萊鋼3 200 m3高爐溜槽變形事故的處理

弭希雨

(萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼煉鐵廠，山東 萊蕪 271104)

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萊鋼3 200 m3高爐溜槽變形事故的處理

弭希雨

(萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼煉鐵廠，山東 萊蕪 271104)

作為無料鐘爐頂最重要部件之一的旋轉(zhuǎn)布料溜槽，擔(dān)負(fù)著直接向爐內(nèi)布料的任務(wù)。在無料鐘爐頂高爐生產(chǎn)中，溜槽變形、磨漏等事故屢見不鮮。一旦溜槽出現(xiàn)破損、脫落等狀況，必然會影響或打亂爐內(nèi)布料規(guī)律，最終導(dǎo)致煤氣流分布失常，爐況出現(xiàn)波動。如果處理不及時或不得當(dāng)，將影響高爐正常生產(chǎn)，嚴(yán)重時會造成爐涼，甚至爐缸凍結(jié)。對萊鋼3200m3高爐布料溜槽變形導(dǎo)致爐況波動的原因進(jìn)行了分析，并對處理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)，研究了溜槽變形時的爐內(nèi)狀態(tài)、判斷準(zhǔn)則以及處理方法，做到早發(fā)現(xiàn)、早處理，避免爐況波動。

高爐；溜槽；變形

萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼煉鐵廠(以下簡稱萊鋼)3 200m3高爐于2010年3月16日開爐投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了48h全風(fēng)、3d噴煤和4d達(dá)產(chǎn)的高效業(yè)績，并順利實(shí)現(xiàn)了月達(dá)產(chǎn)。萊鋼3 200m3高爐采用了先進(jìn)的工藝技術(shù)和設(shè)備，包括：俄羅斯卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐；煤氣處理全干法布袋除塵；環(huán)保型INBA法渣處理系統(tǒng)；爐體采用薄壁爐襯，高爐冷卻壁7～12段采用銅冷卻壁，13～17段為鑄鐵冷卻壁，軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)冷卻；爐缸配備了俄羅斯的高爐爐底和爐缸燒蝕狀況自動監(jiān)測與自動報警系統(tǒng)；爐頂采用盧森堡PW串罐式無料鐘技術(shù)。

隨著煉鐵技術(shù)的發(fā)展，無料鐘爐頂因布料方式靈活、易于維護(hù)和適合高頂壓操作等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。作為無料鐘爐頂最重要部件之一的旋轉(zhuǎn)布料溜槽，擔(dān)負(fù)著直接向爐內(nèi)布料的任務(wù)。在無料鐘爐頂高爐生產(chǎn)中，溜槽變形、磨漏等事故屢見不鮮。一旦溜槽出現(xiàn)破損、脫落等狀況，必然會影響或打亂爐內(nèi)布料規(guī)律，最終導(dǎo)致煤氣流分布失常，爐況出現(xiàn)波動。如果處理不及時或不得當(dāng)，將影響高爐正常生產(chǎn)，嚴(yán)重時會造成爐涼，甚至爐缸凍結(jié)。2012年2月，萊鋼3 200m3高爐突發(fā)溜槽變形事故，由于分析判斷準(zhǔn)確，處理及時得當(dāng)，爐況并沒有出現(xiàn)大的波動，避免了較大的經(jīng)濟(jì)損失。結(jié)合這次溜槽變形事故，本文研究了溜槽變形時的爐況表現(xiàn)、判斷準(zhǔn)則以及應(yīng)急處理方法。

1　溜槽變形前后的爐內(nèi)狀態(tài)變化與分析判斷

萊鋼3 200m3高爐溜槽于2011年6月更換，到2012年2月變形損壞時，共使用了8個多月。由于高爐在正常生產(chǎn)中無法直接觀察溜槽破損狀態(tài)，因此溜槽損壞與否很難直接發(fā)現(xiàn)。尤其是在磨漏初期時，由于漏料少，更難以察覺，甚至有時誤判為是原燃料變化等引起的爐況波動而調(diào)整了正常的操作制度，從而進(jìn)一步導(dǎo)致高爐爐況不穩(wěn)。溜槽損壞與否，一般只能通過爐內(nèi)煤氣流變化及爐況表現(xiàn)來綜合判斷。

1.1溜槽變形前的爐況表現(xiàn)

