1 概 況
某煉鐵廠高爐 , 有效容積2000 m3, 2000年6 月28投產 , 長期較順行 , 系數在2.5以上 , 隨著高爐的強化 , 2006 年以來冷卻壁出現大量破損 , 爐體大量漏水 , 已進入爐役后期。2006.2.6 爐況出現失常 , 2007.1.13 爐缸出現嚴重惡化 , 到2.13 日基本恢復正常 , 歷經 50天, 損失產量約 87000 t 。
2 爐況失常原因與過程
2.1爐況失常原因
2.1.1高爐設備現狀是經常發生風口燒壞和爐缸不活躍的客觀條件1)頂壓只有 150 kPa, 限制了高爐進一步加風。2 000 m3高爐正常風量應在 4000 m3/min, 而該高爐只有 3 500 m3/min 左右。
2)風口二套變形嚴重 , 使本應向下傾斜的風口都上翹 , 對活躍爐缸極其不利 , 經常發生風口連續燒壞。二套上翹的問題雖然采取了更換、加頂絲等辦法 , 收效不大 , 新換的二套 4 個月又發生嚴重上翹。
3) 2006 年以來冷卻壁破損加速 , 加上設計缺陷 , 各段冷卻壁之間沒有閥門 , 日常生產無法判定漏水段數 , 靠檢修時打壓判定 , 長期帶有壞冷卻壁水管工作 , 高爐長期存在漏水。
2.1.2原燃料發生變化，精料方針打破是本次重大爐況事故的助推劑2006 年 11 月中下旬 , 爐缸不夠活躍已有表現 , 壓量關系緊張 , 對出鐵、爐溫波動非常敏感 ,
所有現象說明爐缸工作逐步變差 , 從外部看主要是 :
1)球團車間檢修 , 高爐配吃外進球團。由于外進球團廠家多 , 成分不一 , 雖采取一定混勻措施 , 但 SiO 2 % 及品位仍不穩定 , 且粉子大 ( 通常在 35% 左右) ,其中特別是承德地區球團含鈦高 ,平均在 1.2% ～1.3% , 個別高達2.6% 。加上自燒結礦 TiO 2 升高至 0.45% , 使鐵中鈦高達 0.093%～ 0.1% , 鐵水變粘稠。
2) 2006 年 11 月中旬后自產焦炭揮發分升高至1.6% ～ 1.8% , 強度也時有變差的情形。
3)由于鐵燒產能不匹配 , 11 月上旬鐵產量提高后 , 燒結采取了提堿度、提機速的措施 , 燒結堿度提高到 2.35 以上 , 高爐爐料結構發生較大變化 ,另外機速提高燒結礦強度有所降低 , 11 月燒結機機速比 10 月份提高0.06 m /min, 燒結強度比 10月降低0.67% 。
2.1.3高爐操作制度、參數控制、應對措施不到位和爐外事故是本次爐況失常的根本原因。
1)高爐對冷卻壁長期漏水不夠重視 , 沒有采取主動處理、斷絕水源的措施 , ***嚴重時帶 76 根壞冷卻壁水管生產。
2)風量長期偏小 , 爐缸活躍不夠始終是限制爐況長期順行的因素。06 年下半年長期低 [ Si] 、高 R 2 操作 , 爐缸熱量不足。
3)爐外事故頻出 , 是爐缸嚴重惡化的導火索 2006.12.10 和 13 日兩次吹管滲鐵燒穿高爐無計劃體風 , 14 日北場發生放風堵口事故 , 使爐缸進一步惡化 ;2007.1.13日鐵口堵不上跑鐵 , 爐內大幅減風發嚴重爐涼 , 使爐缸嚴重惡化。
4)爐內操作主動損失理念差 : 2006.12.16日爐況失常后 , 操作參數控制仍以強化為主 , 頂壓、壓差、透氣指數等參數仍維持正常水平 , 在 27 日連續懸料 4 次才做出調整。
2.2爐況失常過程
1) 2006 年 11 月中下旬 , 爐缸工作不活躍已有表現 , 爐況順行差 , 高爐采取減小礦批、發展邊緣 , 降低煤比、控氧、降堿度、提爐溫等措施以求順行。恢復中 , 2006.12.10和 13 兩次發生吹管滲鐵燒穿 ( 說明爐缸明顯變差 ) , 12.14 日發生減風堵口 , 爐況基礎更加脆弱。12.25日由于焦炭水分升高2.4% 導致爐涼 ( Si = 1.21% , S = 0.067% ) ,加焦下達高爐連續懸料(12.26 日 1 次 , 12.27 日4 次) ,
加上高爐又帶 13# 壞風口作業加劇了爐缸變差。12.28 日雖采取了錳礦洗爐 , 至 12.31日視爐缸狀況好轉去掉 , 仍以強化爐況為主 , 爐缸沒有得到徹底清理 , 2007 年元月 1 ～ 12日 鐵產量僅維持在4 800t/d 左右。
