一种欧冶炉的气化炉降料面停炉方法与流程

1.本发明涉及非高炉冶金领域，尤其涉及一种欧冶炉的气化炉降料面停炉方法。


背景技术：

2.为解决传统的高炉炼铁法中存在的投资规模大，污染大的问题，自上世纪七十年代起，世界上开发出了一种corex炉炼铁法，即熔融还原炼铁法。该炼铁法直接使用块煤和少量低强度焦炭入炉，用于产生熔炼铁水的热量和还原煤气。目前，世界上正在生产的corex装置有如下五套：韩国浦项厂(pohang) 第一座c2000corex炉，印度jindal厂两座c2000corex炉，南非saldanha厂 一座c2000corex炉 直接还原竖炉，中国宝武集团八钢欧冶炉。作为世界上最先进的corex，从宝钢罗泾搬迁至八钢的欧冶炉于2021年开展中修工作，计划用时50天，主要开展竖炉、气化炉、热旋风的破损耐材更换及喷涂、浇注工作。因此此次中修需要腾空欧冶炉竖炉和气化炉的炉料 (即空料线)。在空料线的过程中，有如下技术问题需要解决：(1)由于料线越来越深，欧冶炉竖炉和气化炉容易引起炉顶温度超过设计顶温，对炉顶设备造成损坏；(2)炉顶打水由于水不能够及时汽化，部分水滴下降与熔融炉料渣铁接触引起爆震；(3)气化炉若在降料线过程中，由于料线越来越深，料层越来越薄，由于其为全氧鼓风，易使煤气中的o2含量升高，一般要求煤气中的o2含量不大于1.5％。气化炉一般只能降到料位lir04623的料线位置，料位lir04623距离风口有7.7m的料柱高度，气化炉炉料较多，增加了后期检修难度。煤气要能尽可能的全部回收入管网，防止煤气由放散外溢造成的安全风险及环保风险。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种欧冶炉竖炉气化炉降料面停炉的方法，能有效控制合适的炉顶温度，控制煤气中的o2含量小于1.5％，确保煤气回收，同时节约检修时间，可以实现欧冶炉安全、高效、环保停炉。
4.本发明采用的技术方案是：一种欧冶炉的气化炉降料面停炉方法，方法如下：一、1）停炉前调整炉料结构、热制度及造渣制度，停炉前3天，平均铁水温度pt：1500-1530℃，平均[si]：2.5-3%，停炉前2天全焦冶炼，每批料配加萤石200-300kg；锰矿洗炉，去除堆积在炉缸内的难熔炉渣,降低炉渣碱度至0.95-1.05 倍，改善渣铁流动性，铁水含锰量控制在1-1.5%，渣中mno含量1-1.5%，渣中caf2含量2-3%，达到清洗炉缸的目的；2）焦仓加入800吨焦碳在停炉时调整气化炉顶温使用，矿仓加入1500t球团矿以备气化炉进人填料使用；二、竖炉降料面停炉操作：（1）降温喷雾装置控制：预休风后开风，开始降竖炉料线，料面从19.4m开始，全程用时11小时，海绵铁dri螺旋排料速度稳定，煤气全部回收，喷雾枪为8套呈水平均布间隔、中心对称布置在竖炉圆周炉顶上部；（2）竖炉炉料结构与气化炉燃料配合迎料调整燃料比200-450kg/t，竖炉炉料按照
降料线前的料柱80%球团矿、20%烧结矿控制，降料线时，竖炉料柱为80%球团，20%粒钢，气化炉燃料控制按照竖炉降料线前24小时炉温提至1500℃以上控制，大焦比约200kg/t；降料线前大焦比提升至450kg/t，停喷煤，全焦冶炼，炉温提升至1550℃以上，休风前最后一炉铁全焦冶炼，焦比980kg/t以上；（3）竖炉降料线顶温和打水量控制：竖炉降料面过程中，顶煤气流量控制在150000-200000nm3/h，随料面的降低，煤气温度升高，喷雾量加大，气体增加，这时逐渐减少顶煤气流量80000-150000nm3/h，控制顶煤气流量的原则是：停炉初期尽量全顶煤气150000-200000nm3/h操作；中后期随着料柱料面下降，顶煤气量约为煤气流量的50～60%；三、气化炉降料面停炉操作：（1）气化炉氧量及拱顶温度降温喷雾装置控制：竖炉排空后，气化炉风口氧总量36000-42000nm3/h，拱顶4个氧气烧嘴氧量3500
