李海斌， 高志軍 ，李健忠，呂國明

  （山西建龍實業有限公司  山西 運城 043801）

摘要：山西建龍5^#爐南鐵口兩側第2段1^#、33^#冷卻壁熱流強度持續升高，2024年12月25日最高達到16100-16350kcal/（m².h），高爐緊急采取相應的護爐應對措施，確保了2025年1月6日高爐停爐降料面對鐵口區域局部澆注前的安全生產。本次停爐降料面采取空料線霧化打水法停爐，1月6日13:28開始降料面，23:13停止煤氣回收，1月7日0:00休風停爐降料面結束，用時10h32min，其間無爆震發生，回收煤氣時間9h45min，占停爐降料面時間92.56%，回收煤氣量占煤氣總量97.62%，達到了安全、高效停爐降料面的目的。

關鍵詞：高爐；侵蝕；護爐；降料面；煤氣；爆震；回收；休風

5^#爐爐容1080m³，采取無料鐘爐頂，料車上料，配置南北出鐵場，20個風口，高爐各部位高度尺寸見表1。

表1 高爐各部位高度尺寸

Table 1 Height Dimensions of Various Parts of Blast Furnace

高爐2018年1月11日18:00大修復產至2024年12月已持續運行約6年11個月，其中爐缸鐵口區域組合磚不同程度侵蝕，泥包難維護，南鐵口侵蝕更嚴重，其鐵口兩側第2段1^#、33^#冷卻壁熱流強度持續上升，到2024年12月25日熱流強度最高達到16100-16350kcal/（m2.h），水溫差最高達到1.04℃，爐皮溫度最高達到81℃，高爐緊急采?。海?）提焦比、降煤比并優化焦炭結構；（2）休風堵鐵口上方1^#、20^#風口，控制冶強；（3）加釩鈦礦護爐、南鐵口單場使用釩鈦炮泥、提升鐵口深度等相應的護爐措施，效果明顯，保證了在2025年1月6日高爐停爐降料面對鐵口區域局部澆注前的安全生產。本次停爐高爐采取空料線霧化打水法停爐降料面，該停爐方法需要注意料面下降過程中爐頂溫度和煤氣成份變化，避免引發爆震，造成事故發生^[1]。

1 停爐前準備工作

1.1 開風口、停釩鈦礦

2024年12月28日5638次南鐵口單場開始使用釩鈦炮泥，打泥量從4.0格降低到2.8-3.0格，鐵口深度從2.60-2.70米漲到2.80-2.90米，高爐出鐵時間提高到75-85min，鐵口兩側第2段1^#、33^#冷卻壁熱流強度持續保持下降趨勢，到12月30日下降到12000-12500kcal/（m².h）可控安全范圍，采取開風口降低爐缸局部風口區域死區影響，為停爐做準備。

（1）11:15開1^#風口；（2）12月31日1:00停止釩鈦礦護爐；（3）2025年1月2日12:14開20^#風口。

1.2 停爐料安排

1月6日高爐計劃12:00預休風，9:30焦比從350kg/t提高到378kg/t；煤比從165kg/t降到135-140kg/t，爐渣堿度從1.22下調到1.18，爐料結構維持不變。

1.3 布料矩陣調整

高爐正常生產時，風口回旋區上方爐料比較疏松，下料比較快，上部布料平臺落點最好在風口回旋區上方是最理想的，上部布料平臺落點與下部風口回旋區位置相差比較遠，會自動加重中心，高爐布料矩陣持續堅持“打開中心，適度照顧邊緣”的思路^[2]，采取中心引流，平臺拓寬的布料方式，調整見表2。

表2 礦石、焦炭布料矩陣

Table 2 Ore and Coke Fabric Matrix

焦最大角度40.5°，最小角度29.5°，6個檔位，布料14圈，平臺寬度11.0°，平均角度35.93°；礦石最大角度41.0°，最小角度33.5°，5個檔位，布料12圈，平臺寬度7.5°，礦石平均角度37.88°，礦焦角度差1.95°，中心焦炭比例14.3%，減少中心無礦區焦炭比例，改善環帶透氣性，形成平臺+漏斗的布料模式，穩定中心氣流，增強爐況穩定性，利于降低爐缸環流。

