曹治民 陳智平 雷曉海 計(jì) 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(duì)4號(hào)高爐爐缸凍結(jié)事故進(jìn)行了分析，重點(diǎn)介紹龍鋼處理爐缸凍結(jié)事故的措施，通過加強(qiáng)高爐操作，采取合理的操作制度，完善各類操作預(yù)案，杜絕事故發(fā)生。

關(guān)鍵詞 高爐 爐缸凍結(jié) 事故

1 引言

從2008年12月8日新2號(hào)高爐點(diǎn)火投料起，新的一輪設(shè)備更新和日益嚴(yán)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(jìn)入了一個(gè)新的里程碑。產(chǎn)量指標(biāo)較前有了質(zhì)的飛躍，但隨之而來的生產(chǎn)、設(shè)備事故充分暴露出了技術(shù)力量的薄弱和操作經(jīng)驗(yàn)的嚴(yán)重不足。3號(hào)、4號(hào)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(xùn)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(shí)50分左右，4號(hào)爐7號(hào)風(fēng)口小套燒損（工業(yè)水冷卻），大量焦炭噴出，高爐休風(fēng)處理事故。24日送風(fēng)恢復(fù)期間風(fēng)口頻繁燒損，大量冷卻水進(jìn)入爐缸，渣鐵放不出，最終形成爐缸凍結(jié)事故。4號(hào)高爐是2013年11月6日休風(fēng)13日噴涂后恢復(fù)由于大量的反彈料沒有扒出，恢復(fù)期間急于求成，大量燒損風(fēng)口小套和中套，加之發(fā)現(xiàn)不及時(shí)大量冷卻水進(jìn)入爐缸, 形成事故。3號(hào)高爐2013年12月25日按計(jì)劃進(jìn)行36小時(shí)檢修，恢復(fù)期間由于對(duì)原燃料的質(zhì)量嚴(yán)重下滑因素估計(jì)不足，恢復(fù)進(jìn)程過快，爐缸熱量不足，滲液性差，渣鐵出不凈，用風(fēng)過快，導(dǎo)致風(fēng)口大量燒損，頻繁休風(fēng)復(fù)風(fēng)，最終造成爐缸凍結(jié)事故。

2.2 事故損失

三次事故共計(jì)燒損中小套55個(gè)，焦炭消耗 800余噸，氧管燒損15捆每次恢復(fù)都在10—15天時(shí)間，產(chǎn)量的影響和對(duì)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(lǐng)導(dǎo)班子多次組織各種形式的分析研討會(huì)，鼓勵(lì)大家暢所欲言，認(rèn)真總結(jié)恢復(fù)過程中的不足，肯定長(zhǎng)處。教訓(xùn)是沉重的。做好總結(jié)，來日方長(zhǎng)。

2.3 重點(diǎn)對(duì)4號(hào)高爐3月23日因養(yǎng)護(hù)小套燒開處理不當(dāng)而造成的事故進(jìn)行分析。

2.3.1 事故經(jīng)過

3月23日夜班3時(shí)50分（鐵后10分鐘左右），7號(hào)風(fēng)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(shí)10分左右緊急休風(fēng)處理，更換中套5個(gè)、小套5個(gè)；于24日中班22：40分開12個(gè)風(fēng)口送風(fēng)（南場(chǎng)），恢復(fù)期間爐溫低、渣鐵流動(dòng)性差，送風(fēng)恢復(fù)期間風(fēng)口頻繁燒損，大量冷卻水進(jìn)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(shí)排出，導(dǎo)致25日白班10：05分，16號(hào)風(fēng)口再次燒穿，焦炭、渣鐵噴出，高爐緊急休風(fēng)，造成所有送風(fēng)的風(fēng)口（12個(gè)）全部灌死；更換送風(fēng)裝置及風(fēng)口后，于27日5：53分開14號(hào)風(fēng)口送風(fēng)，因渣鐵放不出，28日5：03分鐘第三次休風(fēng)，燒通13、14號(hào)風(fēng)口與鐵口之間通道，于29日20：50分開13、14號(hào)風(fēng)口送風(fēng)，恢復(fù)期間逐漸加風(fēng)，共捅全15個(gè)風(fēng)口；因北邊風(fēng)口捅不開，于4月1日10：28分休風(fēng)處理北邊堵死的風(fēng)口，燒開后重新堵風(fēng)口（北邊11個(gè)），于14：15分開南邊15個(gè)送風(fēng)，根據(jù)恢復(fù)狀況逐漸加風(fēng)捅風(fēng)口，于3日白班9時(shí)所有風(fēng)口全開，至3日中班爐況恢復(fù)正常。

