張勁松，王玉全，陳洪曼，鞠秀峰

(通化鋼鐵股份有限公司)

摘 要：對通鋼7號高爐熱風爐燒穿事故的處理進行了總結。通過分析燒穿原因，采取了吊模澆筑的方法快速恢復燒穿部位，并提出了今后預防措施，保障了高爐的安全運行。

關 鍵 詞：大型高爐；熱風爐；燒穿事故

通鋼7號高爐(2680m3)熱風爐是改進頂燃式熱風爐，于2007年9月投入使用，風溫最高使用到1230℃。2009年2月21日，1號熱風爐熱風出口處吹開，導致高爐緊急放風，使用其他2座熱風爐送風。通過處理與日后的維護，總結經驗，做到提前預防，定時檢修，再沒出現熱風爐燒穿事故，確保了熱風爐安全運行。

1 熱風爐主要設計參數及風溫使用情況

7號高爐熱風爐設計使用壽命30年，設計參數見表1，風溫使用情況見表2。

2 熱風爐燒穿事故

2009年2月21日05：55，1號熱風爐正常送風，熱風出口加強板下方溫度320℃，熱風管道補償器280℃。06：50，點檢時發(fā)現1號熱風閥靠熱風爐側方向有火星噴射物飛出，值班室人員馬上進行放風操作。檢查后確認1號熱風出口部位燒穿，之后換2號熱風爐送風。07：03換爐操作完畢，關閉1號冷風閥，同時強制電磁閥將1號熱風閥關閉(線路燒壞)，高爐回風繼續(xù)生產。之后發(fā)現，1號熱風爐熱風出口處球拱部分爐皮燒穿1600mm×800mm，熱風短管燒穿1100mm×700mm，熱風出口部位同面積耐火磚吹落至熱風爐平臺，形成同面積的窟窿。從形成的缺口觀察爐內，熱風出口管道部分內環(huán)工作面高鋁磚RDL—75向爐內傾斜，并呈橢圓狀變形，與外環(huán)硅磚半圓拱脫離，出現約100mm縫隙，硅磚半圓拱未發(fā)生變形(如圖1所示)。

3 產生的原因

(1)經核對施工圖紙，熱風出口爐墻所在部位環(huán)旋寬度為642．5mm，其下部向爐外方向分別縮進約64．5mm和128mm，兩個共計退回約192．5mm，環(huán)旋受墻面支撐的受力面為450mm左右。因此，該環(huán)旋向爐內懸挑出部分下部支撐不穩(wěn)(熱風出口結構如圖2所示)。

(2)熱風爐拱頂縮口段大墻拱腳標高與熱風出口中心標高相同，也就是熱風出口上半環(huán)包含在熱風爐拱頂大墻內，使該環(huán)旋起到了支撐上部拱頂的作用，環(huán)旋承受來自拱頂大墻的偏心力。由于該環(huán)旋直徑1960mm，受下部支撐的有效環(huán)寬450mm，拱厚230mm，在頂部受力的作用下易產生失穩(wěn)現象。

(3)沉降縫爐內一側墻寬450mm，硅磚長期在高溫、高壓和送熱風、進冷風的生產環(huán)境下工作。爐墻由于熱脹冷縮始終處于微動狀態(tài)，導致熱風出口環(huán)旋也隨爐墻微動，在長期高溫荷重狀態(tài)下產生變形。

(4)由于熱風爐墻體與拱頂各口與送風管道各三岔口除長期承受高溫高壓作用外，還要承受由于氣流收縮、擴張和轉向所產生的沖擊和振動作用，因此《高爐煉鐵設計規(guī)范》要求熱風爐工作層應采用致密性耐火材料，在熱風爐各口區(qū)域采用組合磚。7號高爐熱風出口沒有設計組合磚而采用環(huán)旋的方式砌筑，環(huán)旋周圍采用切磚的方式進行找平，有可能環(huán)旋圓周切的磚受應力影響導致碎裂，出現環(huán)旋縱向位移，變成橢圓形狀，導致出現裂縫。這就是由于設計不合理，砌筑上沒有處理好環(huán)旋周圍的砌磚導致。通過分析，以上條件是該環(huán)旋產生變形失穩(wěn)的原因。該環(huán)旋向爐內傾斜，造成該處膨脹縫擴大，保溫層相當減少，造成爐皮過熱，隨著膨脹縫擴大的加劇，瞬間造成爐皮燒穿。

4 處理過程

發(fā)生燒穿事故后，經過研究決定采用吊模澆筑的方式，以最快的速度恢復燒穿部位。采取經過1天多的清理和修整，22日19：00，開始支設吊模。此時，爐內溫度900℃，筑爐公司用強制攪拌機按耐火材料廠家要求進行澆注施工。23：00澆注完畢，共用料8t，將熱風出口部位全部堵上。同時，設置排氣孔及灌漿孔13個，正常排氣24h，直到沒有蒸汽排出時關閉閥門，之后進行灌漿。25日23：00，對熱風出口周邊爐殼高壓灌漿，共使用灌漿料2t。期間，1號熱風爐2個煙道閥及1個廢氣閥一直處于開啟狀態(tài)，熱風爐內拱頂溫度為700℃。

