【技术文摘】龙钢4#高炉年修煤气系统技术创新应用实践

张振峰 张 卓

（陕钢集团龙钢公司炼铁厂）

摘 要：龙钢公司炼铁厂4#高炉利用2023年年终控产对高炉系统进行检修，煤气专业依托科技创新，在高炉煤气系统进行大量的工艺优化和新技术应用，对系统存在缺陷进行优化提升，大幅提高煤气专业工艺安全性能及生产效益。

关键词：高炉 煤气系统 控产检修 工艺优化

1 前言

龙钢炼铁4#高炉2010年9月建成投产，高炉有效容积1800m³，26个风口、两个铁口，已连续生产满13年。高炉因炉缸侧壁侵蚀严重温度超高， 因此利用年终控产停炉检修。高炉煤气专业在高炉大修过程中依托科技创新，系统思考，优化煤气工艺提高安全生产效益。

2 热风管道大修技术创新应用

4#高炉热风炉从一代炉龄开始，连续运行13年，热风炉热风支管三岔口多次出现砖衬坍塌、膨胀节开裂事故，生产过程中采取临时修复措施监护运行，存在重大隐患，利用年修对问题频发的混风出口至热风阀段热风管道进行大修更换砖衬（维修范围见图1）。热风管道大修对内部砖衬进行材质、砖型结构优化，为高炉安全生产消除隐患提供基础保障。

2.1热风管道砖型优化：

原设计热风管道砖衬结构为工作层环砌，下半环砖楔形结构无锁扣，管道工作层窜风坍塌风险高，管道保温层材质为轻质高铝砖和轻质黏土砖，管道窜风导致保温层砖体受热，烧损明显导致管道耐火砖衬坍塌，热风炉生产安全风险大。

本次热风管道大修，对热风管道砖型、材质进行优化，采用Z字型砖型，更有利于热风管道结构稳定，砌筑热风管道工作层，砖体搭接区间大，Z字型砖缝管道窜风风险大幅降低，热风管道保温层改用体积密度1.0低铁莫来石轻质保温砖，高温稳定性能好，热风管道膨胀缝后设置重质压缝转，热支管三岔口设置重质底座，热风管道综合稳定性能得到大幅提升。优化结构见图3 。

2.2 热风管道大修硅砖热量保温创新技术应用

现代高炉热风炉，硅砖因其特有的高温稳定性得到广泛应用，又因抗热震性能差，对硅砖热风炉的停炉保温提出了更高的要求，传统的热风炉保温，以热风管道为保温送风为通道，从倒流阀排出。若高炉热风管道大修，传统的热风炉保温送风通道被切断，不能实现保温送风废气的排出，本次热风炉大修，在应用龙钢炼铁针对此问题研发的专利《一种双排气管热风炉反送风保温装置》授权（专利号：ZL201520847595.4）基础上再创新，提供热风管道大修条件下硅砖热风炉保温优化解决方案，并取得良好的应用效果。

2.3 热风炉保温条件下热风管道大修施工安防技术应用

热风管道大修施工，是典型的受限空间作业，保证管道施工作业环境安全是热风管道大修的安防工作重点，热风炉保温需要烧炉、送风，热风阀部位的切断密封工作尤为重要，首先要保证热风阀不能被随意开启，采用拆卸热风阀转动液压油管措施，热风阀阀芯应木楔顶紧，然后在热风阀阀芯通径部位砌墙，砌墙必须对所有的砖缝采取压实勾缝，确保热风阀具有良好的密封性能，不能让烧炉烟气和送风高温气体窜至热风管道施工区域。

在对热风阀采取密封措施的基础上，做好管道施工通风和冬季保温工作，施工孔架设暖风通风机，管道受限空间施工良好通风和砌砖泥浆保温，确保作业安全和砌筑施工质量。

3 热风炉换热器烟气管道结构优化改造

原设计热风炉换热器烟气管道为公用烟道，一方面空气、煤气换热器烟气平衡分配难度大，不能充分发挥热风炉换热器节能效率，同时换热器故障条件下，单体更换停机困难，需高炉休风隔断换热器各介质通道，对生产影响大。通过勘察现场，因地制宜实施换热器烟气管道改造，取得良好效果。图5为改造现场对比。