×
4nm3/h，共计投入24个风口，通过煤线向气化炉两次加入100吨焦炭，同时降低风口氧量，从而将实际拱顶温度控制在950-1000℃，风口氧最低控制在12000-16000nm3/h；（2）气化炉氧量控制：气化炉降料线的关键技术是控制煤气中的氧含量，由于欧冶炉风口采用纯氧燃烧，气化炉料柱在降料线后期，料柱较短，易造成煤气中的氧含量＞1.5%的标准，造成闪爆事故，通过系统保安氮气稀释煤气中的氧含量，氮气量306000nm3/h；（3）气化炉煤气控制：气化炉降料面到后期，煤气氧含量逐渐升高，煤气切出并网操作，用位号为6350事故放散进行低压侧放散。
[0005]
本发明的技术方案具有如下有益效果：1、采用喷雾装置将水形成水雾状，由于水雾化后呈薄雾状，直径很小，在与炉内上升的高温煤气流接触时，迅速吸热汽化，与煤气一起上升，既能达到改善降低炉顶温度的效果，又能避免大颗粒水珠来不及汽化而与液态渣铁直接接触，造成爆振或降温效果下降等不利因素；2、竖炉降料面过程中，采用较大的顶煤气流量，灵活采用顶煤气流量依据顶温对喷雾装置喷雾量等根据情况变化进行调整，杜绝了竖炉炉况的波动、造成悬料，减少炉墙粘结和缩短降料面的时间。
[0006]
3、本次气化炉空料线降料面停炉是八钢欧冶炉气化炉第一次采用炉顶打水空料线停炉，通过雾化喷雾，提高风口氧量，即兼顾了气化炉拱顶温度，又加快气化炉内焦炭的燃烧速度。为降低降料线的速度，节约检修时间创造了条件。
[0007]
4、本次气化炉空料线降料面的关键技术是控制煤气中的氧含量，由于欧冶炉风口采用纯氧燃烧，气化炉料柱在降料线后期，料柱较短，易造成煤气中的氧含量＞1.5%的标准，造成闪爆事故。本次通过氮气安保系统保安氮气稀释煤气中的氧含量；将竖炉cgd顶煤气阀门打开，并且使干法除尘、竖炉至气化炉的冷态氮气及冷煤气经过气化炉拱顶输出，即稀释了气化炉再生的煤气中的氧含量，同时也缓解气化炉拱顶温度超过跳机点的控制，具有双重功效，效果显著。通过含氧量的煤气稀释气化炉含氧量控制在＜1.5%的标准之内，达到煤气安全回收的要求，又能保持较高的氧量稳定送风制度，降低气化炉的料线深度，节约气化炉炉缸清理时间。
具体实施方式
[0008]
一种欧冶炉的气化炉降料面停炉方法，方法如下：一、1）停炉前调整炉料结构、热制度及造渣制度，停炉前3天，平均铁水温度pt：1500-1530℃，平均[si]：2.5-3%，停炉前2天全焦冶炼，每批料配加萤石200-300kg；锰矿洗炉，去除堆积在炉缸内的难熔炉渣,降低炉渣碱度至0.95-1.05 倍，改善渣铁流动性，铁水含锰量控制在1-1.5%，渣中mno含量1-1.5%，渣中caf2含量2-3%，达到清洗炉缸的目的；2）焦仓加入800吨焦碳在停炉时调整气化炉顶温使用，矿仓加入1500t球团矿以备气化炉进人填料使用；二、竖炉降料面停炉操作：（1）降温喷雾装置控制：预休风后开风，开始降竖炉料线，料面从19.4m开始，全程用时11小时，海绵铁dri螺旋排料速度稳定，煤气全部回收，喷雾枪为8套呈水平均布间隔、中心对称布置在竖炉圆周炉顶上部；（2）竖炉炉料结构与气化炉燃料配合迎料调整燃料比200-450kg/t，竖炉炉料按照降料线前的料柱80%球团矿、20%烧结矿控制，降料线时，竖炉料柱为80%球团，20%粒钢，气化炉燃料控制按照竖炉降料线前24小时炉温提至1500℃以上控制，大焦比约200kg/t；降料线前大焦比提升至450kg/t，停喷煤，全焦冶炼，炉温提升至1550℃以上，休风前最后一炉铁全焦冶炼，焦比980kg/t以上；（3）竖炉降料线顶温和打水量控制：竖炉降料面过程中，顶煤气流量控制在150000-200000nm/h，随料面的降低，煤气温度升高，喷雾量加大，气体增加，这时逐渐减少顶煤气流量80000-150000nm/h，控制顶煤气流量的原则是：停炉初期尽量全顶煤气150000-200000nm/h操作；中后期随着料柱料面下降，顶煤气量约为煤气流量的50～60%；三、气化炉降料面停炉操作：（1）气化炉氧量及拱顶温度降温喷雾装置控制：竖炉排空后，气化炉风口氧总量36000-42000nm3/h，拱顶4个氧气烧嘴氧量3500
