湘鋼1#高爐爐基煤氣泄漏的綜合治理

楊代華

（湘潭鋼鐵公司煉鐵廠，湖南 湘潭 411101）

湘鋼1號高爐容積2580m3，第二代爐役于2015年6月5日開爐，爐底第一、二層保留了第一代爐役德國西格里碳磚，第三、四層為國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)微孔結合超微孔炭磚，炭磚之上采用兩層微孔剛玉結合剛玉莫來石質(zhì)的陶瓷墊結構；爐缸采用微孔結構剛玉質(zhì)陶瓷杯壁結構；爐底冷卻水管設置在爐底封板之上的探搗料中。2015年8月1日高爐爐基發(fā)現(xiàn)煤氣泄漏，并逐步加劇，煤氣從爐底基墩外封閉板漏出，給安全生產(chǎn)運行帶來巨大隱患，也嚴重影響高爐長壽。通過多次綜合治理，爐底煤氣泄漏現(xiàn)象得到了明顯遏制。

1 爐基泄漏煤氣時的現(xiàn)象

1號高爐大修開爐投產(chǎn)后，生產(chǎn)穩(wěn)定，爐基也沒有泄漏煤氣。至8月1日，發(fā)現(xiàn)爐基外封板上有3處輕微泄漏煤氣，采用焊補方式封堵完畢。9月2日，發(fā)現(xiàn)外封閉板上漏點4處，西南和東南方向外封閉板與耐熱基墩間隙存在明顯泄漏，煤氣呈明顯帶壓力狀，采用點火措施，其中最大煤氣火焰長度在1m左右。為防止煤氣火焰通道越來越大，給高爐作業(yè)人員人身安全和爐缸長壽帶來嚴重影響，9月3日我廠制定了處理方案。方案主要根據(jù)爐底設計和大修施工資料，并考慮煤氣溫度不高，煤氣應大部分是從冷卻壁和爐殼之間泄漏出來，從封堵煤氣通道方向著手治理。

2 爐底泄漏煤氣的原因

1#高爐爐底泄漏煤氣原因，我們認為是多方面共同的結果?，F(xiàn)分析如下：

2.1 炭素搗打料有缺陷

高爐經(jīng)過一段時間運行后，1-4段冷卻壁冷熱面的無水泥漿和炭素搗打料受溫度環(huán)境變化，發(fā)生體積收縮等缺陷；同時在一代爐齡的爐缸渣鐵混合物、老炭磚拆除過程中對爐底結構有振動；再者，施工質(zhì)量參差不齊，冷卻壁與爐殼之間炭素搗打料可能存在填充不實。

2.2 冷卻系統(tǒng)漏水形成氣隙通道

在一號高爐一代爐齡末期2年，5～9段冷卻壁損壞嚴重，經(jīng)常存在漏水現(xiàn)象，有時候不能及時處理到位，一部分漏水易沿著風口組合磚往下滲透，長期作用容易造成冷卻壁與爐殼炭素搗打料變質(zhì)，形成氣隙通道。

2.3 爐底封板處焊縫質(zhì)量差

1號高爐爐頂封板區(qū)域焊縫已存有10年，在治理過程中，我們發(fā)現(xiàn)部分焊縫受環(huán)境影響存在腐蝕現(xiàn)象，導致薄弱處出現(xiàn)泄漏煤氣現(xiàn)象。

3 爐基煤氣泄漏的治理

針對1號高爐爐基煤氣泄漏的特點，在爐基區(qū)域重新構建煤氣防線，爐缸和爐基側壁灌漿，以內(nèi)外結合的治理模式來達到遏制煤氣泄漏、控制氣隙通道擴大的目的。大致分為三個階段。

3.1 第一階段治理及效果

此階段主要是剛發(fā)現(xiàn)輕微泄露時，根據(jù)漏點情況，對漏點處進行焊補封堵，但是周邊區(qū)域會不斷出現(xiàn)新的漏點。最初發(fā)現(xiàn)漏點后對7字型外封閉板的焊縫整體加固，發(fā)現(xiàn)煤氣從7字板與耐熱基墩結合縫漏出，單純的從外部封堵，達不到治理目的，且通道會逐步加大。

