寶鋼3bf高爐冷卻壁熱負荷控制

寶鋼3bf高爐冷卻壁熱負荷控制

1高爐冷卻壁熱負荷寶鋼3bf于1994年9月20日開始。工作體積為350m，主缸直徑為14m，38個開口和4個鐵口，風溫為1500m。采用無pw無料鐘爐，噴灰煤粉，冷卻系統(tǒng)引入新日鐵第三方的全冷卻壁方式。合適地控制高爐冷卻壁熱負荷是高爐操作者遇到的難題之一。隨著噴煤比的增加,這個問題就顯得尤為突出。高爐冷卻壁熱負荷的高低與冷卻系統(tǒng)有關(guān),通過提高冷卻強度和合理的布料,可將冷卻壁熱負荷限制到合適的水平。3BF冷卻壁熱負荷包括強化系熱負荷和本體系熱負荷。過高的冷卻壁熱負荷容易燒損冷卻壁水管。3BF在生產(chǎn)實踐中非常注重控制冷卻壁熱負荷,采取了多項措施并取得了良好的經(jīng)濟指標。2其他影響因素2.1提高冷卻強度3BF爐體冷卻系統(tǒng)采用純水密閉循環(huán)的冷卻方式,影響冷卻壁冷卻強度的主要因素有冷卻水質(zhì)和水量。3BF近幾年為提高冷卻壁冷卻強度采取的主要措施有:加藥改善水質(zhì);強化系增設(shè)脫氣罐,對本體系脫氣罐進行改造,以加強排氣;強化系、本體系的備用泵投入使用,增加水量,提高水速;對管道進行除銹等。表1是3BF改善本體系、強化系清循環(huán)水水質(zhì)的措施及目標。2.2bf-ros3BF冷卻壁系統(tǒng)的設(shè)計水量小,冷卻壁熱面溫度高,初渣與爐墻的結(jié)合不牢固,不易粘結(jié)渣皮,易造成爐墻渣皮頻繁脫落,不僅影響冷卻壁的壽命,而且影響高爐爐況。為有效解決爐墻脫落的難題,通過在實踐中不斷摸索和分析研究,借鑒高爐板壁結(jié)合的新技術(shù),從1997年11月開始,3BF在冷卻壁上安裝純銅質(zhì)的微型冷卻器。從冷卻壁熱負荷的趨勢圖(如圖1)可以看出,安裝微型冷卻器可穩(wěn)定熱負荷,最終降低了熱負荷水平。2.2.1穩(wěn)定熱負荷安裝微型冷卻器前,3BF雖然在造渣制度、冷卻系統(tǒng)及操業(yè)制度等方面采取措施,力求解決爐墻渣皮大面積脫落問題,但均未取得良好效果。安裝微型冷卻器后,一方面加強了對冷卻壁的冷卻,另一方面在壓漿時便于漿料附著在冷卻器上。利用凸出的冷卻器粘結(jié)渣皮,從而有效地控制冷卻壁的進一步破損,并促使高爐形成比較合理的操作爐型,以更有效地控制穩(wěn)定的冷卻壁熱負荷。如圖1所示,1998至2001年冷卻壁熱負荷波動幅度逐年減小。2.2.2降低熱負荷安裝微型冷卻器后,在操業(yè)制度無較大變化的條件下,熱負荷明顯降低(如圖1),1998至2001年冷卻壁熱負荷最大值、平均值逐年減小。一串微型冷卻器的冷卻水量為105L/min左右,可承擔一部分熱負荷。在同等冶煉條件下,微型冷卻器安裝前后,因粘結(jié)爐渣保護層,冷卻壁熱負荷可降低30GJ/h左右。安裝微型冷卻器后,通過計算得,在冷卻壁本體系上粘結(jié)渣皮厚度約為15mm,既不影響高爐順行,又對冷卻壁起積極保護作用。2.3提高爐況制冷時后溫度增加,使冷卻壁由于爐型和爐體冷卻系統(tǒng)的差異,各高爐之間的生產(chǎn)狀態(tài)不盡相同,冷卻壁熱負荷也不同。這就需要高爐操作者采用不同的布料制度等上部調(diào)節(jié)和選擇合適的鼓風動能等下部調(diào)節(jié)來控制冷卻壁熱負荷。