还原炉炉内耐材平均温度≥620℃，前置炉2通道内表面平均温度超过1100℃，满足启动铁浴熔池区域炉缸耐材蓄热需要。

热风预热前，准备工作包括对水冷壁系统、核心高低压、设备净环水进行补水及各泵组顺控启动，烟道汽包系统及煤气除尘系统启动。

第一步热风预热，由熔融还原炉(参考图1)顶部热风喷枪4向炉内供给热风，以插入喷枪内部且延长穿过其末端的热电偶10的温度来表征熔融还原炉内耐材表面的温度，与之前热风炉供给至炉顶部热风喷枪4热风管路中的热风温度来表征热风到达耐材表面的温度相比，更接近于热风到达耐材表面的温度。

通过供给热风温度调整控制煤枪5热电偶平均温度由初始150±50℃逐步升温至600±50℃，风量≥45000Nm³/h，炉压20±5kpa。

第二步燃料富氧燃烧，预热至炉底耐材的温度超过100℃并呈稳定上升趋势后，向炉内通入燃气初始燃气流量1000Nm³/h，风量40000～50000Nm³/h,风温≥1000℃，富氧20～25％，炉压15～45kpa，按照烘炉升温曲线，维持燃气流量不变，逐步增加燃料喷吹量，所述燃料由煤枪5喷入，燃料喷吹量0～3t/h，至前置炉通道内的热电偶温度最高升至低于燃料中灰分熔点10℃，以防止燃料中灰分燃烧对铁水熔渣造成污染，停止燃料喷吹，保持喷吹载气吹扫3～5min，通过烘炉摄像头查看确认炉底残存煤灰吹扫干净，提高燃气气量，加热所需热量转变为全部由燃气燃烧提供，燃气量最高提至5000Nm³/h，具体风量及富氧量根据烟气氧含量调节，要求烟气氧含量2～5％。

所述喷吹燃料入炉的燃料为煤粉，优选为清洁能源提质煤，煤粉的水分≤2wt％、灰分≤7wt％、挥发份≤16wt％、固定碳≥76wt％、空干基高位发热量≥6500kcal/kg、粒度≤0.2mm。

2)热装爬坡阶段

通过向前置炉2填充铁水及喷吹粒化渣，快速建立熔融还原反应需要的稳定渣铁存量，要求铁水存量≥300t，炉渣存量≥80t。

填充铁水前准备工作需提前调整烟道汽包压力至3.8～4.2Mpa，液位700～800mm。

由送风烘炉阶段进入热装爬坡阶段的判断依据为炉底耐材平均温度≥620℃，前置炉2通道内表面平均温度超过1100℃，熔融还原炉休风。优选的经中频炉加热的铁水由前置炉2通道填充进入熔融还原炉，初期填充铁水150～170t，两包连续填充，填充铁水需要时间1～1.5h；剩余160～210t铁水，送风后，根据中频炉加热铁水进度及前置炉填充铁水凝固倒计时时间适时填充，维持前置炉铁水温度不低于1250℃，共计填充铁水320～380t，分4～5包热装，第5包铁水热装的条件为前置炉填充铁水凝固倒计时<10h且不满足出铁条件，可向前置炉填充第5包40t铁水进行热冲洗以加快炉内第一包铁水的溢出。

所述中频炉加热铁水取样时间点为铁水温度升至1350～1370℃，铁水成分控制：铁水中碳含量为4.0wt％以上、硅含量为0.8～1.5wt％，磷含量不超过0.4wt％，硫含量不超过0.15wt％，加热至1400℃扒渣，出铁温度不得低于1580℃，条件允许的情况下，出铁温度尽可能的提高，加热后的铁水需移至倾翻机构扒渣，加入碳化稻壳并盖包盖保温，熔融还原炉填充铁水温度不得低于1450℃，如果温度低于1450℃下必须返回中频炉重新加热。