2.3.2 事故原因

（1）7號(hào)風(fēng)口小套2月25日漏水，長(zhǎng)期通工業(yè)水冷卻養(yǎng)護(hù)（27天），未及時(shí)更換是造成此次風(fēng)口噴焦炭事故的主要原因。

（2）7號(hào)小套擊穿后工長(zhǎng)休風(fēng)不果斷，造成大量焦炭噴出，燒壞短管、排氣管、水管閥門等設(shè)備，增加事故損失。

（3）一次休風(fēng)后送風(fēng)恢復(fù)過程渣鐵流動(dòng)性差、出不凈，造成風(fēng)口二次擊穿，大量冷卻水進(jìn)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(yàn)教訓(xùn)

（1）針對(duì)漏水的風(fēng)口套要加強(qiáng)監(jiān)護(hù)，嚴(yán)格控制水溫差＜8℃，同時(shí)養(yǎng)護(hù)的時(shí)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(shí)，不得盲目樂觀，必須選擇合適的送風(fēng)制度，控制合理冶強(qiáng)，增加出鐵次數(shù)，確保出凈渣鐵，防止?fàn)t況反復(fù)。

（3）提高高爐工長(zhǎng)和當(dāng)班調(diào)度主任應(yīng)對(duì)突發(fā)事故的處理能力，要求必須在最短時(shí)間內(nèi)采取有效措施，減少事故損失。

（4）堵風(fēng)口時(shí)必須堵嚴(yán)、堵好，杜絕送風(fēng)后風(fēng)口自動(dòng)吹開延長(zhǎng)了爐況的恢復(fù)進(jìn)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(dāng)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(jìn)入高爐下部，在進(jìn)行直接還原時(shí)吸收大量熱量。如果此時(shí)減風(fēng)、減輕負(fù)荷、加凈焦等措施不到位，就可能引起爐況大涼，甚至導(dǎo)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(shí)煤氣分布嚴(yán)重失常，其熱能、化學(xué)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(shí)的崩料、坐料，一般伴有風(fēng)口涌渣、灌渣。惡性管道伴隨的崩料，也常引發(fā)風(fēng)口灌渣，甚至風(fēng)口燒穿。無論風(fēng)口燒穿或灌渣，特別是多個(gè)風(fēng)口灌渣，必須休風(fēng)處理，而爐缸凍結(jié)則往往發(fā)生在這種休風(fēng)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(dòng)本來就是正?，F(xiàn)象，而導(dǎo)致爐缸凍結(jié)的爐涼則往往是由于操作不當(dāng)引起的，即由爐涼而劇冷，最后到凍結(jié)。

龍鋼3號(hào)高爐爐缸凍結(jié)案例，是在原燃料質(zhì)量嚴(yán)重下滑的情況下未及時(shí)調(diào)整檢修計(jì)劃中休風(fēng)料的組成引起的。更多的事故可歸結(jié)為工長(zhǎng)操作經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)爐溫走勢(shì)反向判斷，進(jìn)行反向調(diào)劑。例如，在爐溫向涼的情況下反而采取降風(fēng)溫、提負(fù)荷、撤煤量、加風(fēng)量等措施，或調(diào)劑力度不當(dāng)，使?fàn)t溫進(jìn)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(dāng)然還有“大失誤”引發(fā)的爐缸凍結(jié)，龍鋼老4號(hào)高爐(原205m3高爐)多年前曾發(fā)生過因裝料程序錯(cuò)誤，礦石數(shù)量輸入錯(cuò)誤拉壞爐頂天輪，導(dǎo)致爐缸凍結(jié)的嚴(yán)重事故。

