本鋼4號(hào)高爐惡性爐涼及恢復(fù)

1、4本鋼技術(shù) 2008年第2期本鋼號(hào)高爐惡性爐涼及恢復(fù)孫連友，徐書剛（本鋼煉鐵廠，遼寧 本溪 117002）摘 要：本鋼4號(hào)高爐于2007年8月31日發(fā)生了嚴(yán)重的惡性爐涼事故，對(duì)于這種規(guī)模的高爐，其事故的狀態(tài)是非常罕見的，所發(fā)生的過程和處理中的技術(shù)措施對(duì)其它大型高爐也有借鑒性。針對(duì)這次事故的原因和處理過程做了詳細(xì)的述評(píng)。 關(guān)鍵詞：惡性爐涼；風(fēng)口；涼渣鐵 中圖分類號(hào)：TF57 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：BThe Malignant Freezing and Recovery of the BF 4# in BX STEELSUN Lianyou，XU Shugang(Iron Making Plant，BX S

2、TEEL，Liaoning Benxi 117002)Abstract：On the 31 of August 2007, a very serious malignant freezing occurred on the BF 4# of BX STEEL. And for such big dimension as a BF, the state of mishap is very scarce to encounter in the field of ironmaking. So it is a successful experience to the other BF about th

3、e management to deal with the accident. This article make a very detail analysis to the process of occurring and recovering of the malignant freezing. Keywords：malignant freezing；tuyer；frozen slag and metal本鋼新號(hào)高爐有效容積2850m3，于2004年9月15日送風(fēng)開爐，至現(xiàn)在已經(jīng)生產(chǎn)運(yùn)行了近三年時(shí)間。由于設(shè)備事故障以及隨后的爐況處理失誤，該高爐于2007年8月31日發(fā)生了嚴(yán)重的惡性爐涼事故

4、，經(jīng)過10多天搶修方恢復(fù)至正常生產(chǎn)水平，現(xiàn)將事故發(fā)生原因和搶修恢復(fù)過程進(jìn)行分析及總結(jié)。表1 事故休風(fēng)前高爐操作數(shù)據(jù)Tab.1 Operation data of BF before accident操作參數(shù) 入爐風(fēng)量/m3/min數(shù)值5300操作參數(shù) 裝料制度數(shù)值765432c22222287654o13322熱風(fēng)壓力/kPa 388爐頂壓力/kPa 215風(fēng)口總面積/m2 0.3654 噴煤/t/h 24 富氧/m3/min 335 爐渣堿度/R2 1.16 生鐵含Si/% 0.4000P/kPa 173風(fēng)溫/ 1150頂溫/ 152焦炭批重/t/批 13.60礦石批重/t/批 57.00批

5、料小塊焦/t/批2.001 事故發(fā)生過程2007年8月27日10：02，位于4號(hào)高爐上料主膠帶下部的1號(hào)中間礦斗支撐結(jié)構(gòu)槽鋼的焊口斷裂，致使?jié)M料礦斗下沉并且刮壞上料主膠帶，處于正常生產(chǎn)狀態(tài)的高爐被迫馬上出盡渣鐵，于10：50休風(fēng)進(jìn)行設(shè)備搶修處理。休風(fēng)前高爐處于正常生產(chǎn)狀態(tài)，具體生產(chǎn)操作數(shù)據(jù)見表1。經(jīng)過79h44min的設(shè)備搶修，恢復(fù)了高爐的上料功能，于8月30日18：34送風(fēng)恢復(fù)高爐生產(chǎn)。由于各種操作原因，該高爐的爐腹和爐腰環(huán)帶有多處冷卻壁水管根部被剪應(yīng)力破壞而漏水，在處理上料設(shè)備的同時(shí)也對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行徹底的堵漏補(bǔ)焊，并且做了打壓試漏。該高爐有30個(gè)風(fēng)口，3個(gè)鐵口，復(fù)風(fēng)時(shí)使用了13個(gè)風(fēng)口，基本上是

