高炉炉缸侧壁安全维护实践
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作者:王博
摘 要：近十几年来，高炉炉缸烧穿事故呈增加趋势，从服役时间较长高炉到新建不久高炉，都有炉缸烧穿的事例发生。同时，国内大型高炉处于炉役中后期的数量增加，很多高炉普遍存在炉缸温度过高现象。如何避免高炉炉缸烧穿事故，是摆在我们高炉工作者面前的一个重大而紧迫的任务。
关键词：高炉炉缸 风口 提钛护炉 铁口 测温预警
1 引言
宣钢1#高炉（2500m3）于2008年3月15日点火生产，至2018年3月已生产10年，单位炉容生铁产量7491.48t/m3，高炉已处于炉役后期，铁口附近区域炉缸碳砖温度阶段性大幅度升高，其中1#铁口区域炉缸碳砖温度T559最高达到563℃，影响高炉安全生产及指标强化，因此，必须采取一系列技术及管理措施，减缓炉缸碳砖侵蚀速度，保证炉缸安全，实现高炉长寿高效安全生产。
2 系统优化项目及实施过程
2.1 理论依据
选择适应炉役发展的鼓风动能及回旋区大小，保证高炉纵向和圆周上的温度场分布均匀稳定，初始煤气流分布合理，以保证高炉稳定顺行，减小铁水环流侵蚀，维护炉缸安全。以下部调剂为基础，上下部调剂相结合，稳定边缘煤气流和炉体各层温度，保证高炉稳定顺行，减少炉况波动，减少炉缸碳砖温度超标。 增加监控手段，及早掌握炉缸侧壁温度变化趋势，提前采取针对性措施，是预防炉缸烧穿的重要手段。
2.2 项目内容及实施过程
2.2.1 提高冷却强度
提高软水流量，高炉软水流量由3700m3/h逐渐提高至40003/h，进水温度由45℃降低至43℃，1号铁口区域38#冷却壁第2根，41#冷却壁第3根水管，2号铁口区域4#冷却壁第2根，7#冷却壁第3根水管改为高压水冷却，提高冷却效果。
2.2.2 缩小风口面积，采用长风口，提高风速与鼓风动能
高炉风口布局对送风制度有决定性的影响。大量生产实践证明，初始中心煤气流较弱， 炉缸中心难以吹透， 结果使死料柱处于呆滞状态， 炉芯焦更新缓慢， 同时高炉下部边缘气流偏强，沿炉缸周边滴落的铁水量增加，提高了环流铁水密度。炉底中心温度低和炉前作业变坏正是炉芯焦透液性变差和炉缸活性下降的反映。1#高炉已处于炉役后期，风温水平降低导致鼓风动能下降，同时炉缸侧壁温度阶段性偏高，因此必须保持足够的鼓风动能和风口回旋区深度，吹透中心，保证炉缸活跃度。同时通过与其他企业的对标考察中发现，一直以来，宣钢高炉风口长度偏短，这也是高炉中心吹不透，炉况欠稳定的原因。
为此，1#高炉从2018年开始调整风口布局，风口面积0.3303㎡缩小至0.3285㎡，风口长度由L585mm加长至L615mm，铁口上方风口加长至L635mm，高炉实际风速保持在250m/s以上，鼓风动能达到了11000kg/m·s～12000 kg/m·s（原10000～11000 kg/m·s），随前期调整后，高炉炉缸状态改善， 中心初始气流活跃， 压差下降，为高炉加重焦炭负荷创造了条件。
2.2.3 优化布料矩阵，稳定煤气流分布
随着1#高炉进入炉役后期，高炉的设计炉型与操作炉型产生了很大的差异，炉腰、炉腹内衬受渣铁侵蚀严重，高炉内型直径变大，实际高径比减小，边缘气流易发展，中心气流易受抑制。同时随着1#高炉风温水平的降低，也会导致中心气流减弱，边缘煤气流发展。
技术人员以：“坚持开放中心，适当抑制边缘”方针，上部装料制度由“矿5环、焦6环”的布料矩阵调整为“矿4环、焦6环”，适当缩小矿环带，收窄平台宽度，加深漏斗深度，强化中心气流，稳定边缘气流，最终实现中心气流充足及边缘气流稳定。在这一过程当中，边缘不能压得太“死”也不能太“活”，否则极易造成炉墙粘结，所以需密切关注壁体温度和水温差的变化，发现跑偏时，及时调整。通过调整，冷却壁温度波动幅度减小，边缘热负荷水平趋于平稳，其炉体热负荷稳定在8500×10 MJ/h～10000×10 MJ/h。
