八鋼3#高爐冷卻制度與操作制度的演變

八鋼3#高爐冷卻制度與操作制度的演變

1結(jié)構(gòu)與冷卻制度1995年10月，8.3#鋼宣布成立，占地380米，雙爐口、單鐵口、14個開口、雙材料和雙鐘結(jié)構(gòu)。在生產(chǎn)實踐中,3#高爐出現(xiàn)冷卻制度與操作制度不相適宜,圓周冷卻不均衡等。通過測量,分析總結(jié)出一些適合八鋼3#高爐冷卻制度的規(guī)律和調(diào)劑手段,為恢復(fù)爐況和促進順行長壽,減少事故創(chuàng)造條件。23[高端]路橋爐的冷卻特性和工作狀態(tài)2.13爐腹冷卻不均衡上、下串聯(lián),調(diào)劑困難:冷卻壁由上至下由112根水管串聯(lián)供水,這種方式減少冷卻壁內(nèi)鑄管內(nèi)形成“氣栓”淤于管內(nèi)的現(xiàn)象,但對于爐體各部分所需冷卻強度不同的調(diào)劑產(chǎn)生了困難。通過測定不同部位爐殼溫度,間接反映了爐內(nèi)各部分熱量分布(圖1)。對于爐腹風(fēng)口帶、爐腹、爐腰、爐身一段等所需冷卻強度大的部位,只有通過水壓、進水溫度的控制來調(diào)劑冷卻強度。但由于上下串聯(lián)供水,冷卻強度就會整體增大,極易造成爐缸熱損失增加,爐墻結(jié)厚等現(xiàn)象。圓周不均,周期變化:高爐圓周冷卻不均衡,備用渣口周期不活。圓周方向差異是由爐內(nèi)爐料運動不均勻造成的。由于鐵口區(qū)域受出鐵影響,下料快,形成以8#～14#、1#、2#風(fēng)口較為活躍區(qū),煤氣流速快,相對發(fā)展,將布料中礦、焦沫重新吹起,布向煤氣相對不發(fā)展的3#～7#區(qū)域(圖2)。備用渣口正處于3#、4#風(fēng)口下部。煤氣不活躍區(qū)域相對熱量分布較活躍區(qū)域差,極易造成渣鐵分離差,渣口帶鐵等不活躍現(xiàn)象。從測得爐腰及爐腹的爐殼溫度來看,活躍區(qū)域相對于不活躍區(qū)域溫度高出5～10℃。2.231.高密度冷卻壁的工作分析2.2.1注重過冷、高溫、熱作用3#高爐傳熱條件是隨耐火材料侵蝕和渣皮的脫落等因素,導(dǎo)致冷卻水溫度差發(fā)生相應(yīng)的變化。3#高爐冷卻水溫差開爐到至今分為三個階段(圖3),I為過冷區(qū)、II為過熱區(qū)、III為平衡階段。過冷階段時間間隔為1995年10月至1997年7月。進出水溫差穩(wěn)定于1℃,此階段內(nèi)爐襯耐火材料逐漸受侵蝕影響,形成穩(wěn)定、光滑的操作內(nèi)型。爐體穩(wěn)定均勻散熱。過熱階段為1997年7月至1998年6月,爐內(nèi)襯及冷卻壁基體受熱增多,冷卻水帶走熱量大,水溫差ΔT上升至4～5℃。平衡階段為1998年7月至今,冷卻壁受外掛渣皮保護,平均水溫差ΔT=2～3℃為動態(tài)平衡。同時在操作中發(fā)現(xiàn),在過熱階段高爐工作時,采用強化手段則不宜穩(wěn)定[Si]含量及爐缸物理熱。這說明相同熱態(tài)條件下,動態(tài)平衡階段較過熱階段帶走熱量多。2.2.2溫度變化規(guī)律3#高爐冷卻壁材質(zhì)為Q40—18,外部熱鑲鋁炭磚工藝。開爐至今,共發(fā)現(xiàn)5根損壞的內(nèi)鑄管。鐵口附近3根,活躍區(qū)域2根。損壞原因是兩部分煤氣流過分發(fā)展造成的。3#高爐進入平衡冷卻階段后,冷卻壁正常工作是依靠渣皮的動態(tài)平衡來保證的。