6、每個(gè)鐵口上方開4個(gè)風(fēng)口，但是在復(fù)風(fēng)過程中又吹開了6個(gè)風(fēng)口，以至實(shí)際復(fù)風(fēng)使用的風(fēng)口是19個(gè)，復(fù)風(fēng)風(fēng)量為2500m3/min。但是實(shí)際送風(fēng)的風(fēng)口還要多，事后檢查送風(fēng)的風(fēng)口個(gè)數(shù)達(dá)到23個(gè)。復(fù)風(fēng)1個(gè)h后開始鉆3號(hào)鐵口，雖然鐵口配備的是德國(guó)TMT液壓開口機(jī)，鉆打能力特別強(qiáng)，也經(jīng)過1個(gè)多h才鉆透鐵口深度，但是不但無(wú)鐵液和渣液從鐵口流出，而且也沒有爐缸煤氣噴出，鐵口孫連友，徐書剛：本鋼號(hào)高爐惡性爐涼及恢復(fù)5內(nèi)的爐缸焦炭也只呈現(xiàn)暗紅狀態(tài)。再換到1號(hào)出鐵場(chǎng)進(jìn)行鉆鐵口出鐵，也沒有渣鐵液流出，其鐵口內(nèi)部狀態(tài)與3號(hào)鐵口基本類似。在復(fù)風(fēng)后6個(gè)h，8月31日的1：30爐內(nèi)發(fā)生一次劇烈崩料，崩料后多數(shù)風(fēng)口涌渣無(wú)亮光，僅剩4

7、個(gè)有亮光風(fēng)口也看不清楚里面狀態(tài)。由此時(shí)刻，開始逐步減風(fēng)控制崩料，但是風(fēng)壓和全壓差卻出現(xiàn)隨風(fēng)量減少而升高的狀態(tài)，入爐風(fēng)量和風(fēng)壓已經(jīng)根本不匹配，具體數(shù)據(jù)見表 2。在此期間，3個(gè)鐵口都已經(jīng)燒入5m深以上，還是沒有任何渣鐵流出。大量的鐵液和渣液在爐缸內(nèi)排放不出來(lái)的同時(shí)，鐵口狀態(tài)越來(lái)越不好，根本沒有煤氣火從鐵口噴出，鐵口與風(fēng)口的氣、液通道完全被凍結(jié)。經(jīng)過對(duì)復(fù)風(fēng)后的風(fēng)量使用和焦炭燃燒量的物料計(jì)算，此時(shí)爐缸內(nèi)已經(jīng)熔煉出1000多t鐵水和300多t渣液。大量涼態(tài)渣鐵下沉不到鐵口區(qū)域，致使風(fēng)口開始在涼渣鐵浸泡下破損，已經(jīng)有6個(gè)風(fēng)口燒壞來(lái)水。本次休風(fēng)時(shí)整個(gè)高爐里都是正常生產(chǎn)狀態(tài)的重料，雖然在復(fù)風(fēng)后風(fēng)兩次加入凈焦7

8、00t，但是風(fēng)量使用不斷減少，所加凈焦沒有條件到達(dá)風(fēng)口前， 經(jīng)過逐步計(jì)算，凈焦距風(fēng)口還有300m3的空間距離。經(jīng)過不斷處理，共有7個(gè)風(fēng)口可以觀察到內(nèi)部，亮度越來(lái)越暗，風(fēng)口前看不到焦炭塊，僅能見到薄粥狀液體翻騰，所有可以看進(jìn)去的風(fēng)口都不斷掛渣脫落再掛渣。大量涼渣鐵排放不出來(lái)后果也只有一條路：達(dá)到一定渣鐵量后，上涌渣鐵燒壞風(fēng)口以及二套，大量渣鐵從風(fēng)口區(qū)域涌出，進(jìn)一步威脅到高爐風(fēng)口平面下的所有設(shè)備，使已經(jīng)產(chǎn)生的事故更加不可預(yù)測(cè)和控制。為了保障高爐的安全，于8月31日20：10再次休風(fēng)，事故休風(fēng)前累計(jì)送風(fēng)時(shí)間為25h36min，最多入爐風(fēng)量達(dá)到2500m3/min，爐缸內(nèi)存至少1000多t低溫鐵水和3