溜槽變形前的爐況表現(xiàn)如下：1)2月17日白班壓量關(guān)系寬松，風(fēng)量6 200m3/min，壓差<179kPa，透氣性指數(shù)為34.7～36；2)爐頂成像觀察中心氣流偏弱，次中心點(diǎn)的溫度由16日的544 ℃下降到390 ℃，燃料比由16日前505～510kg/t的水平下降到500～505kg/t；3)入爐焦比為330kg/t，煤比>175kg/t，各層冷卻壁溫度穩(wěn)定，渣鐵溫度充足，17日白班下渣后平均鐵水溫度為1 521 ℃。2月1日—17日燃料比變化趨勢圖如圖1所示。

圖1　2月1日—17日燃料比變化趨勢圖

1.2溜槽變形后爐況的表現(xiàn)

從2月17日中班16∶03開始，高爐爐身上部鑄鐵冷卻壁突然出現(xiàn)大幅度波動現(xiàn)象，13段冷卻壁共10個測溫點(diǎn)，其中9個點(diǎn)溫度同時上升(見圖2)，從16∶40開始，14段3個點(diǎn)(共10個點(diǎn))溫度同時上升， 此后15、16和17段(共10個點(diǎn))各有 3個點(diǎn)溫度開始上升，6～12段銅冷卻壁基本穩(wěn)定。此次冷卻壁波動主要表現(xiàn)為，在爐況穩(wěn)定順行且外界條件沒有明顯變化的前提下，波動的突然性和圓周性強(qiáng)，而且波動幅度大。

圖2　萊鋼3 200 m3高爐13、14段冷卻壁波動歷史趨勢圖

17日中班開始爐內(nèi)煤氣流不穩(wěn)，高爐不接受風(fēng)量，風(fēng)壓波動大，在壓差正常的情況下分別于19∶55、22∶02及18日夜班0∶15，高爐上部出現(xiàn)3次小氣流；高爐采取大幅度減風(fēng)和大幅度退負(fù)荷的措施。風(fēng)量由原來的6 200m3/min減少到5 200m3/min，焦比由330kg/t調(diào)整為386kg/t；但冷卻壁溫度波動仍然沒有減輕的趨勢。17日爐況變差后風(fēng)量及負(fù)荷調(diào)劑情況見表1。

表1　17日爐況變差后風(fēng)量及負(fù)荷調(diào)劑情況

探尺呈周期性偏尺，邊緣氣流發(fā)展，從爐頂成像觀察中心氣流偏弱，十字測溫邊緣第1點(diǎn)也呈周期性波動。由16～18日11點(diǎn)十字測溫東1點(diǎn)平均溫度可以看出(見圖3)，從17日白班10點(diǎn)開始，十字測溫東1點(diǎn)成每4h周期性波動一次，而且和高爐布料溜槽4h/次倒正反轉(zhuǎn)在時間上呈對應(yīng)關(guān)系。

圖3　16—18日11點(diǎn)十字測溫東1點(diǎn)平均溫度

2　溜槽變形確定后高爐的操作

2.1溜槽變形的判斷過程

高爐上部氣流分布調(diào)節(jié)是通過變更裝料制度，即裝入順序、裝入方法、旋轉(zhuǎn)溜槽角度、料線、批重和配料比等手段，調(diào)整爐料在爐喉截面的分布，從而使氣流分布更合理，以充分利用煤氣能量，達(dá)到高爐穩(wěn)定順行、高效生產(chǎn)的目的[1]。

萊鋼3 200m3高爐在外界條件相對比較穩(wěn)定的前提下，開始出現(xiàn)煤氣流分布失常，爐身上部冷卻壁大幅波動，爐頂十字測溫邊緣溫度呈4h/次周期性波動，以及邊緣氣流上升較多的情況，高爐排查原燃料、儀表、氣密箱、冷卻制度、高爐操作制度和渣鐵排放均無異常，采取了減輕焦炭負(fù)荷提高入爐焦比，以及每2h/次附加2t焦炭到中心引導(dǎo)中心氣流等措施，效果均不明顯；因此，綜合判斷高爐的波動是因上部裝料制度出現(xiàn)大的變化，引起爐內(nèi)煤氣流發(fā)生變化所致，結(jié)合溜槽使用的時間，判斷溜槽已出現(xiàn)較大損壞。

2.2休風(fēng)檢查溜槽

2月18日白班12∶15—14∶35，休風(fēng)爐頂點(diǎn)火，檢查布料溜槽。檢查發(fā)現(xiàn)溜槽已經(jīng)嚴(yán)重變形，反轉(zhuǎn)時爐料會從溜槽的一側(cè)散落出來，對爐料落點(diǎn)有嚴(yán)重影響，布料嚴(yán)重混亂。溜槽裂開的寬度達(dá)到300mm，斷開處U槽深度方向上相差410mm，溜槽另一側(cè)僅僅剩余2個24mm聯(lián)接螺栓，隨時有掉落可能。正常溜槽U槽深度為630mm，變形后的溜槽U槽實(shí)際深度為220mm，造成溜槽反轉(zhuǎn)時一部分爐料散落在外，引起布料混亂。