×
4nm3/h，共计投入24个风口，通过煤线向气化炉两次加入100吨焦炭，同时降低风口氧量，从而将实际拱顶温度控制在950-1000℃，风口氧最低控制在12000-16000nm3/h；（2）气化炉氧量控制：气化炉降料线的关键技术是控制煤气中的氧含量，由于欧冶炉风口采用纯氧燃烧，气化炉料柱在降料线后期，料柱较短，易造成煤气中的氧含量＞1.5%的标准，造成闪爆事故，通过系统保安氮气稀释煤气中的氧含量，氮气量306000nm3/h；（3）气化炉煤气控制：气化炉降料面到后期，煤气氧含量逐渐升高，煤气切出并网操作，用位号为6350事故放散进行低压侧放散。
[0009]
实施例：1、停炉事前准备工作：（1）提前3天按计划调整炉料结构、热制度及造渣制度，平均铁水温度pt：1500℃，平均[si]：2.5-3%，炉渣碱度0.98倍，停炉前2天全焦冶炼，每批料配加萤石250kg；锰矿洗炉，去除堆积在炉缸内的难熔炉渣,降低炉渣碱度至0.98 倍，改善渣铁流动性，铁水含锰量控制在1-1.5%，渣中mno含量1-1.5%，渣中caf2含量2-3%。
[0010]
（2）焦仓投入约800吨焦碳在停炉时调整气化炉顶温使用，矿仓投入约1500t球团矿，作为气化炉进人填料使用；
（3）完成喷雾装置的调试，竖炉喷雾装置不需要重新制作安装，依旧使用竖炉正常生产时竖炉炉顶降温的喷雾装置。气化炉炉顶降温的喷雾装置安装前还需进行外部分管道、阀门及仪表的制作、安装及试压，确保在预休风时按指定位置安装、调试。安装前对喷雾装置雾化性能做重点测试。同时对喷雾装置流量的校验，每根喷雾装置1个流量表，要求每根喷雾装置有累计流量，并校对准确，并检查炉顶打水枪喷头的出水情况，要求雾化效果要好，无堵塞现象。
[0011]
（4）八钢欧冶炉本次降料面分为两个阶段，第一阶段为竖炉降料线，第二阶段空料线降料面。预休风安装气化炉降温喷雾装置在竖炉降料面前，预休风安装气化炉空料线降料面控温雾化喷雾装置，从气化炉的2#、5#氧气烧嘴的中心氧气通道，配置与氧气通道尺寸一致的法兰，拆除气化炉原先的氧气法兰，安装气化炉炉顶降温的喷雾装置。
[0012]
2、竖炉降料面停炉操作：（1）降温喷雾装置控制：预休风后开风，开始降竖炉料线，料面从19.4m开始，全程用时11小时，排料速度稳定，煤气全部回收，喷雾枪为8套呈水平均布间隔、中心对称布置在所述的竖炉炉顶上，每套喷雾枪的进水端都设置有气动阀、切断阀均通过相连的plc控制器与远程控制微机进行远程控制。
[0013]
（2）竖炉炉料排料操作参数控制：料面从19.4m开始，全程用时11小时，竖炉dri螺旋排料速度稳定，煤气全部回收。竖炉降料线过程中各种操作参数值见下表：（3）竖炉炉料炉料结构：竖炉炉料结构要与气化炉燃料配合迎料调整燃料比200-450kg/t，竖炉炉料按照降料线前的料柱80%球团矿、20%烧结矿控制，降料线时，竖炉料柱为80%球团，20%粒钢，气化炉燃料控制按照竖炉降料线前24小时炉温提至1500℃以上控制，大焦比约200kg/t；降料线前大焦比提升至450kg/t，停喷煤，全焦冶炼，炉温提升至1550℃以上，休风前最后一炉铁全焦冶炼，焦比980kg/t，竖炉炉料结构及气化炉迎料料单如下：