中频炉加热铁及倒包流程包括中频炉烘炉启动熔化生铁块80t及后续加热铁水300t，升温至1600℃以上扒渣出铁，前两包铁水出铁后再次先后回炉重新加热，尽可能提高热装铁水温度。

在一些实施例中，中频炉制备熔融铁水及倒包操作如下：

当前置炉2温度达到410℃，耐材3温度320℃时，将40t生铁块放在中频炉底后，送电启动中频炉，按照中频炉烘炉曲线烘炉并熔化生铁块，烘炉过程添加生铁块至化铁80t完成，升温至1600℃需要40h左右出铁。第一包铁水扒渣出铁80t完成，加入碳化稻壳后盖包盖保温。

第一包、第二包各40t铁水，倒入中频炉，满负荷(4800KW)供电，每分钟升温2.5℃，铁水升温至1600℃，升温180min后开始出铁，0.5h后第二炉80t出铁完成，加入碳化稻壳后盖包盖保温。

将第一炉80t返入中频炉，中频炉满功率升温至1620℃，升温150min后出铁，加碳化稻壳后待用。

将第二炉80t返入中频炉，中频炉满功率升温至1620℃，升温150min后出铁，将第二炉80t出铁后直接吊入SRV填充工位，开始填充第一包，第一包填充完成继续填充第二包，前置炉液封，熔融还原炉开始送风。

中频炉继续倒入80t铁水，满功率升温至1600℃，升温150min，第三炉出铁，出铁完成后直接填充入熔融还原炉。第四包继第三包之后，与第三包操作相同。

第五包填充40-60t铁水，满功率升温至1600℃后保温，根据启动需要适时填充铁水。

为避免熔融还原炉填充铁水爬坡过程中，铁水等原料飞溅将物料喷枪堵塞，开始送风前需要提前开启物料喷枪保护氮气，同时考虑尽可能的降低保护氮气对铁水填充干扰及熔池减少温降，物料喷枪保护氮气开启时间为填充第二包铁水至一半左右，现场打开保护氮气手动阀门，单个煤枪保护氮气1500-2000Nm3/h，单个矿枪保护氮气阀门先开一半，前两包铁水热装完毕，矿枪保护氮气阀门全部打开，氮气流量4500～5500Nm3/h。这里物料喷枪保护氮气手动阀门与自动阀门串联设置，只有提前打开物料喷枪保护氮气手动阀门，才使得煤枪/矿枪在喷吹氮气无法通过喷枪时实现保护氮气自动联锁供给。优选的，确认保护氮气正常后，将物料喷枪保护氮气切换为煤矿喷吹氮气顺控状态，煤枪喷吹氮气1000～1200Nm³/h，矿枪喷吹氮气4000～4500Nm³/h。

前两包铁水填充，前置炉中的前置炉连接的通道处被铁水液封，开始送风，进入复风流程，风量40000～50000Nm³/h，熔融还原炉炉压20±5kpa下，进入焖炉状态，向炉内通入燃气燃气流量由初始1000Nm³/h在5min内逐步提升至4000Nm³/h，维持5～10min，炉压设定为15～45kpa，关注烟道汽包压力、温度、液位及送至电厂的蒸汽流量，建立稳定汽包循环，在此基础上尽可能缩短焖炉状态维持时间。

确认稳定汽包循环建立后，风量提至60000～100000Nm³/h，当水冷壁9总热负荷为10～30MW，且水冷壁9总热负荷每分钟增长率不大于1～5％时，将焖炉阶段切换至保持阶段；进入保持模式后，在熔融还原炉生产配方界面中输入第一组参数：热风风量60000～75000Nm³/h(通知热风炉人工调整)，富氧量23％，煤喷吹量14～16t/h，喷石灰量1～2t/h，此组参数维持5min后，输入下一组参数热风量75000-85000Nm³/h，富氧量24％，煤喷吹量16～18t/h，喷石灰量1～2t/h。维持此组参数5min后输入下一组参数：热风量85000～100000Nm³/h，富氧量25％，煤喷吹量20～22t/h，喷石灰量1～2t/h，炉渣二元碱度工艺控制目标区间1.10～1.20。