1月6日高爐下預休風料過程，計劃性降低料線，考慮到布料堆尖碰撞爐墻反彈影響以及降料面過程需對爐墻粘結物沖刷，高爐焦礦布料角度同縮，適度疏導邊緣，調整情況如下：

（1）10:00開始高爐計劃性降料線，焦礦平臺按照料線每下降0.5米，同縮1.0°原則執行；

（2）11:20高爐料線降到3.0米（正常料線1.50米），焦礦平臺同時縮3.0°；

（3）11:30開始上40噸蓋面焦，焦平臺比正常縮小4.0°，焦最大角度36.5°，最小角度25.5°，布料檔位，布料圈數，布料平臺寬度均保持不變，對邊緣氣流疏導。

1.4預休風

12:18-13:28預休風，更換養護的13^#、18^#風口小套；檢查爐頂19.0米機械探尺運行情況。

2  停爐降料面過程控制

1月6日13:28送風降料面，23:13停止回收煤氣，1月7日0:00休風停爐降料面結束，用時10h32min，全過程無爆震發生，回收煤氣時間9h45min，占停爐降料面時間92.56%，回收煤氣量占煤氣總量97.62%，達到了安全、高效停爐降料面的目的。

2.1降料面過程噴煤、富氧合理把控

高爐停爐降料面料焦比從350kg/t提高到378kg/t，煤比降到135-140kg/t，停爐降料料面過程還需保持一定時間段噴煤與重負荷料銜接，確保爐缸熱量充足，以及為提高噴煤的燃燒效率，還需保持一定的富氧，控制情況見表3。

表3 停爐降料面過程噴煤、富氧控制情況

Table 3 Coal injection and oxygen enrichment control during shutdown and material reduction process

高爐13:28送風降料面后，高爐噴煤量維持在25t/h左右，富氧總量逐步提高到9500-9900m3/h；16:45頂溫在350℃左右偏高，停機后富氧，17:00料線14.35米料面在爐身下部，快進入爐腰停噴吹煤，噴吹N₂量從正常噴煤700-800m³/h增加到1500-2000m³/h最大量，有效稀釋煤氣中O₂、H₂含量；17:20頂溫在350℃左右偏高，機前富氧從3400m³/h減至1800m³/h;17:35料線15.33米料面進入爐腰，停機前富氧。

2.2  停爐降料面參數控制

停爐降料面期間風量控制原則：前期盡量使用較大風量，縮短停爐時間，隨著料線逐步降低，及時減風穩定煤氣流^[3]，本次停爐降料面的全過程無爆震發生、爐頂氣密箱溫度控制在20.0-24.0℃、其參數控制情況見表4。

表4 停爐降料面參數控制情況

Table 4 Control of Material Reduction Surface Parameters during Shutdown

2.2.1爐頂溫度控制情況

本次停爐降料面，沒有額外安裝爐頂打水裝置，只是將正常爐頂的6支霧化打水槍全開，保持最大的59.0m3/h霧化打水量，降料面初期，高爐風量維持在2700-2730m3/min、高爐富氧總量保持在9500-9900m3/h、小時噴煤量在25t/h左右、風溫使用在1120-1140℃；隨著料線降低，及時對上述參數合理控制，確保爐頂溫度在規定280℃-350℃范圍，控制情況見圖1。

圖1 停爐過程風量、風溫與頂溫控制情況

Figure 1 Control of Air Volume, Air Temperature, and Top Temperature during Shutdown Process

料線在18.50米即料面在爐腹1/2的位置以上時，高爐頂溫按照320-350℃進行控制；料線在18.50米以下即料面在爐腹1/2的位置以下時，高爐頂溫按照280-300℃進行控制，有效控制高爐爆震發生，確保停爐降料面安全。

2.2.2 頂壓控制情況

   在停爐降料面過程，持續采取高頂壓操作，降低煤氣流速，提高降料面進程，控制情況見圖2。

圖2 停爐過程熱風與頂壓控制情況

Figure 2 Control of hot air and top pressure during shutdown process

在停爐降料面過程（高爐切煤氣前），保持合理較高頂壓操作，高爐頂壓與熱風壓比值保持在0.68-0.75水平，比正常生產時0.55-0.57高，利于降低煤氣流速,有效提高停爐降料面進程。