（4）竖炉降料线顶温和打水量控制，见下表：竖炉降料面过程中，尽量争取用较大的顶煤气流量，随料面的降低，煤气温度升高喷雾量加大，气体增加，这时逐渐减少顶煤气流量。控制顶煤气流量的原则是：停炉初期尽量全顶煤气操作；中后期随着随着料柱料面下降，顶煤气量约为煤气流量的50～60%。顶煤气流量、顶温、打水喷雾量等根据情况变化进行调整，否则会出现竖炉炉况的波动、造成悬料。这样做的好处是减少炉墙粘结和缩短降料面的时间。
[0014]
3、气化炉降料面停炉操作：（1）气化炉氧量及拱顶温度降温喷雾装置控制：竖炉排空后，气化炉风口氧总量42000nm3/h，拱顶4个氧气烧嘴氧量3500
×
4nm3/h，共计投入24个风口：2#、3#、4#、5#、6#、8#、9#、10#、11#、13#、14#、15#、16#、17#、18#、19#、20#、21#、22#、23#、24#、26#、27#、28#。因气化炉拱顶温度控制不及时过高触发跳机连锁，造成休风。开风后，利用雾化喷雾装置对气化炉的顶温控制，同时又采用煤下料罐装入100t焦炭，在拱顶大幅波动无法控制时，通过煤线向气化炉分成两次加入100吨焦炭，同时降低风口氧量，从而将实际拱顶温度控制在950-1000℃之，风口氧最低控制在12000-16000nm3/h。
[0015]
（2） 气化炉氧量控制：气化炉降料线的关键技术是控制煤气中的氧含量，由于欧冶炉风口采用纯氧燃烧，气化炉料柱在降料线后期，料柱较短，易造成煤气中的氧含量＞1.5%的标准，造成闪爆事故。本次通过以下方法控制氧含量：通过系统保安氮气稀释煤气中的氧含量，氮气量各用点的分配见下表，合计306000nm3/h。
[0016]
操作过程中，将竖炉cgd顶煤气阀门打开，由干法除尘、竖炉至气化炉的冷态氮气及冷煤气经过气化炉拱顶输出，即稀释了气化炉再生的煤气中的氧含量，同时也缓解气化炉拱顶温度超过跳机点的控制，具有双重功效，效果显著。
[0017]
通过含氧量的煤气稀释气化炉含氧量控制在＜1.5%的标准之内，具体见下表上表中，15:00后氧含量逐渐上升，根据风口鼓氧量与炉内的焦炭燃烧反应计算，气化炉料位接近lir04621区域，16:05关闭2#、3#、4#风口氧气手动阀，随后又关闭5#、6#、18#风口，打开顶煤气喷吹阀门，通过喷吹煤气和氮气的混合气体，控制入炉氧过剩时，有效的保证了炉内氧含量的安全控制。
[0018]
（3）气化炉煤气控制：气化炉料面降至后期，煤气氧含量逐渐升高，为了确保安全，17:50煤气切出并网操作，用位号为6350的事故放散进行低压侧放散。
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（4）炉前出渣出铁控制：在空料线停炉过程中，热量充沛，共出铁2炉，总计出铁
1392t，出渣1120t，从铁水来看, 铁水物理热良好，平均[si]=3.8，[mn]=1.14，r2=0.84，基本符合目标值，因为此次停炉加锰矿洗炉故[mn]偏高。竖炉清空后，7:40开北铁口，9:35堵口。15:30间隔6小时后打开北铁口，出至休风停炉。铁水温度控制在1530-1550℃左右，铁水含硅控制在3-3.8%，渣铁流动性好，排放顺畅，炉缸的渣铁基本排空，为炉前检修创造了条件。
[0020]
欧冶炉停炉是一项非常危险的作业，最主要的有煤气爆炸引起的一系列问题，因此要做到安全、顺利的停炉。首先，气化炉降料线要控制好炉内氧含量，采用氮气稀释煤气中氧含量的技术，可做到控制煤气中的氧含量在标准之内，同时配合打水喷雾降温装置雾化喷雾，选择合适的喷雾装置，保证雾化效果和降温需求，喷水量和炉顶温度配合好，才能安全、顺利停炉。其次在要在降料面前就要把炉况调剂好，用锰矿洗炉确保气化炉炉缸活跃，使炉缸内的粘结物减少，利于后期炉缸清理。