這也是爐況順行和安全工作的保證。因靠爐內(nèi)熱面受熱,引起冷卻壁撓度變形而牽動外圍剛性連接水管和爐殼附著波紋補償器,引起跑煤氣,局部區(qū)域爐殼溫度偏高,跑煤氣及變形區(qū)域主要集中在爐身一段、爐腰、風(fēng)口帶區(qū)域。3#高爐冷卻壁(爐身一段以下)熱面溫度一般為200～300℃,大于300℃則極易上升至420℃,相應(yīng)部位爐殼溫度則由60～80℃上升至120～140℃,這說明保護性渣皮已滑落,需迅速排出管內(nèi)水汽或熱水?？稍?0～60min內(nèi)降至250℃,如果不處理,則3個小時后溫度回逐漸降至250℃。實踐證明冷卻壁熱面溫度長期穩(wěn)定于200～300℃,有利于爐況順行和冷卻壁長壽。3按影響生產(chǎn)實踐中的因素分為三類影響3#高爐冷卻制度的因素很多,影響過程是相互作用的,在生產(chǎn)實踐中按影響來源可分三類:(1)煤氣流分布和冶強的變化等內(nèi)部影響;(2)冷卻介質(zhì)控制參數(shù)的影響等外因;(3)散熱環(huán)境溫度的變化等其他因素。3.1爐爐內(nèi)冷卻、冷卻3#高爐目前處于平衡冷卻區(qū),煤氣流分布的變化將直接導(dǎo)致爐體冷卻壁掛渣皮穩(wěn)定程度和冷卻壁受熱情況。影響煤氣流分布的因素有上部調(diào)劑和送風(fēng)制度調(diào)劑等。3#高爐一直遵循大料批正分裝思路。礦批由8t擴至13t,最后達16t。因下料原因引起爐缸圓周不均勻,3#～7#風(fēng)口區(qū)域長期不活。盡管此區(qū)域采用?115mm的大風(fēng)口糾偏,效果不是很好。每半年至8個月就會出現(xiàn)渣口不活現(xiàn)象,使?fàn)t況順行受到影響。采用放邊措施后,順行得以改善,但爐墻溫度普遍上行,爐殼溫度相應(yīng)上行。采用倒裝洗爐時,爐墻熱負荷最高達884kJ/h。冶強影響主要表現(xiàn)在爐內(nèi)熱量的分布。隨冶強提高,3#高爐熱區(qū)逐漸向風(fēng)口回旋區(qū)壓縮。爐身下部爐殼溫度發(fā)生變化。同時冷卻強度逐步穩(wěn)定、變小。渣皮的合理、穩(wěn)定分布狀態(tài)形成,但風(fēng)口區(qū)域、爐腰、爐腹等局部冷卻強度已顯不足。而總的冷卻強度偏高。這種冷卻方式最終損壞風(fēng)口區(qū)域、爐腰、爐腹等冷卻壁。3.2溫度對冷卻強度的影響及提高爐pc時復(fù)合膜對爐過去3#高爐對進水溫度控制參照技術(shù)操作規(guī)程要求進行?？刂品秶鷱V,無法定量計算。3#高爐2001年1月31日原料條件開始惡化,冷卻制度失常,裝料制度不合理等造成爐墻結(jié)厚。通過將進水溫度控制于55～63℃作為恢復(fù)爐況的輔助手段,使?fàn)t況恢復(fù)時間縮短。實踐證明,進水溫度控制,對冷卻強度影響較大,冷卻強度越大,爐墻結(jié)厚愈快。在原燃料惡化導(dǎo)致爐墻結(jié)厚時,調(diào)節(jié)進水溫度可作為恢復(fù)爐況輔助手段,最終促進高爐操作爐型合理化,但調(diào)節(jié)幅度不宜過大,以免對冷卻壁造成不可逆的損傷。冷卻水壓對冷卻強度影響是水速對熱傳導(dǎo)效果的綜合體現(xiàn)。因膨脹罐穩(wěn)壓效果差(安全閥工作環(huán)境差、易失效),冷卻壁連接三通閥破損較多,故壓力穩(wěn)于0.48～0.53MPa較低限。