4 热风出口钢壳结构优化

4#高炉热风出口相贯线由于受应力变化，内部焊缝开裂漏风造成外部加强板频繁开裂漏风，送风期钢壳温度居高不下，使用常规方法压浆处理效果差，钢壳开裂补焊作业频次居高不下，严重威胁热风炉设备工艺安全。

热风出口钢壳结构优化改造

将原炉壳使用Q235钢板材质提升为Q345B，大幅度提高热风出口部位使用钢材屈服强度，同时在不改变原有炉壳幅弧度前提条件下，将原厚度20mm钢板双层结构改为65mm厚度单层结构,同时采用可靠性更高的二氧化碳保护焊工艺，大幅提高热风炉相关线部位钢壳结构强度，风温1200℃工况条件下，钢壳温度稳定在100 ℃。

5 高炉停炉、开炉煤气回收创新技术应用

煤气，高炉副产品，钢铁联合企业重要的能源介质，，高炉大修停、开炉期间大量未经净化的煤气被放散，严重污染环境，因此停、开炉煤气回收技术攻关尤为重要，实现能收尽收，安全回收煤气，不但能加快大修停炉开炉作业进程，而且最大限度减少对环境的污染，在此次高炉大修过程中，制定优化创新方案，大幅度提高大修停、开炉煤气回收率，具体方案如下：

5.1 明确煤气回收标准：

（1）停炉煤气回收标准：

①当混合煤气中含H2＞10%或O2＞2%。

②煤气成分曲线CO2数值出现明显拐点

③控制风量仍然出现炉顶压力剧烈波动、频繁爆震

（2）高炉开炉煤气回收条件：

①高炉下料顺畅，风量风压稳定。

②风口全亮无燃烧盲区，煤气取样连续三次煤气防爆试验合格，无爆鸣。

5.2 停炉煤气增加煤气回收的措施：

停炉过程中，煤气回收遇到最大的安全问题是炉内煤气频繁发生爆震，而产生爆震的原因首先是打水枪雾化效果差，打水大量进入炽热的焦炭与之发生水煤气反应，第二降料面料层变薄，鼓风穿透料层，含氧量大幅升高所致，因此高炉停炉预休风检查更换炉顶打水枪尤为关键，同时做好降料面风量风压匹配。

5.3 回收煤气过程中箱体保护 ：

在高炉停、开炉过程中，煤气的特性是高温高湿、低温高湿环境工况，对布袋的影响是致命的，高炉风量的变化300m3/min，合理调整投运布袋箱体数量，最大限度保护系统损失最小化。停用箱体顺序选择更换布袋时间较短的箱体。

5.4 高炉停、开煤气回收安保措施

高炉停炉降料面过程中，出现停止回收煤气条件其中一条时，高炉采取切煤气操作。

煤气岗位按照切煤气程序进行操作，关闭重力除尘切断阀，打开DN400放散阀，并给重力除尘器及荒煤气总管通入氮气。

6 大修开炉热风管道预热技术应用

热风炉保温操作注意事项：

高炉开炉风温保障尤为关键，由于热风管道被长时间搁置停用，温度低，开炉送风前期热风炉所送热风热量被管道砖衬大量吸收，导致风温低，风口前焦炭长时间不能被点燃，严重影响高炉开炉炉况进程，因此应预热管道技术，实现高炉送风后30min风温达到900℃，为高炉开炉提供有力保障。

7 结语

龙钢炼铁4#高炉年修，煤气专业通过技术创新总结，提高了高炉大修停开炉煤气回收、热风炉保温、热风管道结构稳定以及大修施工安保等技术水平，实现环保、节能、安全、高效目标。同时通过技术改造，消除安全隐患百余项，优化煤气设备、工艺十余项，给4#高炉大修后的安全生产提供有力保障。