前两组参数仅用于维持熔池温度，真正使熔池升温的是第三组参数，使熔池温度升温100℃/h左右，维持时间1～2h，满足由保持模式进入生产爬坡模式的判断依据为熔融还原炉总热负荷40～80MW，且涌泉区水冷壁下部分的热负荷增长至高于物料喷枪热负荷，同时两者每分钟增长率差值小于1％，及涌泉区水冷壁下部分的热负荷每分钟增长率不大于1～5％，即在热流图中第三层水冷壁热负荷与物料喷枪热负荷交叉后开口变大且走势平稳。

具备进入生产爬坡状态条件后，风量提至105000Nm³/h，进入生产爬坡状态，该状态分为造渣挂渣、稳态熔池建立及产量提升三个时期。

造渣挂渣期的目标以造渣为主，同步提温渗碳。物料喷吹用两个煤枪及一个矿枪，通过粒化渣喷吹入炉快速造渣量不少于50t，用于热量从上部空间向熔池区域的传递以及保护熔池不与富氧热风直接接触隔绝熔池铁水与富氧热风，减少逆反应，实现物料喷枪及水冷板挂渣保护，防止熔池脱碳。

生产工艺参数如下：风量105000～115000Nm³/h，富氧量26％～30％，含铁物料喷吹量20～50t/h，喷煤量30～40t/h，石灰量2～4t/h，所述含铁物料为矿粉、白云石及粒化渣按质量比1：0.01～0.15：0.2～0.4的混合，优选的矿粉要求品位≥60.0wt％，SiO₂≤5.0wt％，Al₂O₃≤3wt％，S≤0.03wt％，白云石指标要求MgO≥17wt％；粒化渣中CaO含量为25％～40wt％，MgO含量为7.5～10wt％，镁铝比为0.45～0.65，二元碱度为1.10～1.30。喷入上述含有粒化渣的含铁物料，不仅能快速造渣，满足物料喷枪及水冷板挂渣保护需要，同时考虑到熔池升温、燃料利用率及快速出铁等其它工艺需要，将含铁物料的组分配比控制在上述范围。

判断水冷板和物料喷枪挂渣的依据是第3层水冷壁和物料喷枪热负荷曲线出现大幅度下降，其中第三层水冷壁热负荷降幅≥0.3MW/min。由于初期炉内渣量少水冷板未挂渣，原则上确保水冷板热负荷＜500kw/m²避免水冷板过热连锁跳停，确保熔池升温的前提下减缓热负荷升温速度的方法优先考虑过量配加0.5～1.0t/h煤的方法，如果前置炉测温低于1350℃，需打开炉压脉冲控制，在设定压力下，上下5kpa周期性升降波动，保持本体1内与前置炉2内铁水始终处于流动状态。

稳态熔池建立期的目标以升温为主，同步攒渣，调整熔池渣铁存量及成分。经过造渣挂渣期物料喷枪末端已经被渣层覆盖，物料喷吹量提升，采用两个煤枪及两个矿枪，对熔池具有一定的搅拌能力，该时期爬坡根据热负荷的走势情况，基于上一步爬坡过程稳定后进行，生产工艺参数如下：风量115000～145000Nm³/h，富氧量31.0％～34.5％，含铁物料喷吹量50～100t/h，喷煤量40～60t/h，喷石灰量3～6t/h。所述含铁物料为矿粉、白云石和粒化渣按质量比为1：0.01～0.15：0.1～0.2的混合。喷入上述含铁物料，熔池能快速升温，且平衡该阶段熔池造渣及产铁工艺需要。