車間根據耐火材料的性質及熱風爐的狀況，制訂了嚴格的送風方案。26日07：00，按每小時30℃升溫至850℃，恒溫10h；之后，燒爐至1100℃燜爐。27日18：18，配送1號熱風爐，送風溫度938℃。28日，送風溫度達990℃。此時測量爐皮鋼板溫度為60~70℃，事故搶修圓滿結束。

5 預防措施

堅持爐殼加強日常對爐皮測溫，每班在每座熱風爐送風前，進行爐皮測溫并記錄歸檔，對于異常情況要及時匯報。安裝固定和不固定的測溫裝置，進行實時監(jiān)控。當溫度接近或大于200℃時，要在高溫處打N2進行冷卻，然后測溫，控制不住立即上報進行休風處理。安裝攝像儀，專門用于監(jiān)視3個熱風爐短管與爐皮結合部位，以便在熱風爐送風時可以在室內進行實時監(jiān)控。定期或利用休風機會對熱風爐管道、熱風短管、熱風管道等高溫的地方進行灌漿處理，確保爐殼表皮溫度控制在120℃以內。各熱風出口已經安裝了應急的打水裝置，同時制訂7號高爐熱風爐安全點檢措施，強化管理，避免事故。

6 維護實例

2009年8月11日，2號熱風爐熱風出口與熱風主管三岔口處入孔高溫達到200℃，加大N2量冷卻爐殼溫度，但仍有上升趨勢，組織休風8小時20分處理；10月15日，利用年休機會對1號熱風閥后熱風主管三岔口上部高溫部位進行了鉆孔檢查，發(fā)現了掉磚問題，尺寸大小900mm×1100mm；12月23日，利用休風機會對3號熱風閥后熱風主管三岔口高溫部位進行了檢查，發(fā)現了同樣的掉磚問題，尺寸大小900mm×1100mm。針對3個三岔口處出現的問題，采用挖補支模搗磷酸鹽綜合澆注料的方式，對薄弱部位及爐殼外表溫度點大于200℃的部位進行開孔灌漿處理。截止到2011年10月，熱風送風系統(tǒng)共計栽灌漿孔231個，累計灌漿40多t，高溫現象得以控制，避免了事故狀態(tài)的休風。

2011年10月9日，利川年休時間，對1號熱風爐熱風出口，1、2、3號熱風爐三岔口進行了冷態(tài)澆筑，風溫提高到1180℃。通過處理，所處理部位至今沒有出現高溫的現象。

7 結語

(1)設計上應從結構上考慮：①熱風爐各出口磚應能夠自鎖，熱風出口組合磚通常設計為自鎖結構，防止熱風支管砌磚向爐內移動，組合磚中間設置滑動縫以適應熱風爐大墻不同砌體的膨脹移位。7號高爐的熱風出口只采用了寬140mm的楔形磚作為楦磚，沒有自鎖結構，導致內傾。②為適應高溫、高壓、強化冶煉和長壽的需要，熱風爐和熱風管道等部位的開口部和孔洞多采用組合磚結構。因為組合磚單體尺寸較大，采用花瓣形異型磚結構強度高且穩(wěn)定性好，單體質量和組裝、砌筑質量有保證。③熱風出口應設立在大墻的垂直段，避免管道承受來自拱頂的壓力。④熱風總管與支管三岔口管徑差異應適當增加，防止結合部位過于平坦，提高組合磚自鎖能力，提高砌體穩(wěn)定性，確保三岔口結合部位的強度。

(2)從高風溫對輸送管道系統(tǒng)要求考慮：采用大拉桿配合合理的管道支架，多角度考慮應力的變化；還要考慮頂燃式熱風爐的熱風出口位于熱風爐溫度最高區(qū)且直徑最大的部位，其工作時的徑向熱膨脹對管道系統(tǒng)的影響也是最明顯的。7號高爐在熱風出口與熱風總管之間就沒有束縛的大拉桿。

(3)適當采用不固定的測溫裝置可以靈活掌握溫度高的危險部位，哪一個位置溫度高，就將測溫裝置防在哪，隨時掌握溫度變化趨勢。當爐殼溫度超過200℃時，打N2維持并計劃進行檢修是可以避免突發(fā)性的事故，保證高爐安全生產。

(4)開始有溫度高的部位也考慮包箱灌漿或背水箱冷卻，但是考慮做完后無法檢查，形成二層格的狀態(tài)隱患更大，所以快速處理挖補更可靠。如果在澆注料與爐殼之間貼1層耐火纖維氈，則爐殼溫度會進一步下降。有關熱風爐管道整體澆注達到高風溫，能否保一代爐齡還有待驗證。

(5)由于送風系統(tǒng)問題，目前滿足安全生產，但是風溫仍未達到設計要求，還要進一步研究提高。