9、00多t涼態(tài)渣液。復(fù)風(fēng)時(shí)、崩料前和崩料后，以及再休風(fēng)時(shí)的具體數(shù)據(jù)見表2。操作參數(shù) 復(fù)風(fēng)時(shí)崩料前 崩料后 再休風(fēng)時(shí)表 2 復(fù)風(fēng)后各階段操作數(shù)據(jù)Tab.2 Each phase operation data after resume blowing熱風(fēng)壓力 爐頂壓力P 風(fēng)溫 頂溫 富氧 入爐風(fēng)量3/kPa /kPa /kPa / / /m3/min /m/min2500 140 15 129 1090 156 335 2400 139 15 123 1100 221 2000 178 15 165 1060 94 1050 146 11 135 1025 157 02 休風(fēng)采取的安全措施以及休風(fēng)操

10、作為了確保高爐的安全，在休風(fēng)前做了大量的安全準(zhǔn)備工作。風(fēng)口區(qū)域：臨時(shí)用耐火磚將風(fēng)口的鋼甲大套下部砌滿，再用大量河沙厚鋪在臨時(shí)砌筑層上，以防止一旦有渣鐵涌出燒壞大套、二套和水管等風(fēng)口區(qū)域的附件。風(fēng)口平臺(tái)：用耐火磚砌出渣鐵通道并且厚墊河沙，所有臨時(shí)通道出口端都導(dǎo)向鐵口處，以便一旦有渣鐵涌出可以流向鐵溝，并再由鐵溝再流向爐臺(tái)下的渣鐵罐。開口機(jī)和泥炮：先用鐵板擋好，再用有水炮泥配合耐火磚與沙袋全面糊嚴(yán)。在爐前和風(fēng)口平臺(tái)合適的位置上，還布置了多根高壓水槍。由于爐內(nèi)風(fēng)口區(qū)域存有1000多t涼態(tài)鐵液和300多t涼渣，休風(fēng)操作難度相當(dāng)大；既要將風(fēng)休下來(lái)，又要減小高爐風(fēng)口各層銅套燒損的機(jī)率，同時(shí)要避免渣鐵燒壞風(fēng)

11、口套涌出的可能性，或者是降低其涌出量。即便制止了渣鐵的涌出，還要盡可能減少向熱風(fēng)上直管灌入的渣鐵量，而且必須保證渣鐵不會(huì)將熱風(fēng)圍管灌死。唯一的安全操作方式，就是在設(shè)備容許條件下的最緩慢動(dòng)作，利用爐涼態(tài)勢(shì)使渣鐵液逐步的冷凝在風(fēng)口區(qū)域，減小液態(tài)渣鐵的破壞威力，每減一次風(fēng)量都完全是手動(dòng)微調(diào)風(fēng)閘。6本鋼技術(shù) 2008年第2期所有風(fēng)口前都布置人員看守，并且還必須保證一旦發(fā)生風(fēng)口涌出渣鐵，看守人員可以迅速安全的撤離。經(jīng)過1h10min的緩慢減風(fēng)，高爐的操作數(shù)據(jù)由表2數(shù)值降到了零數(shù)值，沒有發(fā)生風(fēng)口燒壞向外涌渣鐵事故，個(gè)別風(fēng)口上直管受熱發(fā)紅，經(jīng)過打水冷卻制止，也徹底冷凝了灌入的渣鐵液。接下來(lái)緊急工作是打開所有

12、風(fēng)口的窺孔，盡可能將還處于液態(tài)的涼渣鐵放出。由于休風(fēng)前做了充分的預(yù)防工作，雖然從爐臺(tái)上流下上百噸涼渣鐵液，但是沒有燒壞任何開口機(jī)、泥炮等其它爐前設(shè)備，所有流下渣鐵液都沿預(yù)留通道漫流進(jìn)入渣鐵罐中。鐵口進(jìn)行了兩次爆破，但是隨時(shí)間推移爐缸狀態(tài)越來(lái)越壞，鐵口內(nèi)完全形成了一個(gè)小隧道式的通道。本鋼4號(hào)高爐風(fēng)口中心線到鐵口中心線為4.2m，鐵口處爐缸壁厚2.4m，再加上冷卻壁和爐缸內(nèi)泥包，鐵口深度一般要高于3.2m，如此深的鐵口靠普通氧氣管燒，已經(jīng)沒有任何效果。為打通鐵口與風(fēng)口之間的焦炭空隙通道，工程技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，專門設(shè)計(jì)了一種空氣氧氣燃燒噴槍，插到鐵口已經(jīng)燒出的空洞內(nèi)，利用大量氧氣與爐缸熱焦炭燃燒