爬坡期间渣铁存量估算方法是，填充的铁水与喷吹进入炉内物料所形成的渣、铁相加之和，控制炉压65±5kpa运行，溢铁加压5～10kpa出铁，第一次溢铁出铁为前置炉及连接通道存留铁水，其温度及成分不能表征炉内反应状况，选取第二包铁水作为是否继续爬坡的判断依据，根据铁水温度及成分变化判断炉况稳定方可继续爬坡进入产量提升期。

产量提升期以提高喷矿量为主，同步加热熔池，满足耐材持续吸热需求，煤粉及石灰喷吹并入矿枪，物料喷吹单用两个矿枪进行，该时期风量145000～160000Nm³/h，富氧量35～36％，喷矿量100～150t/h，喷煤量60～75t/h，石灰量5～10t/h，所述喷矿为矿粉、白云石按照质量比1:0.05～0.15混合，白云石可用菱镁石等含镁熔剂取代。

工艺控制铁水温度1380～1410℃，铁水含碳量3.8～4.2％，炉渣二元碱度1.10～1.25，判断生产稳定的依据为炉底耐材平均温度每小时变化量≤1.0℃。

上述启动工艺中，烘炉总用时1～7天，生产爬坡阶段中造渣挂渣期用时可缩短至1.5h，稳态熔池期用时可缩短至2h,产量提升期用时可缩短至10h，生产爬坡阶段总用时可缩短至小于1天。

实施例2

熔融还原炉停炉一般在连续检修时间超过24h的大修、熔融还原炉耐材砌筑等情况下进行，为了防止炉内渣铁冷凝清理过程损坏水冷板及耐材，减轻现场清炉工作量，为再次启动填充铁水创造条件，需按照一定的工艺控制方法将炉内渣铁排放干净，包括如下步骤：

(1)攒渣压铁，预先调整炉内渣铁存量，提高渣铁过热度，加压至85±3Kpa出铁，尽可能多的压出铁水；

在一种可能的实施方式中，调整炉内渣铁存量的方式为：提前两个出渣周期调整出渣出铁节奏，第一个出渣周期间隔5包铁后出渣，第二个出渣周期，生产压力提高5kpa，维持该压力前置炉溢铁出铁，加压至80±3Kpa出两包铁后，炉压提至85±3Kpa；

在一种可能的实施方式中，提高渣铁过热度的调整方式为：第一个出渣周期喷矿量降低10～15t/h，控制出铁温度1400～1420℃，第二个出渣周期，喷矿量继续降低10～15t/h，出铁温度1420～1430℃，渣铁状况的调整要求炉渣二元碱度1.10～1.15，渣中MgO含量9.0～9.5wt％，镁铝比0.5～0.6，铁水含碳量4.0～4.2wt％。

(2)降压出终渣，加压出铁完毕后，降压至60±3kpa，打开渣口6出渣，当渣口喘气间隔时间小于3s时，填堵渣口6。

(3)加热放残渣，渣口6填堵完毕后开残渣口7，排出部分残渣后，停止喷吹含铁物料和石灰，进入保持模式，向炉内喷煤加热熔池，避免熔渣降温表面结壳，影响残渣排出量，放残渣结束时，用炮泥将残渣口7堵上，防止喷溅到平台上；

在一种实施方式中，加热放残渣向炉内喷煤的调整方式为：出残渣10min后进保持模式，压力降至40kpa，喷煤量20～22t/h，通过矿枪喷煤不用煤枪，避免过度搅拌铁水。

(4)升温放残铁，放残渣临近结束开残铁口8，残铁排出部分后转到焖炉模式，向炉内通入燃气，通过燃气在炉内燃烧放热加热铁水，避免铁水凝固，观察残铁口和前置炉残铁口都没有铁水和渣流出，确认完成放残铁，停止向炉内供应燃气及热风，封堵残铁口，进入休风模式，停炉作业完成；