高爐長(zhǎng)期嚴(yán)重發(fā)展邊緣，長(zhǎng)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(fēng)口。在較長(zhǎng)時(shí)間休風(fēng)未對(duì)漏水的冷卻設(shè)備處理，龍鋼2005年450m³高爐在計(jì)劃?rùn)z修過程中由于沒有發(fā)現(xiàn)多塊冷卻板漏水，休風(fēng)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?fàn)t內(nèi)殘存的渣鐵冷凝，復(fù)風(fēng)時(shí)打不開鐵口，形成爐缸凍結(jié)。

3.4 長(zhǎng)期休風(fēng)或封爐

即使沒有冷卻設(shè)備漏水，長(zhǎng)期休風(fēng)也是誘發(fā)爐缸凍結(jié)的常見原因。長(zhǎng)期休風(fēng)時(shí)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(fù)風(fēng)時(shí)發(fā)生爐缸凍結(jié)。這些失誤可能包括：

（1）休風(fēng)料或封爐料中凈焦不足。

（2）復(fù)風(fēng)后續(xù)爐料負(fù)荷過重。

（3）休風(fēng)前渣鐵未出凈。

（4）休風(fēng)期間風(fēng)口未堵嚴(yán)，或爐殼開裂未處理，吸入空氣使?fàn)t內(nèi)焦炭燃燒。

3.5 設(shè)備事故誘發(fā)

如果開爐前試車不充分，常會(huì)造成頻發(fā)的設(shè)備事故，引起高爐較長(zhǎng)時(shí)間的反復(fù)休風(fēng)。由于開爐初期爐體各部門未經(jīng)充分預(yù)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(shè)備事故，往往造成高爐緊急的、長(zhǎng)期的休風(fēng)。由于事先在配料、出鐵方面毫無準(zhǔn)備，休風(fēng)時(shí)還可能造成風(fēng)口大面積灌渣，復(fù)風(fēng)時(shí)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(zhǎng)期休風(fēng)，這兩個(gè)事故雖然尚未達(dá)到爐缸凍結(jié)的程度，實(shí)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(qiáng)度、熱強(qiáng)度下降，或者堿金屬含量高，都會(huì)使?fàn)t內(nèi)料柱透氣性變壞，風(fēng)量、風(fēng)壓關(guān)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(dāng)，就會(huì)導(dǎo)致爐涼，嚴(yán)重時(shí)可能發(fā)展為爐缸凍結(jié)。

燒結(jié)礦強(qiáng)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(duì)其強(qiáng)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(guān)鍵有兩點(diǎn)：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?fàn)t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(yīng)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(fù)荷。負(fù)荷恢復(fù)正常的進(jìn)度應(yīng)根據(jù)爐涼程度、恢復(fù)順利情況以及風(fēng)溫等條件確定。凈焦量的控制：

（1）及時(shí)，集中加焦量要大。

（2）中型高爐凈焦體積應(yīng)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(fēng)口帶，才能使?fàn)t內(nèi)的冷料順利熔化并加熱到從鐵口流出。因此，送風(fēng)初期不應(yīng)該打開多個(gè)風(fēng)口，那會(huì)使大量冷料下到風(fēng)口區(qū)，加劇爐涼。等待凈焦下降到風(fēng)口區(qū)這段時(shí)間是處理爐缸凍結(jié)事故最困難，也是最關(guān)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(shí)，開始開多少風(fēng)口是成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。開風(fēng)口數(shù)目一定要少，可視爐缸凍結(jié)的程度選用風(fēng)口總數(shù)的1/10-2/10，一般是鐵口兩側(cè)的2至4個(gè)。這樣在送風(fēng)后能在爐內(nèi)形成一個(gè)在冷料包圍中的小冶煉區(qū)域。其目的一是減少單位時(shí)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(zhǎng)爐況恢復(fù)時(shí)間。加風(fēng)條件必須有足夠的爐溫做基礎(chǔ)，必須在順行的前提下進(jìn)行。