2.3溜槽改正轉(zhuǎn)(順時針)后爐況表現(xiàn)

2.3.1爐況表現(xiàn)

當(dāng)確定高爐溜槽出現(xiàn)損壞是本次爐況波動的原因之后，決定休風(fēng)更換溜槽。高爐休風(fēng)尤其是長期休風(fēng)前爐況順行與否，直接影響高爐復(fù)風(fēng)后爐況恢復(fù)的進(jìn)度與順利程度。休風(fēng)前爐況順行，則有利于復(fù)風(fēng)后合理煤氣分布，利于軟熔帶的合理形成。為減少高爐的恢復(fù)難度，決定先復(fù)風(fēng)投休風(fēng)料。2月18日14∶35，復(fù)風(fēng)投休風(fēng)料為更換溜槽做準(zhǔn)備，復(fù)風(fēng)后將溜槽改為始終正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)期間加強(qiáng)爐頂成像以及十字測溫各點(diǎn)的監(jiān)測，避免溜槽掉落時不能及時發(fā)現(xiàn)，造成大的爐況波動。復(fù)風(fēng)溜槽始終改正轉(zhuǎn)后爐況的表現(xiàn)：1)復(fù)風(fēng)后4～5h各層冷卻壁溫度逐漸趨于穩(wěn)定；2)東十字測溫邊緣平均溫度由90～100 ℃下降到55～70 ℃；3)壓量關(guān)系平穩(wěn)，改正轉(zhuǎn)4.5h后,探尺偏尺消除，風(fēng)量維持在6 000～6 050m3/min。

2.3.2原因分析

高爐布料操作是高爐生產(chǎn)中極為重要的操作技術(shù)之一，通過爐料在爐喉分布的調(diào)整，達(dá)到煤氣流分布更加合理，提高煤氣利用率的作用。體現(xiàn)在爐喉溫度低且四點(diǎn)溫度差值不大，爐襯溫度穩(wěn)定，以及渣皮不出現(xiàn)周期性脫落。合理布料制度首先體現(xiàn)在每次布料爐喉徑向和圓周方向料層厚度均勻[2]；還體現(xiàn)在礦/焦比在爐喉徑向分布合適，即邊緣高、中間區(qū)域平坦、中心區(qū)域低；也體現(xiàn)在料面形狀理想，即邊緣平臺寬度適當(dāng)、料層不出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，尤其是保證焦炭平臺寬度在0.8～1.2m，保證料面既不是M型，也不是V型。

在溜槽損壞初期，由于溜槽變形而導(dǎo)致中心焦量不足，中心氣流減弱趨勢，煤氣利用率略有上升，燃料比下降。隨著損壞程度的嚴(yán)重以及中心氣流的進(jìn)一步弱化，邊緣氣流開始不穩(wěn)，表現(xiàn)為上部冷卻壁溫度大范圍升高。隨著亂料比例增加，盡管也采取了減輕焦炭負(fù)荷的措施，但是仍然沒有改善爐內(nèi)煤氣流分布，出現(xiàn)了3次邊緣小管道。而休風(fēng)確認(rèn)溜槽出現(xiàn)問題以后，采取了溜槽改正轉(zhuǎn)等關(guān)聯(lián)措施，搭建了合理的礦焦平臺，使得高爐各項(xiàng)參數(shù)逐步趨于正常，同時也為更換溜槽以后的快速恢復(fù)奠定基礎(chǔ)。

2.4休風(fēng)更換布料溜槽及恢復(fù)

2月18日22∶05—19日14∶35，高爐休風(fēng)更換了布料溜槽，復(fù)風(fēng)后冷卻壁溫度很快趨于穩(wěn)定，風(fēng)量、透氣性指數(shù)、燃料比和產(chǎn)量都很快恢復(fù)到正常的狀態(tài)，具體指標(biāo)見表2。