在一种可能的实施方式中，开始钻残铁口的时机选择判断标准分两种情况：若炮泥很容易钻开，可选择残渣口能看到第一次喘气开始钻残铁口，若炮泥很难钻，可选择放残渣进行一大半临近结束时，即按照放残渣总时长50min计算，放残渣开始30～40min后开始钻残铁口，有助于缩短开残铁口的时间；

在一种可能的实施方式中，升温放残铁燃气加热铁水的方式为：放残铁10～20min后转到焖炉模式，向炉内通入燃气现场临时遮盖封堵前置炉口，热风流量50000～80000Nm³/h，燃气流量4000～6000Nm³/h，提供炉内热量，同步加压，便于炉内铁水排空。

本发明的上述停炉工艺能排空渣铁，便于检修清炉及缩短生产再启动时间，实现了熔融还原炉快速安全有效的停炉，有效解决了停炉时残渣排放不干净对生产再启动的影响。

以上所述，仅为本申请的实施例而已，本申请的保护范围并不受这些具体实施例的限制，而是由本申请的权利要求书来确定。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的技术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种熔融还原工艺的快速启动方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）向熔融还原炉内喷吹燃料和燃气进行烘炉，使得熔融还原炉内耐材的温度至少达到600℃，熔融还原炉本体与前置炉连接的通道内的温度至少达到1100℃，所述烘炉包括热风预热和燃料富氧燃烧两个阶段，所述烘炉总用时1～7天，

所述热风预热阶段中，控制热风到达熔融还原炉内耐材表面的温度提高至600℃以上；

所述燃料富氧燃烧阶段中，控制燃气放出的热量和富氧量，然后增加燃料喷吹量，当通道内温度提高至接近燃料中灰分熔点时，停止燃料喷吹，喷入载气吹扫，并提高燃气量，控制氧含量；

（2）在休风状态下，通过前置炉向熔融还原炉内填充铁水；

（3）填充部分铁水后，熔融还原炉本体与前置炉连接的通道处得到液封，开始送风并喷吹燃气，熔融还原炉熔池升温后，喷入含铁物料，所述含铁物料包含粒化渣，使得熔融还原炉内的铁水存量至少为300t，炉渣存量至少为80t，

其中，所述粒化渣中CaO含量为25~40wt%、二元碱度为1.10~1.30。

2.根据权利要求1所述的熔融还原工艺的快速启动方法，其特征在于，步骤（1）中，

所述燃气选自天然气、人工燃气、液化气和生物质气中的至少一种；

控制燃气每小时放出的热量为20000~60000MJ。

3.根据权利要求1所述的熔融还原工艺的快速启动方法，其特征在于，步骤（1）中，通过插入喷枪内部且延长穿过其末端的热电偶的温度来表征熔融还原炉内耐材的温度；

通过插入通道内的热电偶来测量通道内温度；

燃料喷吹量的增加幅度不大于3t/h；

当通道内温度低于燃料中灰分熔点10℃时，停止燃料喷吹；

所述燃料为煤粉，所述煤粉的粒度为0.2mm以下、水分含量为2wt%以下、灰分含量为7wt%以下、挥发份含量为16wt%以下、固定碳含量为76wt%以上、空干基高位发热量为6500kcal/kg以上。

4.根据权利要求3所述的熔融还原工艺的快速启动方法，其特征在于，步骤（2）中，填充的铁水的温度至少为1450℃，铁水中碳含量为4.0wt%以上、硅含量为0.8~1.5wt%、磷含量为0.4wt%以下、硫含量为0.15wt%以下。

