曹治民 陳智平 雷曉海 計 策

（陜西龍門鋼鐵有限公司煉鐵廠）

摘 要 龍鋼近年來發(fā)生過多起爐缸凍結(jié)事故，著重對4號高爐爐缸凍結(jié)事故進行了分析，重點介紹龍鋼處理爐缸凍結(jié)事故的措施，通過加強高爐操作，采取合理的操作制度，完善各類操作預案，杜絕事故發(fā)生。

關鍵詞 高爐 爐缸凍結(jié) 事故

1 引言

從2008年12月8日新2號高爐點火投料起，新的一輪設備更新和日益嚴格的環(huán)保要求下，龍鋼的八座小高爐（有效總?cè)莘e1749m³）相繼退役，完成了歷史使命。二座1280 m³高爐、兩座1880m3高爐相繼順利建成投產(chǎn)，龍鋼煉鐵高爐生產(chǎn)進入了一個新的里程碑。產(chǎn)量指標較前有了質(zhì)的飛躍，但隨之而來的生產(chǎn)、設備事故充分暴露出了技術力量的薄弱和操作經(jīng)驗的嚴重不足。3號、4號高爐爐缸凍結(jié)事故的發(fā)生最為典型，事故造成的損失是慘重的，教訓是深刻的。

2 爐缸凍結(jié)事故

2.1 事故概況

2013年3月23日夜班3時50分左右，4號爐7號風口小套燒損（工業(yè)水冷卻），大量焦炭噴出，高爐休風處理事故。24日送風恢復期間風口頻繁燒損，大量冷卻水進入爐缸，渣鐵放不出，最終形成爐缸凍結(jié)事故。4號高爐是2013年11月6日休風13日噴涂后恢復由于大量的反彈料沒有扒出，恢復期間急于求成，大量燒損風口小套和中套，加之發(fā)現(xiàn)不及時大量冷卻水進入爐缸, 形成事故。3號高爐2013年12月25日按計劃進行36小時檢修，恢復期間由于對原燃料的質(zhì)量嚴重下滑因素估計不足，恢復進程過快，爐缸熱量不足，滲液性差，渣鐵出不凈，用風過快，導致風口大量燒損，頻繁休風復風，最終造成爐缸凍結(jié)事故。

2.2 事故損失

三次事故共計燒損中小套55個，焦炭消耗 800余噸，氧管燒損15捆每次恢復都在10—15天時間，產(chǎn)量的影響和對上下道工序的影響是非常大的。龍鋼煉鐵人特別是高爐操作者心里都是沉甸甸的，各方壓力而至，痛定思痛，煉鐵廠領導班子多次組織各種形式的分析研討會，鼓勵大家暢所欲言，認真總結(jié)恢復過程中的不足，肯定長處。教訓是沉重的。做好總結(jié)，來日方長。

2.3 重點對4號高爐3月23日因養(yǎng)護小套燒開處理不當而造成的事故進行分析。

2.3.1 事故經(jīng)過

3月23日夜班3時50分（鐵后10分鐘左右），7號風口小套突然擊穿（工業(yè)水冷卻），大量焦炭噴出，形成事故。4時10分左右緊急休風處理，更換中套5個、小套5個；于24日中班22：40分開12個風口送風（南場），恢復期間爐溫低、渣鐵流動性差，送風恢復期間風口頻繁燒損，大量冷卻水進入爐缸，渣鐵放不出，最終形成爐缸凍結(jié)事故。渣鐵不能及時排出，導致25日白班10：05分，16號風口再次燒穿，焦炭、渣鐵噴出，高爐緊急休風，造成所有送風的風口（12個）全部灌死；更換送風裝置及風口后，于27日5：53分開14號風口送風，因渣鐵放不出，28日5：03分鐘第三次休風，燒通13、14號風口與鐵口之間通道，于29日20：50分開13、14號風口送風，恢復期間逐漸加風，共捅全15個風口；因北邊風口捅不開，于4月1日10：28分休風處理北邊堵死的風口，燒開后重新堵風口（北邊11個），于14：15分開南邊15個送風，根據(jù)恢復狀況逐漸加風捅風口，于3日白班9時所有風口全開，至3日中班爐況恢復正常。