3.2 第二階段治理及效果

結合第一階段治理的經(jīng)驗教訓，2015年12月計劃檢修時開始第二次治理，此階段主要是在高爐基臺上部1.4 m處原有灌漿孔的基礎上，在基臺上部2.4 m處的爐缸圓周方向進行開孔，壓入爐缸專用壓入料進行填充，其中爐缸區(qū)域壓入炭質(zhì)壓入泥漿（SSR-2）（見表1），7字板密封罩內(nèi)壓入高鋁質(zhì)壓入泥漿（SC-8YK）（見表2），同時對爐基封板外側開槽，鑿開混凝土，槽寬250～300 mm，深度＞100 mm（見到基墩內(nèi)部鋼骨架），安裝封板，對封板內(nèi)部進行灌漿填充密封，開槽部位和封板下部采用灌漿料by100進行澆注（見圖1）。此階段通過治理封堵了大部分煤氣泄露點，但是爐基搭接板與擋板結合部位仍有大量煤氣泄露，相對于治理前，煤氣火減少約一半的強度和面積。

表1 炭質(zhì)壓入泥漿（SSR-2)質(zhì)量性能指標

表2 高鋁質(zhì)壓入泥漿（SC-8YK）質(zhì)量性能指標

圖1 爐基第二階段封板制作及灌漿示意圖

治理效果未達到預期的原因分析：

①封板處的止氣槽鑿掘深度不夠，現(xiàn)場作業(yè)深度約100 mm；

②澆注料澆筑后受檢修工期影響，養(yǎng)生不到4h，沒有應有的致密強度，達不到封堵的作用。

③澆注料選型不合適，該灌漿料不適合該部位做澆注料使用。

④1.4 m圓周的原有灌漿孔部分堵塞，影響灌漿效果。

3.3 第三階段治理及效果

遵循第二次治理施工方案，減少施工難度第二次治理的煤氣封箱不作處理，在之前制作的煤氣封箱外圍重新制作新的煤氣封箱（見圖2），封箱制作方法與第二次治理相同。

圖2 爐基第三階段封板制作及灌漿示意圖

①本次施工止氣槽鑿掘進行改進，要求寬400 mm、深度250 mm，切割止氣槽內(nèi)表面第一層鋼筋確保止氣槽鑿掘深度；

②澆注料材質(zhì)使用礬土水泥，高鋁骨料，止氣槽鑿掘日期為計劃休風前10 d，同步完成密封箱環(huán)板、立板的安裝與焊接，完成第一次澆注；休風后4 h內(nèi)完成第二次澆注，10 h內(nèi)完成封箱蓋板的安裝、焊接，2 h內(nèi)完成灌漿，澆注料養(yǎng)生時間不小于8 h。

③根據(jù)現(xiàn)場1.4 m部分灌漿孔灌漿不進，本次選擇在爐基1.6 m新開孔18個，灌漿壓力上限1.5 MPa，主要壓入位置為爐基西南方向灌漿孔位置。

經(jīng)過本次治理后，煤氣泄漏明顯好轉(zhuǎn)，至2019年3月，爐基區(qū)域在高爐持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的運行條件下煤氣泄漏點點火不著，爐基區(qū)域煤氣濃度在24ppm以下。

4 結語

①湘鋼1#高爐爐基泄漏煤氣通過多次的內(nèi)部灌漿、外部封堵治理措施，取得了較好的效果，有效控制了爐基煤氣的泄漏，保證了高爐的安全生產(chǎn)。

②因爐缸大修后屬于新舊結構的組合，無法全部找出現(xiàn)存的細小孔道仍有少量泄漏，徹底根治困難，通過持續(xù)跟蹤爐缸煤氣泄漏變化情況，運用內(nèi)外兼治的手段進行治理，確保高爐的安全生產(chǎn)和長壽。

③提高施工質(zhì)量是高爐爐缸長壽的前提，停爐和爐缸施工過程的關鍵環(huán)節(jié)要有嚴格控制手段。