2.3  停爐降料面過程煤氣成分控制

整個降料面過程，根據機械探尺、煤氣現場分析，風口狀態等綜合方法判斷料面位置^[4]，煤氣現場分析對高爐停爐降料面至關重要。高爐提前將煤氣快速分析儀設備搬至高爐主控室和煤氣人工取樣點引出至爐前風口通風的區域，達到了每10-30min現場取樣，2-3min出煤氣分析結果的停爐降料面的需求，確保停爐過程煤氣安全回收。

本次停爐降料面回收煤氣必備條件調整為：（1）煤氣中O₂控制在2.0%以內^[5]；（2）頂溫在280-300℃并無爆震發生；（3）煤氣中CO₂控制在15.0%以內。其煤氣回收成分見圖3。

圖3 停爐過程回收煤氣中O₂、CO₂控制情況

Figure 3 Control of O₂ and CO₂ recovery from gas during shutdown process

在整個停爐降料面過程中，煤氣回收O₂控制在0.20-1.50%達到規定控制要求，23:04 17^#-20^#風口吹空，煤氣中CO₂在14.80%，接近規定值15.0%以及鑒于料面陸續進入風口，為確保安全，23:13切煤氣。

23:22 2^#-6^#風口吹空；1月7日0:00休風停爐降料面結束，其全過程無爆震發生。

2.4  停爐降料面過程爐溫控制情況

爐缸熱量充足是爐況穩定的基礎，爐溫長期維持中下限，塌料或復風易燒壞風口，爐缸不活躍^[6]。爐缸熱量充足，對停爐降料面至關重要，1月6日高爐降料面過程爐溫情況見表5。

表5 降料面過程出爐溫控制情況

Table 6: Temperature Control during the Material Reduction Process

在本次停爐過程，合計出4次鐵，爐溫基本在0.50-0.65%之間，鐵水物理熱在1490-1500℃，熱量充足，達到停爐降料面控制需求。

3 效果

本次停爐降料面，采取措施得當：1月6日13:28開始，1月7日0:00結束，用時10h32min，全過程無爆震發生,其中：

（1）回收煤氣進入到風口區域，減少煤氣排空對大氣的污染，回收煤氣量占煤氣總量97.62%，其效益14.72萬元；

（2）停爐過程適度保持噴煤13:28送風，17:00停煤，合計噴煤量93噸，節省焦炭效益6.826萬元；從而達到了安全、高效的停爐降料面的目的。

4 結論

（1）持續做好爐況穩定順行，避免停爐前風口破損，停爐降料面過程充分發揮高爐爐頂霧化打水作用，并持續保持爐頂氣密箱最大通N₂量和風口N₂噴吹，停煤后N₂調整到最大噴吹量，對取消爐頂額外安裝打水槍，縮短或者取消預休風，是可行的，能有效延長煤氣回收量。

（2）固定高爐爐頂霧化打水最大量，然后通過減氧、減風、降低風溫，控制頂溫，料面在爐腹1/2的位置以上時，爐頂溫度按照320-350℃之間控制；料面在爐腹1/2的位置以下時，頂溫按照280-300℃之間控制，能有效控制高爐爆震發生，同時回收煤氣按照O₂≤2.0%、CO₂≤15.0%進行控制，能有效延長煤氣回收時間，既降低煤氣外排對環境污染，又利于提高停爐降料面進程。

（3）在停爐降料面過程，在料面進入爐腰前保持一定的富氧噴煤，以及在切煤氣前，持續保持高頂壓操作，頂壓與熱風壓比值按照0.68-0.75控制，能有效提高停爐降料面進程。

參考文獻

[1]  吳強,劉晶波. 重慶鋼鐵煉鐵廠高爐安全環保停爐實踐[J]. 煉鐵, 2022,15(1):15-18.

[2] 郭慶,雷電,干顯，等.西昌鋼釩1號高爐高效低耗攻關措施[J].煉鐵，2024,43（05）:33-38.

[3]董增云,張凱凱等. 石橫特鋼1#高爐停爐實踐[J]. 山東冶金, 2022,12,44(6):7-8.

[4]李海斌,高志軍,等. 山西建龍5#爐安全環保平穩經濟化停爐實踐.四川冶金, 2023,45(02):21-25+30.

[5]周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊[M].北京：冶金工業出版社，2005.

[6]劉佳,胡偉,肖國梁,等.衡鋼高爐長周期穩順生產實踐[J].金屬材料與冶金工程，2024,52（06）:61-64.