5.根据权利要求1所述的熔融还原工艺的快速启动方法，其特征在于，步骤（3）中，开始送风前，向熔融还原内通入保护气体；

所述保护气体选自氮气、氢气和惰性气体中的至少一种；

控制保护气体的通入流量为5000~35000Nm³/h。

6.根据权利要求1所述的熔融还原工艺的快速启动方法，其特征在于，步骤（3）中，开始送风后，该方法还包括按顺序进行的焖炉阶段、保持阶段和生产爬坡阶段；

当水冷壁总热负荷为10~30MW，且水冷壁总热负荷每分钟增长率不大于1%~5%时，将焖炉阶段切换至保持阶段；

当水冷壁总热负荷为40~80MW，且涌泉区水冷壁下部分的热负荷增长至高于物料喷枪热负荷，同时两者每分钟增长率差值小于1%，及涌泉区水冷壁下部分的热负荷每分钟增长率不大于1~5%，将保持阶段切换至生产爬坡阶段。

7.根据权利要求6所述的熔融还原工艺的快速启动方法，其特征在于，所述焖炉阶段中，控制燃气每小时放出的热量为90000-200000MJ，维持5~10min，控制炉压为15~45kpa，建立稳定汽包循环；和/或

所述保持阶段中，控制风量85000~100000Nm³/h、富氧量为25%以上、喷煤量为20~25t/h、喷石灰量为1~2t/h，以将熔融还原炉熔池升温；和/或

所述生产爬坡阶段中，喷入含铁物料，所述含铁物料包含粒化渣。

8.根据权利要求6所述的熔融还原工艺的快速启动方法，其特征在于，所述生产爬坡阶段包括造渣挂渣期、稳态熔池建立期和产量提升期，

所述造渣挂渣期中，控制风量为105000~115000Nm³/h、富氧量为26~30%，含铁物料喷吹量为20~50t/h、喷煤量为30~40t/h、喷石灰量为2~5t/h；和/或

所述稳态熔池建立期中，控制风量为115000~145000Nm³/h、富氧量为30~35%、含铁物料喷吹量为50~100t/h、喷煤量为40~60t/h、喷石灰量为3~6t/h；和/或

所述产量提升期中，控制风量为145000~160000Nm³/h、富氧量为35~36%、喷矿量为100~150t/h、喷煤量为60~75t/h、喷石灰量为5~10t/h。

9.根据权利要求8所述的熔融还原工艺的快速启动方法，其特征在于，所述含铁物料还包含矿粉和含镁熔剂，矿粉、含镁熔剂和粒化渣的质量比为1：0.01~0.15：0.1~0.4；

所述矿粉的品位为60.0wt%以上、SiO₂含量为5.0wt%以下、Al₂O₃含量为3wt%以下、硫含量为0.03wt%以下；

所述含镁熔剂中MgO含量为17wt%以上；

所述粒化渣中CaO含量为25~40wt%、MgO含量为7.5~10wt%、镁铝比为0.45~0.65、二元碱度为1.10~1.30；

所述含镁熔剂选自白云石、菱镁石和冶金钢渣中的至少一种；

所述造渣挂渣期中，喷吹的含铁物料中矿粉、含镁熔剂和粒化渣的质量比为1：0.01~0.15：0.2~0.4；

所述稳态熔池建立期中，喷吹的含铁物料中矿粉、含镁熔剂和粒化渣的质量比为1：0.01~0.15：0.1~0.2。

10.根据权利要求1所述的熔融还原工艺的快速启动方法，其特征在于，

步骤（1）中，所述送风烘炉前，还包括将炉内的渣铁排放干净的步骤，具体包括以下操作：

①调整炉内渣铁存量，提高渣铁过热度，加压至83k Pa 以上，压出铁水；

②降压至70k Pa 以下，打开渣口出渣，当渣口喘气间隔时间小于3s时，填堵渣口；

③打开残渣口，排出部分残渣后，停止喷吹含铁物料和石灰，加热熔池，

放残渣结束时，封堵残渣口；

④打开残铁口，排出部分残铁后，向炉内通入燃气加热铁水，当所有残铁口都没有铁水和渣流出时，停止向炉内供应燃气及热风，封堵残铁口。

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