2.3.2 事故原因

（1）7號風口小套2月25日漏水，長期通工業(yè)水冷卻養(yǎng)護（27天），未及時更換是造成此次風口噴焦炭事故的主要原因。

（2）7號小套擊穿后工長休風不果斷，造成大量焦炭噴出，燒壞短管、排氣管、水管閥門等設備，增加事故損失。

（3）一次休風后送風恢復過程渣鐵流動性差、出不凈，造成風口二次擊穿，大量冷卻水進入爐內(nèi)，是形成爐缸凍結(jié)的主要原因。

2.3.3 本次經(jīng)驗教訓

（1）針對漏水的風口套要加強監(jiān)護，嚴格控制水溫差＜8℃，同時養(yǎng)護的時間不宜超過5天，超出規(guī)定要求必須組織更換。

（2）處理非常爐況時，不得盲目樂觀，必須選擇合適的送風制度，控制合理冶強，增加出鐵次數(shù)，確保出凈渣鐵，防止爐況反復。

（3）提高高爐工長和當班調(diào)度主任應對突發(fā)事故的處理能力，要求必須在最短時間內(nèi)采取有效措施，減少事故損失。

（4）堵風口時必須堵嚴、堵好，杜絕送風后風口自動吹開延長了爐況的恢復進程。

3 爐缸凍結(jié)的原因

3.1 爐況失常

在很多情況下，由于原燃料質(zhì)量變差或基本操作制度不當引起高爐爐況失常。連續(xù)性的崩料、坐料，使大量未經(jīng)充分還原的爐料進入高爐下部，在進行直接還原時吸收大量熱量。如果此時減風、減輕負荷、加凈焦等措施不到位，就可能引起爐況大涼，甚至導致爐缸凍結(jié)。

有些高爐爐缸凍結(jié)起源于惡性管道。惡性管道發(fā)生時煤氣分布嚴重失常，其熱能、化學能不能得到有效利用，管道伴隨的崩料使大量生料降到高爐下部，使本來正常的爐溫驟然下降，可能引發(fā)爐缸凍結(jié)。

崩料、坐料，特別是發(fā)生在已經(jīng)爐涼時的崩料、坐料，一般伴有風口涌渣、灌渣。惡性管道伴隨的崩料，也常引發(fā)風口灌渣，甚至風口燒穿。無論風口燒穿或灌渣，特別是多個風口灌渣，必須休風處理，而爐缸凍結(jié)則往往發(fā)生在這種休風以后。

3.2 操作失誤

爐缸凍結(jié)的前奏是爐涼。高爐爐溫在一定范圍內(nèi)波動本來就是正?，F(xiàn)象，而導致爐缸凍結(jié)的爐涼則往往是由于操作不當引起的，即由爐涼而劇冷，最后到凍結(jié)。

龍鋼3號高爐爐缸凍結(jié)案例，是在原燃料質(zhì)量嚴重下滑的情況下未及時調(diào)整檢修計劃中休風料的組成引起的。更多的事故可歸結(jié)為工長操作經(jīng)驗不足，對爐溫走勢反向判斷，進行反向調(diào)劑。例如，在爐溫向涼的情況下反而采取降風溫、提負荷、撤煤量、加風量等措施，或調(diào)劑力度不當，使爐溫進一步向涼，甚至發(fā)展到劇冷、爐缸凍結(jié)。這就是所謂“小失誤引來大事故”。

當然還有“大失誤”引發(fā)的爐缸凍結(jié)，龍鋼老4號高爐(原205m3高爐)多年前曾發(fā)生過因裝料程序錯誤，礦石數(shù)量輸入錯誤拉壞爐頂天輪，導致爐缸凍結(jié)的嚴重事故。

高爐長期嚴重發(fā)展邊緣，長期低料線作業(yè)，往往引起爐涼乃至爐缸凍結(jié)，也值得警惕。

3.3 大量冷卻水漏入爐缸

向爐內(nèi)漏水的可能是冷卻壁，也可能是風口。在較長時間休風未對漏水的冷卻設備處理，龍鋼2005年450m³高爐在計劃檢修過程中由于沒有發(fā)現(xiàn)多塊冷卻板漏水，休風期間爐內(nèi)沒有熱源水蒸發(fā)量小，沒有壓力使漏水量加大。這一來大量水容易流入爐缸，使爐內(nèi)殘存的渣鐵冷凝，復風時打不開鐵口，形成爐缸凍結(jié)。

3.4 長期休風或封爐

即使沒有冷卻設備漏水，長期休風也是誘發(fā)爐缸凍結(jié)的常見原因。長期休風時爐內(nèi)沒有新的熱量產(chǎn)生，存料處于逐漸冷卻狀態(tài)，如果停爐或者封爐方案有誤，就可能在復風時發(fā)生爐缸凍結(jié)。這些失誤可能包括：

（1）休風料或封爐料中凈焦不足。

（2）復風后續(xù)爐料負荷過重。

（3）休風前渣鐵未出凈。

（4）休風期間風口未堵嚴，或爐殼開裂未處理，吸入空氣使爐內(nèi)焦炭燃燒。

3.5 設備事故誘發(fā)