2.2.4 阶段性钛矿护炉与临时堵风口
之前宣钢高炉处理炉缸温度升高，提钛护炉是通过提高烧结矿或球团矿来提高高炉入炉钛负荷，此作法涉及上游原料配料及生产工艺调整，周期长且存在滞后性，影响范围广。目前1#高炉通过实施阶段性钛矿护炉，自出现炉缸温度超标后，高炉配加钛矿，提高铁水[Ti]≥0.09%，[Si]控制0.35%～0.5%（正常0.25%～0.40%），保证铁水温度1500℃以上，若温度升高较快时，配合堵温度高部位的风口，减小此区域铁水环流同时有利于钛的碳氮化物沉积，对应对炉缸侧壁温度升高有着立竿见影的效果。
2.2.5 灌浆造衬
生产过程中每日对炉皮温度进行测量，记录，在定休前期对周期内所测炉皮温度数据进行分析汇总，根据测量记录的温度变化趋势，判断冷却壁与炉皮之间的间隙和劣化情况，当温度大于90℃时，则对冷却壁背面进行灌浆。利用每3个月的定修或临时休风时机，对确认部位实施灌浆造衬，具体压浆范围根据现场实际确定。冷却壁热面孔及微冷压浆时，灌浆压力控制在2～2.5MPa，一般造衬厚度控制在100mm，局部薄弱区域可酌情加厚，但不大于200mm。
2.2.6 铁口维护管理
高炉铁口区域是炉缸部位最薄弱的环节之一，科学合理地维护好铁口是炉前操作的首要工作。在高炉生产过程中，合理的铁口深度是出尽渣铁的有效保障，也能起到在铁口周围形成稳定的泥包保护炉缸侧壁的作用，保持稳定的铁口深度是保证炉前作业稳定和高炉长寿的重要手段之一。
始终保持铁周围稳定的泥包存在，这一点对于处于炉役后期尤其是侧壁温度有过较大幅度升高的高炉更为重要，1#高炉在生产过程中的具体操作是，对于要停场使用的铁口，使用几炉铁高强度炮泥，以保证停场后铁口周围泥包能够较长时间存在;刚倒场投入使用的铁口，前几炉铁也使用高强度炮泥，以便快速涨铁口深度到位，快速形成泥包，后切换为普通炮泥，对保护炉缸薄弱点起到了一定作用。
2.2.7 应用炉皮测温预警系统
1#高炉在线运行10年，原设计炉缸测温使用的预埋式热电偶部分损坏并且无法修复，近两年铁口附近区域炉缸碳砖温度阶段性大幅度升高，炉缸侵蚀加剧，在没有炉缸测温情况下，作业区只能通过人工定时测量炉皮温度掌握其变化情况，炉缸区域现场复杂且煤气含量较高，存在安全隐患，也不能实时掌握其温度变化情况，为弥补这一缺陷，1#高炉安装了炉皮测温预警系统。
经过前期详细测量、统计、分析，由技术人员会同厂家安装调试工作人员现场勘测，最终确认炉缸部位测温点20个，采用无线温度传感器，安装在炉皮外侧，然后通过无线温度采集仪，经通讯线路传输至主控室电脑主机，通过实时检测炉皮温度变化趋势，间接反映内部砖衬的温度变化，有效监测高炉炉缸工作状态;也可帮助生产操作人员及时发现炉皮热点和裂缝、炉皮发红现象，并给出报警，保障高炉安全运行。
3 结语
宣钢1#高炉通过采取一系列技术措施，稳定了炉缸侧壁温度，实现了炉况长周期稳定顺行及指标改善，提高了生产效率，降低高炉能源介质的消耗;为高炉长寿奠定了基础，节约了高炉大修各项费用，节约了流动资金使用，同时能源消耗降低带来污染物排放减少。项目的实施，提供了一整套快速处理炉缸侧壁温度大幅度升高的技术措施，在不大幅度降低冶强的条件下，能够迅速降低超标温度点至正常水平。实施后1#高炉炉缸侧壁温度超标次数减少，炉缸内衬侵蚀速度有所减缓，避免了炉缸烧穿重大安全生产事故的发生。
参考文献
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[2] 周帅，张化斌，王包明.宁钢1号高炉炉缸长寿维护实践[J].浙江冶金，2018（1）：40-43.
[3] 劉志朝，柳祎，李会波.邯宝高炉炉缸侧壁温度升高的治理和维护[J].金属世界，2016（3）：65-68.
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