2000年10月檢修前作了4小時提水壓實驗,由0.48～0.53MPa提至0.50～0.56MPa,爐身及下部熱量普遍下降,爐缸熱損失增加。由流量反推,水速由1.25m/s上升至1.32m/s,其影響最大的是爐缸,爐缸熱損失增加較多。3.3環(huán)境熱性能分析環(huán)境溫度影響表現(xiàn)為:(1)管道散熱條件導(dǎo)致進水溫度變化;(2)環(huán)境散熱溫度決定物體熱量散失的量。從環(huán)境溫度的變化可直接測得爐殼溫度發(fā)生了變化。最終決定了冷卻強度也受到影響。尤其在冬季、夏季和休風(fēng)等三種極端情況下,冷卻強度的控制以利于爐況恢復(fù)順行與保持。43#寒冷系統(tǒng)管理4.1高爐爐況調(diào)整措施3#高爐針對不同爐況下冷卻制度變化分析,采取了適當(dāng)調(diào)劑、控制、監(jiān)測相結(jié)合手段,對高爐爐況進行調(diào)整,為高爐冷卻壁變化和維護做了技術(shù)儲備。4.1.1調(diào)整冷卻制度3#高爐冷卻操作制度技術(shù)參數(shù):夏季T進<55℃、冬季T進>45℃;水壓為0.48～0.6MPa。范圍過大,波動大,不利于冷卻制度穩(wěn)定,通過穩(wěn)定冷卻制度(水壓:0.48～0.50MPa)并及時微調(diào),有利于冷卻制度與操作制度相適宜。4小時以上休風(fēng),可通過調(diào)劑冷卻制度來恢復(fù)爐況順行。爐缸不活時,可通過調(diào)節(jié)爐底吸風(fēng)閥來調(diào)節(jié)熱制度的穩(wěn)定。4.1.2模式2,主要可根據(jù)冷卻工程的點和壁對爐身上部、爐腰、爐腹等部位爐殼溫度監(jiān)測,并結(jié)合計算機監(jiān)控各層冷卻壁測量和記錄,系統(tǒng)分析操作制度冷卻制度的變化,為調(diào)劑提供依據(jù)。冷卻壁基體溫度一般不超過250℃,爐殼溫高,最高點不超過100℃,當(dāng)各點出現(xiàn)溫度變化時,可參照冷卻強度的變化制定相應(yīng)措施。冷卻壁溫度偏高時,可通過排汽,排水等措施降低溫度。冷卻壁溫度偏低時,通過分析發(fā)現(xiàn),由原燃料發(fā)生變化,引起爐墻結(jié)厚,渣口不活,通過測量爐殼上部對應(yīng)溫度可發(fā)現(xiàn)不活,通過測量爐殼上部對應(yīng)溫度可發(fā)現(xiàn)變化幅度為20℃(活時100℃,不活時80℃左右),可通過對冷卻調(diào)節(jié)或改變裝料制度來處理。生產(chǎn)實踐中,對于3#～7#風(fēng)口不活區(qū)采用大風(fēng)口糾偏。但5#風(fēng)口上部、爐身下部爐殼溫度常達100℃,高出原測值20℃,通過縮小5#風(fēng)口直徑,爐況順行未受影響,爐殼溫度下降。4.2已損干物質(zhì)區(qū)域?qū)鋮s器工作狀態(tài)可分為三類:一類工作區(qū)域非高溫區(qū)域冷卻壁,如爐身二段、爐缸等,一般保證合適冷卻強度即可滿足工藝要求。二類工作區(qū)域高溫區(qū)域冷卻壁,如風(fēng)口帶、爐身一段等。如果不出現(xiàn)渣皮滑落、爐殼溫度波動上升,則以監(jiān)測為主。對爐殼溫度長時間上升部位,出現(xiàn)爐況不順時除觀察監(jiān)測外,采用試壓、點火等措施,防止冷卻壁損壞后冷卻水進入爐內(nèi)。對常熱爐