如果開爐前試車不充分，常會造成頻發(fā)的設備事故，引起高爐較長時間的反復休風。由于開爐初期爐體各部門未經(jīng)充分預熱，這種情況下容易造成爐涼，甚至發(fā)展成爐缸凍結(jié)。

突然發(fā)生的、重大的設備事故，往往造成高爐緊急的、長期的休風。由于事先在配料、出鐵方面毫無準備，休風時還可能造成風口大面積灌渣，復風時很容易發(fā)生爐缸凍結(jié)。2008年龍鋼1280m3高爐上料溜槽鋼絲繩斷裂、煤氣總管拉裂移位，造成的長期休風，這兩個事故雖然尚未達到爐缸凍結(jié)的程度，實際上爐缸也已基本處于“凝結(jié)”狀態(tài)。

3.6 原燃料質(zhì)量惡化

原燃料質(zhì)量惡化，特別是焦炭強度、熱強度下降，或者堿金屬含量高，都會使爐內(nèi)料柱透氣性變壞，風量、風壓關系失常，引起崩料、懸料、管道等爐況失常的行程。如果處理不當，就會導致爐涼，嚴重時可能發(fā)展為爐缸凍結(jié)。

燒結(jié)礦強度惡化，焦炭、燒結(jié)礦篩分組成變差，也可能引起上述結(jié)果。焦炭中存在的堿金屬，對其強度其劣化作用，惡化高爐行程。

4 爐缸凍結(jié)事理故的處理

爐缸凍結(jié)事故處理的關鍵有兩點：一是熔化爐缸內(nèi)溫度低的渣鐵和爐料；二是將低溫的渣鐵從爐內(nèi)排出。

4.1 熔化渣鐵和冷料

4.1.1 加夠凈焦

爐缸凍結(jié)的根本原因是爐內(nèi)熱平衡失調(diào)，必須靠外加熱源才能使爐況起死回生。加凈焦的數(shù)量因爐缸凍結(jié)的程度而不同，但應足夠。凈焦之后的后續(xù)料，一般采取正常料間隔加凈焦的加料方法，直至接近正常負荷。負荷恢復正常的進度應根據(jù)爐涼程度、恢復順利情況以及風溫等條件確定。凈焦量的控制：

（1）及時，集中加焦量要大。

（2）中型高爐凈焦體積應為爐缸容積的2-3倍。

（3）大型高爐則為爐缸容積的1倍以上。

4.1.2 形成小冶煉區(qū)

積存在爐內(nèi)的焦炭，其燃燒所產(chǎn)生的熱量不足以熔化和加熱爐內(nèi)的冷料，必須從爐頂加入凈焦，凈焦到下風口帶，才能使爐內(nèi)的冷料順利熔化并加熱到從鐵口流出。因此，送風初期不應該打開多個風口，那會使大量冷料下到風口區(qū)，加劇爐涼。等待凈焦下降到風口區(qū)這段時間是處理爐缸凍結(jié)事故最困難，也是最關鍵的階段，要求操作者有足夠的信心和耐力。處理爐缸凍結(jié)時，開始開多少風口是成敗的關鍵環(huán)節(jié)。開風口數(shù)目一定要少，可視爐缸凍結(jié)的程度選用風口總數(shù)的1/10-2/10，一般是鐵口兩側(cè)的2至4個。這樣在送風后能在爐內(nèi)形成一個在冷料包圍中的小冶煉區(qū)域。其目的一是減少單位時間內(nèi)需要還原、熔化的冷的渣鐵，減小渣鐵排出的困難，二是減緩冷料的熔化速度，避免因冷料熔化過快，升溫速度低，拖長爐況恢復時間。加風條件必須有足夠的爐溫做基礎，必須在順行的前提下進行。

4.2 按單風口風量送風

處理爐缸凍結(jié)送風初期，應按單風口風量操作，即每個送風風口的風量與正常爐況時單個風口的風量大體相當。其優(yōu)點在于：單個風口的風速與正常爐況相當，可保持一定深度的風口回旋區(qū)，有利于活躍局部爐缸，擴展熔化區(qū)域。在爐況好轉(zhuǎn)增加風量時，也要遵循這一原則增加新開的風口。初始送風的風溫應采取熱風爐能達到的最高風溫，因為這時風量較低，向高爐的供熱仍然有限。

4.3 排出冷渣鐵

排出冷渣鐵是處理爐缸凍結(jié)事故最關鍵、最困難的工作。實際上，只要鐵口與風口能夠貫通，冷渣鐵能排出去，處理難度就小得多，不論是計劃的還是非計劃的長期休風，要盡最大可能出好最后一次鐵，做到大噴鐵口。長期休風的復風以前，不論爐內(nèi)積存多少渣鐵，都應盡量挖出鐵口周圍幾個風口下面的焦炭和冷凝物，填以新的焦炭。但是大型高爐鐵口與風口之間距離大，挖空很難，但盡可能多挖一些。