2.3.1布料噴煤后,由于鼓風的穿透力(鼓風動能)減弱,使風口循環(huán)區(qū)發(fā)生很大的變化。從初始煤氣流分布來看,主要表現(xiàn)為邊緣氣流發(fā)展,冷卻壁熱負荷增加。為了降低冷卻壁熱負荷及控制爐墻脫落引起熱負荷急劇上升,3BF曾經(jīng)選擇了較小的邊緣氣流,布料檔位過于壓制邊緣,這樣非但沒有降低冷卻壁熱負荷,反而造成軟熔帶根部過低,煤氣利用率下降,爐墻部位來不及熔融的生料進入爐缸,造成高爐爐況的波動。經(jīng)過攻關(guān),試用了新的布料制度,并不斷調(diào)整,以達到合理的煤氣流分布,減少爐墻脫落,從而穩(wěn)定煤氣利用率,有效地控制了冷卻壁熱負荷。在3BF噴煤比達到200kg/t,冷卻壁熱負荷仍舊穩(wěn)定在70~90GJ/h,這證明在合理的布料制度下,高噴煤比并不意味著有高的熱負荷。經(jīng)驗之處在于采用確保邊緣焦層有一定寬度和中心漏斗的深度以及礦石布在邊緣的布料制度,使邊緣、中心、中間帶的煤氣流比率相對穩(wěn)定。具體來說,為穩(wěn)定中心氣流,強調(diào)漏斗形狀的自然特征,保持邊緣一定的焦炭量,確保邊緣透氣性,中心和邊緣氣流的選擇必須與下部初始煤氣流分布一起考慮。即:(1)避免爐墻附近局部焦炭負荷重,造成爐墻附近軟融帶根部過低。(2)確保中心煤氣流穩(wěn)定。微型冷卻器安裝后,通過布料調(diào)整,高爐爐況順行良好,崩料、滑料情況減少,見圖2。2.3.2穩(wěn)定鼓風動能生產(chǎn)經(jīng)驗表明,不同的爐缸直徑,應(yīng)選擇相應(yīng)的鼓風動能值。風口面積是決定鼓風動能的一個重要參數(shù)。風口面積過大,將導(dǎo)致鼓風動能不足,邊緣氣流發(fā)展,冷卻壁熱負荷升高;過小,將導(dǎo)致風壓過高,爐況不穩(wěn)。以前由于風口襯套材質(zhì)問題,每次定修后風壓偏高,一段時間后因襯套磨損而使風口面積擴大,鼓風動能不足。通過不斷實踐,3BF選擇了自制的風口襯套,確保了穩(wěn)定的鼓風動能值。3控制壁熱負荷在冷卻壁上的影響(1)區(qū)域熱負荷抬高因3BF爐墻不易粘結(jié)渣皮,爐墻脫落不可能均勻。當爐墻局部大面積脫落時,該區(qū)域熱負荷急劇上升,煤氣分布過強,易出現(xiàn)管道,導(dǎo)致爐況波動。圓周方向均勻安裝微型冷卻器后,使高爐圓周方向渣皮均勻穩(wěn)定,煤氣流也均勻穩(wěn)定,高爐煤氣利用率一直穩(wěn)定在52%左右的高水平,透氣性指數(shù)合理穩(wěn)定,在2.3~2.5之間。(2)bf冷卻壁熱負荷現(xiàn)場釋放煤比變化的影響3BF采取多項措施控制冷卻壁熱負荷,為進一步提高經(jīng)濟技術(shù)指標創(chuàng)造了條件。1997~2001年3BF主要經(jīng)濟技術(shù)指標如表2。理論上,高爐噴煤是發(fā)展邊緣氣流的。在提高煤比的過程中,通過布料、料線、礦石批重、鼓風動能等多項操業(yè)參數(shù)的優(yōu)化,高爐爐況持續(xù)穩(wěn)定順行。從1998年5月以來,3BF已連續(xù)46個月煤比大于200kg/t。因3BF冷卻壁熱負荷比較穩(wěn)定,爐墻脫落少,爐缸活躍,爐溫波動減少,為低硅冶煉創(chuàng)造了條件。冷卻壁熱負荷穩(wěn)定使高爐熱損失減少,在噴煤比提高的過程中,燃料比也穩(wěn)中有降,圖3是3