13、所放出熱能來(lái)熔化凝固渣鐵，而且3個(gè)鐵口都同時(shí)插上這種噴槍進(jìn)行爐缸焦炭燃燒。本次凍結(jié)恢復(fù)空氣氧氣燃燒噴槍在燒開鐵口起了很大作用，它在鐵口平面燃燒爐缸焦炭，對(duì)風(fēng)口沒有任何燒損威脅，而且熱量范圍非常集中，能短時(shí)間將鐵口和風(fēng)口之間的通道打開。第一根空氣氧氣燃燒噴槍于9月1日晚2100時(shí)插入1號(hào)鐵口，連續(xù)燒了27個(gè)h至9月3日4：拔槍燒鐵口，放出約400t4：56既燒開鐵口見鐵流，涼鐵液，由于鐵口通道已經(jīng)過大，致使鐵流近于失控而堵上鐵口。本次凍結(jié)處理過程中， 3個(gè)鐵口先后用了9根空氣氧氣燃燒噴槍，配合風(fēng)口燃燒的凈焦，打通了焦炭煤氣空隙通道。3 風(fēng)口處理與復(fù)風(fēng)準(zhǔn)備3.1 風(fēng)口狀況與搶修處理首先組織人力對(duì)所

14、有風(fēng)口進(jìn)行逐個(gè)檢查，有可能流出渣鐵的一定放出。30個(gè)風(fēng)口只有7個(gè)是真正在送風(fēng)時(shí)堵死沒有灌進(jìn)渣鐵，其余23個(gè)風(fēng)口都不同程度的灌了渣鐵，有9個(gè)風(fēng)口已經(jīng)灌到熱風(fēng)圍管根部，進(jìn)入熱風(fēng)圍管多少還無(wú)法勘察。用氧氣燒開3個(gè)風(fēng)口共流出約100t涼渣鐵，另有3個(gè)風(fēng)口燒壞漏水，3個(gè)風(fēng)口的二套被渣鐵液燒壞漏水。所有的灌渣鐵的風(fēng)口前都見不到焦炭存在，用氧氣燒進(jìn)500mm以上都是冷凝的渣鐵。經(jīng)過46h對(duì)部分風(fēng)口的搶修，更換了灌死的上下直管，燒透風(fēng)口內(nèi)部見到焦炭塊，摳凈熱風(fēng)圍管內(nèi)灌渣，使19個(gè)風(fēng)口具備了可以復(fù)風(fēng)的條件。經(jīng)過鉆孔勘察得知，熱風(fēng)圍管處的灌渣灌到熱風(fēng)出口支管組合磚高度，對(duì)馬上復(fù)風(fēng)沒有影響。還有11個(gè)風(fēng)口處于被渣鐵

15、灌死狀態(tài)，但是時(shí)間上已經(jīng)到了高爐條件容許的極限，于9月2日18：而且僅用1號(hào)鐵口上方的兩個(gè)風(fēng)10復(fù)風(fēng)恢復(fù)爐況，口送風(fēng)。3.2 鐵口處理與新技術(shù)采用鐵口一直用氧氣管深燒和上燒，而且還在1號(hào)4 高爐恢復(fù)過程的技術(shù)操作4.1 入爐風(fēng)量的控制由于本次是3000m3級(jí)別大高爐惡性爐涼處理，開始只用了2個(gè)風(fēng)口送風(fēng)。這個(gè)狀態(tài)下實(shí)際入爐風(fēng)量已經(jīng)無(wú)法控制，只能是將風(fēng)壓控制在100kPa左右，微調(diào)風(fēng)閘控制風(fēng)量逐步進(jìn)入高爐，風(fēng)口前的焦炭在被控制狀態(tài)下從燃燒變亮變白，再開始緩慢旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。還必須控制氧氣的使用，在送風(fēng)恢復(fù)的前階段，絕對(duì)不能使用氧氣來(lái)加快恢復(fù)進(jìn)程。第一步要求是保證送風(fēng)的風(fēng)口不被再熔化的涼渣鐵燒壞，采取的技