4.2 按單風(fēng)口風(fēng)量送風(fēng)

處理爐缸凍結(jié)送風(fēng)初期，應(yīng)按單風(fēng)口風(fēng)量操作，即每個(gè)送風(fēng)風(fēng)口的風(fēng)量與正常爐況時(shí)單個(gè)風(fēng)口的風(fēng)量大體相當(dāng)。其優(yōu)點(diǎn)在于：?jiǎn)蝹€(gè)風(fēng)口的風(fēng)速與正常爐況相當(dāng)，可保持一定深度的風(fēng)口回旋區(qū)，有利于活躍局部爐缸，擴(kuò)展熔化區(qū)域。在爐況好轉(zhuǎn)增加風(fēng)量時(shí)，也要遵循這一原則增加新開的風(fēng)口。初始送風(fēng)的風(fēng)溫應(yīng)采取熱風(fēng)爐能達(dá)到的最高風(fēng)溫，因?yàn)檫@時(shí)風(fēng)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(guān)鍵、最困難的工作。實(shí)際上，只要鐵口與風(fēng)口能夠貫通，冷渣鐵能排出去，處理難度就小得多，不論是計(jì)劃的還是非計(jì)劃的長(zhǎng)期休風(fēng)，要盡最大可能出好最后一次鐵，做到大噴鐵口。長(zhǎng)期休風(fēng)的復(fù)風(fēng)以前，不論爐內(nèi)積存多少渣鐵，都應(yīng)盡量挖出鐵口周圍幾個(gè)風(fēng)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(fēng)口之間距離大，挖空很難，但盡可能多挖一些。

4.4 慢捅風(fēng)口

送風(fēng)風(fēng)口與正式鐵口貫通，鐵口能流出渣鐵，標(biāo)志爐缸凍結(jié)最困難的時(shí)期已經(jīng)過去，此后轉(zhuǎn)入擴(kuò)大戰(zhàn)果，全面恢復(fù)路況階段。但是，這個(gè)階段最容易犯的錯(cuò)誤和最忌諱的是急性，捅風(fēng)口過早、過快。這會(huì)導(dǎo)致路況恢復(fù)工作返工，延長(zhǎng)處理時(shí)間。這個(gè)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(fēng)口應(yīng)遵循以下3條原則：

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

（2）鐵口出鐵、出渣正常。

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

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

4.5 加強(qiáng)爐前工作

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

4.6 長(zhǎng)期休風(fēng)時(shí)閉小冷卻水

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

4.7 恢復(fù)正常

一旦鐵口能夠正常出鐵，工作風(fēng)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(fù)荷、恢復(fù)噴煤、調(diào)整爐溫等操作，以逐步恢復(fù)路況順行。如果爐缸凍結(jié)處理過程沒有反復(fù)，一般情況下從處理開始到基本正常大約需要1周時(shí)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(shí)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(shí)相當(dāng)困難，特別是在等待焦炭下達(dá)、風(fēng)口涌渣、鐵口也燒不開的情況下。這時(shí)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(fù)過程中切忌急躁，開風(fēng)口、加負(fù)荷、加風(fēng)量、恢復(fù)噴煤等操作都要循序漸進(jìn)，避免返工，避免欲速而不達(dá)。

5 事故整改措施落實(shí)

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

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

5.1.2 高爐工長(zhǎng)減風(fēng)及放風(fēng)操作規(guī)定

5.2 高爐事故狀況下的減風(fēng)操作

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

6 結(jié)語(yǔ)

6.1 龍鋼煉鐵廠完善各類預(yù)案(煉鐵廠隨后整理各類預(yù)案12個(gè))，并組織所有高爐操作和管理人員學(xué)習(xí)，提高操作人員應(yīng)對(duì)事故的能力，各類事故大幅降低。

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

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

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