南鋼2號(hào)高爐熱風(fēng)管道崩裂事故處理及修復(fù)分析

王志堅(jiān)

摘 要：熱風(fēng)爐在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過程中容易產(chǎn)生各種故障，其中受高溫影響導(dǎo)致熱風(fēng)管道崩裂故障較為常見，嚴(yán)重影響高爐穩(wěn)定運(yùn)行，不利于提高企業(yè)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。為了防止或減少故障發(fā)生率，需要充分掌握事故產(chǎn)生的常見原因，并在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的處理方法和修復(fù)對(duì)策，從而保證高爐安全運(yùn)行，有效延長(zhǎng)其使用壽命。

關(guān)鍵詞：高爐;熱風(fēng)管道;崩裂事故;處理;修復(fù)

前言：

高爐是鋼鐵企業(yè)煉鐵輔助設(shè)備，在提高煉鐵效率和質(zhì)量方面發(fā)揮積極作用，有利于推動(dòng)鋼鐵產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，煉鐵設(shè)備也在不斷優(yōu)化和完善。其中高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐以其成本低、作業(yè)連續(xù)等多種優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用到鋼鐵產(chǎn)業(yè)中，為提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益奠定良好基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段，我國(guó)大部分投入使用的熱風(fēng)爐均為雙預(yù)熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用了諸多先進(jìn)技術(shù)和材料[1]。在實(shí)際應(yīng)用中，能夠?qū)崿F(xiàn)1200℃風(fēng)溫持續(xù)輸送。然而，高爐在實(shí)際運(yùn)行過程中，受結(jié)構(gòu)不合理、維修養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)纫蛩赜绊?，容易產(chǎn)生熱風(fēng)管道崩裂事故，輕則影響高爐性能，重則引發(fā)安全事故，所以采取處理機(jī)修復(fù)措施盡可能減少事故損害，是鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)展目標(biāo)的必要需求。

1.事故經(jīng)過處理及原因分析

本文以2號(hào)高爐熱風(fēng)爐事故案例進(jìn)行分析，5月7日在日常點(diǎn)檢過程中，發(fā)現(xiàn)7號(hào)熱風(fēng)爐三岔口溫度達(dá)到500℃以上，技術(shù)人員采取降溫措施處理。下午1點(diǎn)左右，發(fā)現(xiàn)7號(hào)熱風(fēng)爐送風(fēng)時(shí)三岔口鋼殼明顯發(fā)紅，立即停止7號(hào)熱風(fēng)爐繼續(xù)送風(fēng)，2號(hào)高爐準(zhǔn)備休風(fēng)處理。下午4點(diǎn)左右休風(fēng)完畢，打開鋼殼發(fā)現(xiàn)內(nèi)部耐材垮塌，現(xiàn)場(chǎng)溫度高無法施工，降溫困難。后燒一個(gè)熱風(fēng)爐對(duì)煙囪加熱，煙道溫度上來后，開7號(hào)煙道閥、熱風(fēng)閥，利用煙囪抽力降溫。另外從混風(fēng)管開孔用引風(fēng)機(jī)抽（開孔在混風(fēng)閥與調(diào)節(jié)閥之間，混風(fēng)閥打開，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉），降溫速度很快。小夜班后期22：00后開始支模準(zhǔn)備澆注。8日4：30澆注完成，開始封閉鋼殼。結(jié)合事故現(xiàn)象對(duì)其引發(fā)原因進(jìn)行分析。可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

1.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

熱風(fēng)爐運(yùn)行環(huán)境下惡劣，雖然其本身具備較高的耐熱、耐壓性能，但是長(zhǎng)時(shí)間受收縮、振動(dòng)、沖擊等作用影響，不可避免會(huì)導(dǎo)致高爐產(chǎn)生熱風(fēng)管道崩裂問題。這也與高爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)息息相關(guān)。另外，所有熱風(fēng)管兩側(cè)均設(shè)置波紋管補(bǔ)償器。雖然這種結(jié)構(gòu)能夠有效避免熱風(fēng)主管端頭對(duì)熱風(fēng)支管造成的鼻梁影響，但高爐在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱風(fēng)，會(huì)導(dǎo)致爐殼不斷膨脹，并對(duì)支管造成一定壓力。最終引發(fā)高爐熱風(fēng)管道崩裂事故。與此同時(shí)，2021年4月13日，為配合4#熱風(fēng)爐停爐大修，長(zhǎng)時(shí)間休風(fēng)并使用引風(fēng)機(jī)強(qiáng)制冷卻熱風(fēng)管道，導(dǎo)致冷熱溫差過大，使7#熱風(fēng)三岔口耐火磚松動(dòng)。

1.2管道維護(hù)不當(dāng)

高爐在運(yùn)行過程中時(shí)常存在管道局部升溫現(xiàn)象，主要原因是內(nèi)襯存在縫隙，導(dǎo)致熱風(fēng)進(jìn)入內(nèi)部。當(dāng)前，對(duì)于這一問題，大多采用灌漿方法進(jìn)行處理，即對(duì)縫隙進(jìn)行密封。在實(shí)際操作過程中，需要技術(shù)人員控制好壓力，避免壓力過高對(duì)內(nèi)襯造成擠壓，導(dǎo)致火磚松動(dòng)或內(nèi)襯坍塌。通常情況下。引發(fā)這一問題的根本原因在于管道維護(hù)管理不到位，沒有定期對(duì)管道進(jìn)行排查和養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致管道存在的潛在問題沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，最終導(dǎo)致管道產(chǎn)生質(zhì)量問題，并引發(fā)熱風(fēng)管道崩裂事故。