4.4 慢捅風口

送風風口與正式鐵口貫通，鐵口能流出渣鐵，標志爐缸凍結(jié)最困難的時期已經(jīng)過去，此后轉(zhuǎn)入擴大戰(zhàn)果，全面恢復路況階段。但是，這個階段最容易犯的錯誤和最忌諱的是急性，捅風口過早、過快。這會導致路況恢復工作返工，延長處理時間。這個階段爐缸熱量不足，大量冷料下來后爐溫向涼，甚至重新造成凝結(jié)，使渣鐵排出不順。因此，捅開風口應遵循以下3條原則：

（1）送風的風口明亮、活躍，并已持續(xù)一段時間，使相鄰的風口有時間加熱。

（2）鐵口出鐵、出渣正常。

（3）每次增開風口最多2個，即在已開風口兩側(cè)一邊一個。不可多開風口，也不可與已開風口相隔捅開風口。如遇到相鄰的風口捅不開，必須捅隔開的風口時，捅開風口的時間間隔要拖長一些。

（4）每次捅風口前都要測量新開風口的水溫差，水溫差趨于正常后方可開相鄰風口。

4.5 加強爐前工作

處理爐缸凍結(jié)時，爐前工作負擔很重，主溝也隨時需要清理，因此必須準備充足的人員。打開鐵口初期，一般渣鐵不多，流動性差，需要制作臨時撇渣器，以避免渣鐵不分的冶煉產(chǎn)物凝死撇渣器。

4.6 長期休風時閉小冷卻水

在長期休風過程中要閉小冷卻水，一般可在休風后逐漸減少爐體冷卻水，兩天后停泵。軟水在及時補水的前提下保持自循環(huán)狀態(tài)，風口改工業(yè)水保持自循環(huán)狀態(tài)。

4.7 恢復正常

一旦鐵口能夠正常出鐵，工作風口占到總數(shù)的90%以上，爐缸凍結(jié)處理即告圓滿完成。此后的工作轉(zhuǎn)入調(diào)整負荷、恢復噴煤、調(diào)整爐溫等操作，以逐步恢復路況順行。如果爐缸凍結(jié)處理過程沒有反復，一般情況下從處理開始到基本正常大約需要1周時間。隨著高爐容積的大小和凍結(jié)程度不同，爐缸凍結(jié)的處理時間可能有一些差異。

4.8 爐缸凍結(jié)事故處理小結(jié)

爐缸凍結(jié)事故的處理有時相當困難，特別是在等待焦炭下達、風口涌渣、鐵口也燒不開的情況下。這時需要操作者有足夠的耐心、信心和毅力，相信按照正確的方法一定能處理好。在恢復過程中切忌急躁，開風口、加負荷、加風量、恢復噴煤等操作都要循序漸進，避免返工，避免欲速而不達。

5 事故整改措施落實

5.1 高爐事故狀況下的減風操作（一般事故狀態(tài)下，高爐工長患得患失操作不夠果斷是誘發(fā)重大事故的關鍵）

5.1.1 原則：龍鋼高爐在事故狀況下需要緊急減風操作，在降低高爐事故損失的情況下，也要兼故風機、煤氣系統(tǒng)的安全。

5.1.2 高爐工長減風及放風操作規(guī)定

5.2 高爐事故狀況下的減風操作

原則：高爐在事故狀況下需要緊急減風操作，在降低高爐事故損失的情況下，也要兼故風機、煤氣系統(tǒng)的安全。

6 結(jié)語

6.1 龍鋼煉鐵廠完善各類預案(煉鐵廠隨后整理各類預案12個)，并組織所有高爐操作和管理人員學習，提高操作人員應對事故的能力，各類事故大幅降低。

6.2每天組織爐況分析會，確定操作參數(shù)，控制好上下限，保證爐況久穩(wěn)長順。

6.3 原燃料條件豪無起色，指標下滑。認真研究目前原料條件下高爐最優(yōu)指標，操作參數(shù)，防止事故是當前煉鐵頭等大事。

7 參考文獻

[1] 張壽榮,于仲潔編著.高爐失常與事故處理[M].北京：冶金工業(yè)出版社.2012年1月.

[2] 徐矩良,劉琦著.高爐事故處理一百例[M].北京：冶金工業(yè)出版社.1986年.

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[4] 胡燮泉,凌紹業(yè). 中小高爐實用操作技術[M].北京：冶金工業(yè)出版社.1993年4月.