16、術(shù)措施是用時(shí)間換安全，雖然所使用的風(fēng)量比較少，但是由于沒有燒壞風(fēng)口或?qū)O連友，徐書剛：本鋼號(hào)高爐惡性爐涼及恢復(fù)7者是再次灌渣，恢復(fù)過程反而顯穩(wěn)定。送風(fēng)前就將空氣氧氣燃燒噴槍插入鐵口噴吹氧氣19h，送風(fēng)8h將1號(hào)鐵口燒通流出約400t涼鐵，出鐵過程的料柱下沉使凈焦進(jìn)入到風(fēng)口前，鐵口與風(fēng)口之間有了一定程度的改善。為加快恢復(fù)進(jìn)程，在風(fēng)口亮度達(dá)到明亮耀眼時(shí)開始富氧操作，富氧比例根據(jù)風(fēng)口狀態(tài)不斷調(diào)整，避免風(fēng)口受損的可能。經(jīng)過40個(gè)h的穩(wěn)步恢復(fù)，到9月4日10：00，送風(fēng)的風(fēng)口已經(jīng)達(dá)到了6個(gè)，而且所有送風(fēng)風(fēng)口前的物料都是凈焦，風(fēng)口亮度耀眼，鼓風(fēng)回旋區(qū)活躍。表3是恢復(fù)送風(fēng)過程中的操作數(shù)據(jù)。表 3 送風(fēng)40h的

17、操作數(shù)據(jù)Tab.3 Operation data of continue blowing in 40 hours熱風(fēng)壓力爐頂壓力P 風(fēng)溫 頂溫 富氧 操作參數(shù) 入爐風(fēng)量3/kPa /kPa /kPa / / /m3/min /m/min送風(fēng)時(shí) 70 100 0 100 650 90 0 40h 518 103 23 80 1041 107 100表 4 裝料負(fù)荷調(diào)整數(shù)據(jù)隨風(fēng)量的增加，爐前組織人員盡可能的將可以Tab.4 Adjusted data of batch捅開的風(fēng)口全部捅開，于9月7日17：2020：40，球團(tuán) R 小塊焦干焦比物料種類焦炭燒結(jié)/t/批 /t/批 /kg/t.Fe/t/

18、批/t/批再次休風(fēng)3h20min進(jìn)行第一步調(diào)整。事故前13.6047.509.50 1.23 2.00 385再送風(fēng)用了18個(gè)風(fēng)口，S180.1812m2，布復(fù)風(fēng)后13.7031.5011.50 1.12 2.00 507局也做了相應(yīng)的調(diào)整，隨爐溫上行不斷繼續(xù)開風(fēng)口，入爐風(fēng)量也不斷增加，至9月10日已經(jīng)基本進(jìn)入全風(fēng)狀態(tài)，于9月10日8：1023：40休風(fēng)16h30min，對(duì)設(shè)備、水系統(tǒng)等做了全面整修和處理，再送風(fēng)后高爐基本進(jìn)入到完全正常運(yùn)行狀態(tài)。 4.2 入爐料的匹配在設(shè)備事故處理完畢復(fù)風(fēng)時(shí)，對(duì)入爐料做了相應(yīng)的調(diào)整，先加了400t焦炭作為熱量補(bǔ)充來(lái)源，又減少了礦石批重調(diào)整負(fù)荷。至復(fù)風(fēng)后鐵口鉆開沒有渣鐵液流出，8月31日1：30又劇烈崩料一次，在上了8批帶負(fù)荷料后又補(bǔ)加了300t焦炭，到8月31日20：10再次休風(fēng)，僅再上6批料。