2.高爐熱風(fēng)管道崩裂事故預(yù)防措施及修復(fù)對(duì)策

2.1合理設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)優(yōu)化

針對(duì)高爐結(jié)構(gòu)不合理問題，需要通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式進(jìn)行解決。具體來說：首先，受溫度影響導(dǎo)致熱風(fēng)管道變形問題無法避免，所以進(jìn)一步強(qiáng)化鋼結(jié)構(gòu)至關(guān)重要?？梢酝ㄟ^增加三岔口鋼板厚度等方式盡可能降低結(jié)構(gòu)變形率。另外，對(duì)熱風(fēng)管道內(nèi)襯結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化?？梢圆捎靡韵聝煞N方法：第一，利用變徑方式對(duì)主管、圍管以及主支管進(jìn)行處理，在保證外徑不便的情況下縮小內(nèi)徑，從而提高風(fēng)管組合的穩(wěn)定性，提高其抗壓能力和耐熱能力[2]。第二，在三岔口設(shè)計(jì)過程中充分考慮頂磚不穩(wěn)和管道變形問題?？梢圆捎脻沧⒘吓c組合磚聯(lián)合方式對(duì)管道相貫位置進(jìn)行處理。具體來說，就是將組合磚作為基礎(chǔ)部門，并利用澆注料對(duì)上部分進(jìn)行澆筑，有效提高上部分抗壓能力，避免管道在管殼作用下產(chǎn)生變形問題[3]。

2.2強(qiáng)化維修養(yǎng)護(hù)

高爐鋼殼開裂的主要原因大多為熱應(yīng)力所致。熱風(fēng)管道內(nèi)襯包括多層介質(zhì)，如重質(zhì)層、隔熱層、耐火纖維層等。可以在一定程度上提高管道耐熱能力。在高爐運(yùn)行過程中，需要將溫度控制在合理范圍內(nèi)，如果控制不當(dāng)，導(dǎo)致其中某層發(fā)生破壞現(xiàn)象，會(huì)增加崩裂事故發(fā)生率。針對(duì)這一問題，需要相關(guān)部門做好維護(hù)管理工作。這就需要技術(shù)團(tuán)隊(duì)全面掌握國(guó)內(nèi)外先進(jìn)維修養(yǎng)護(hù)技術(shù)，并制定健全、完善的養(yǎng)護(hù)計(jì)劃。定期對(duì)高爐熱分管道進(jìn)行排查，重點(diǎn)對(duì)爐殼等易于產(chǎn)生質(zhì)量問題的位置進(jìn)行檢查。對(duì)于存在潛在隱患的位置，需要針對(duì)性采取措施維修。針對(duì)損壞嚴(yán)重的管道需要及時(shí)更換，積極使用創(chuàng)新工藝及材料，將故障問題消除在根源處，從而形成免維護(hù)高爐熱風(fēng)管道。

2.3送風(fēng)管路優(yōu)化

送風(fēng)管路是送風(fēng)系統(tǒng)中較為薄弱的環(huán)節(jié)之一，容易受自身結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等因素影響產(chǎn)生變形等問題。需要針對(duì)性采取措施防范。針對(duì)送風(fēng)管路出現(xiàn)的事故，需要遵循“早發(fā)現(xiàn)，早防范”基本原則，并利用合理方式控制，一旦處理不當(dāng)，反而會(huì)適得其反，增加事故危害程度。在采用灌漿技術(shù)對(duì)管道局部進(jìn)行處理使，必須控制好灌漿壓力，避免管道內(nèi)襯損傷。在高爐運(yùn)行過程中，如果發(fā)現(xiàn)管殼發(fā)紅，需要及時(shí)通過風(fēng)冷方式降低溫度，避免使用打水方式，否則會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)破壞，并引發(fā)管道崩裂事故。從送風(fēng)管道結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行分析，需要對(duì)其進(jìn)行合理優(yōu)化和改進(jìn)，盡可能保證高爐在高熱應(yīng)力力、高熱負(fù)荷狀態(tài)下依然能夠穩(wěn)定運(yùn)行[4]。這就需要專家和學(xué)者加大技術(shù)研究水平，豐富生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，積極使用新型抗晶界腐蝕材料，提高送風(fēng)管道耐熱性能，改善內(nèi)襯砌筑工藝技術(shù)，降低溫?zé)犸L(fēng)排放率，或者增加料磨料耐磨彎頭，如圖1所示。同時(shí)提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和延伸性。如此能夠有效避免管道崩裂事故，從而提高高爐運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性，為煉鐵作業(yè)順利實(shí)施奠定良好基礎(chǔ)。

結(jié)束語：

綜上所述，在高爐運(yùn)行過程中，受運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)、溫度持續(xù)上升等諸多因素影響，容易導(dǎo)致高爐熱風(fēng)管道產(chǎn)生崩裂問題，嚴(yán)重影響高爐運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)會(huì)引發(fā)一系列安全事故?；诖耍疚慕Y(jié)合引發(fā)崩裂事故的常見原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的改進(jìn)對(duì)策，旨在為發(fā)揮高爐作用和性能奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張晨，李陽，趙文廣. 高爐熱風(fēng)管道崩裂事故處理及修復(fù)技術(shù)[J]. 工業(yè)爐，2017，38（1）：67-70.

[2]薛晉安，張晉生. 太鋼3號(hào)高爐熱風(fēng)爐管道設(shè)計(jì)的改進(jìn)[J]. 煉鐵，2018，20（3）：46，47.