表2　19日高爐復(fù)風(fēng)后主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

3　此次溜槽事故的反思

從萊鋼3 200m3高爐本次布料溜槽一側(cè)斷裂后爐況的表現(xiàn)來看，當(dāng)布料溜槽變形時爐況有如下特點(diǎn)：1)在爐況比較正常的情況下，高爐各層冷卻壁溫度產(chǎn)生突然性波動，冷卻壁溫度波動表現(xiàn)出圓周性強(qiáng)，且各點(diǎn)冷卻壁溫度上升速度快，13段最快的點(diǎn)達(dá)到2.36 ℃/min；2) 在排查原燃料、儀表、氣密箱、高爐操作制度和冷卻制度均無異常時，大幅度減風(fēng)和大幅度減輕焦炭負(fù)荷后對穩(wěn)定冷卻壁溫度效果不明顯；3) 在壓差正常的情況下，爐況容易出上部小氣流，十字測溫邊緣點(diǎn)溫度波動和溜槽正反轉(zhuǎn)呈對應(yīng)關(guān)系，溜槽改為始終正轉(zhuǎn)后4～5h各層冷卻壁溫度趨于穩(wěn)定，探尺偏料消除。出現(xiàn)以上一種或幾種情況的組合時應(yīng)及時分析并查找原因。在確定外界其他因素都正常的情況下，果斷休風(fēng)檢查布料溜槽的運(yùn)行情況，避免因發(fā)現(xiàn)不及時而造成嚴(yán)重的爐況失常，乃至爐涼爐缸凍結(jié)等事故。

4　結(jié)語

通過上述研究，得出結(jié)論如下。

1)應(yīng)加強(qiáng)對原燃料的成分及理化性能的關(guān)注。在外部條件變化時，將原燃料波動信息及時傳遞給高爐，為高爐參數(shù)的及時調(diào)整爭取時間，減小甚至消除不利影響，實(shí)現(xiàn)高爐的長期穩(wěn)定順行。

2)爐況失常應(yīng)及時查找原因，在調(diào)整操作制度的同時，還應(yīng)密切關(guān)注設(shè)備的運(yùn)行狀況，利用現(xiàn)有手段及時發(fā)現(xiàn)故障，并消除由設(shè)備原因?qū)е碌臓t況波動。

3)應(yīng)加強(qiáng)溜槽的質(zhì)量管理。溜槽襯板應(yīng)具備耐熱、耐磨和耐沖擊等性能，并采用特殊的鑄造和熱處理工藝；應(yīng)規(guī)范使用溜槽布料模式，嚴(yán)格遵守安全料線制度；應(yīng)控制頂溫，當(dāng)頂溫>250 ℃時應(yīng)采取措施降溫保護(hù)爐頂設(shè)備；應(yīng)對溜槽的更換、使用情況建立臺賬和定期檢查制度；建立布料溜槽損壞的應(yīng)急預(yù)案，以預(yù)防惡性事故的發(fā)生。

4)采用高性能的爐頂攝像設(shè)備，其應(yīng)具備在高爐各種工況條件下能較好觀察爐內(nèi)狀況的能力，以便及時發(fā)現(xiàn)溜槽等爐內(nèi)設(shè)備的異常情況。當(dāng)爐頂成像壞了不能使用，爐況又有反常時，首先要懷疑溜槽工作狀況是否正常，必要時采取休風(fēng)檢查措施。

[1] 周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

[2] 劉云彩.高爐布料規(guī)律[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

責(zé)任編輯馬彤

TheTreatmentof3 200m3BlastFurnaceChuteDeformationAccident

MIXiyu

(TheSectionSteelIronmakingPlantofLaiwuIronandSteelGroupCorporation,Laiwu271104,China)

Thedistributorchutebellisoneofthemostimportantpartsofthefurnacetop,andithasthetasktodirectlycontrolthematerial.Inbelllesstopblastfurnaceproduction,thedeformation,wearandleakaccidentofchuteisoftenseen.Oncethechuteisbrokenorfelloff,itwillinevitablyaffectordisruptthedistributinglawofthefurnace,resultingingasflowdistribution,furnaceconditionfluctuation.Ifthetreatmentisnotintimeornotproperly,itwillaffectthenormalproductionoftheblastfurnace,andcancauseseverecoolingofthefurnacehearthfreeze.Thedeformationcauseoffurnaceconditionfluctuationisanalyzedfor3 200m3Laiwusteelchute,andthetreatmentexperienceissummarized.Thecriterionandtreatmentmethodstodeterminethestateanddeformationofthefurnacechuteareintroduced.Toachievetheearlydetectionandearlytreatment,weneedtoavoidfluctuationsinthefurnace.

blastfurnace，chute，deformation

TF54

B

弭希雨(1979-)，男，工程師，從事煉鐵工藝技術(shù)等方面的研究。

2015-10-22