2) 2007.1.13 日 20: 35 鐵口堵不上跑鐵 , 爐內停氧、停煤、大幅減風至 45 kPa, 誘發嚴重爐涼 , 鐵水溫度低至 1422 ℃。料速不均崩料多、煤氣分布極不規則 , 12.14日 H 2 % 由 1.3 升至 3.0,高爐大量漏水 , 綜合負荷大幅走輕至 2.812, 但盡管有大力提爐溫措施 , 鐵水溫度難以達到 1480 ℃ ,兩場鐵水溫差達 20 ℃ , 爐缸工作惡化 , 爐況嚴重失常 , 風口頻繁破損(15日 1 個 , 16 日 2 個 , 18日 2 個 ) 。18 日 3# 風口漏水嚴重 , 休風 450 min 更換壞風口并堵 8 個風口 , 余 20 個送風 , 轉入爐況恢復階段。
3 爐況恢復過程
3.1***階段錳礦洗爐力度再次不夠，爐缸再次沒有根本治理
2007.1.16日加入螢石 20 kg/tfe,1.17 日再次加入錳礦處理爐缸 , 控制 [ Si] 在 0.7% ～ 0 .9% ,R 2 在 1 .08 ～ 1 .15 。錳礦下達 , 風口破損逐步消除 ,渣鐵流動性改善 , 鐵水溫度達 1450 ℃以上 , 爐缸狀況改善 , 爐況恢復較快 , 在壓差 ≤ 125 kPa, 透氣性 ≥ 2 700 的前提下逐步加風 , 捅風口 , 至 21 剩 20#未 開 , 風 量 加 至 3 400 m3/min, 富 氧 至1.5 km3/h 。由于再次樂觀估計爐況 , 并為快快速增產 ,20 日停用錳礦。但爐缸仍未根本好轉 , 接受強化措施能力差 , 同時由于焦批大、冶煉強度低 , 中心氣流常有過高現象。
3.2 第二階段布料溜槽燒斷
煤氣流嚴重失常風口連續損壞與頻繁無計劃休風 爐缸工作嚴重惡化，延長了爐況恢復時間22 日 21# 風口破損嚴重, 休風 240 min 換 3 個風口 , 爐頂檢查布料溜槽 , 發現落料點下表面燒損 , 產生裂縫 , 考慮恢復爐況及臨時休風沒有更換 , 只進行了補焊。23 日白班爐頂十字測溫分布異常 ( 見表 1) , 調整布料角位效果不大 , 判斷布料溜槽燒斷。加焦 130 t 下達爐腹后于 24 日 2: 30休風 1 098 min 更換。綜合考慮爐缸工作狀況、亂料和休風影響 , 采取堵 12 個風口送風的謹慎恢復方案。
圖片
一方面由于流槽燒斷整個料柱分布失常 , 另一方面由于 CO 2 % 極差 , 只能靠高 [ Si] 保證一定的渣鐵物理熱 , 使得爐缸滲透性比休風前更差。送風18h 后 25 日開 3# 風口, 但 20 min 后吹管燒穿二套放炮 , 放風中 11# 二套也放炮。休風392 min 更換 ,堵 17 個風口。送風 8h 后 26 日 9# 二套又放炮, 放風中 7# 二套燒壞, 再次休風 270 min, 堵 20 個風口恢復爐況。28 日又因 12# 二套放炮, 放風中 11
# 、15# 二套燒壞, 休風 463 min, 堵 19 個風口送風 ,由于頻繁無計劃休風 , 渣鐵已不能順利流出 , 爐缸接近凍結。3 次放炮共同特點是 : ①休風都因二套燒壞造成 , 風口小套較好。②放風中由于吹管前端燒壞造成其它二套燒壞。③每次都有鐵水從吹管流出或噴出燒壞菱形板。這些征兆說明爐缸滲透性極差 , 鐵水無法順利滲入爐缸。這個階段風速控制、加風速度控制更加嚴格。
3.3第三階段 嚴控漏水 連續噴凈渣鐵 穩妥開風口和加風，風口破損減少，爐缸狀況改善，爐況逐步好轉。
28 日用 9 個風口送風 , 由于爐缸透液性差 ,實際風速過小 , 風口回旋區和鼓風動能太小 , 11# 、14# 二套再次燒壞, 為此重新修訂了恢復方案 : ①爐外實施零間隔出鐵 , 并大噴鐵口以排凈涼渣鐵。②加大風口外部打水 , 以減少休風次數 , 延長送風時間。③及時查漏 , 杜絕向爐內漏水(1月 26 日H 2 % 下降至 2.0% 1.28日 以后 H 2 % 再次下降到1.6% ～ 1.8% )。④修訂低風壓下風量控制標準 ,按燃燒焦炭反推風量 , 并參照風壓水平 , 適當提高標準風速。每 8 ～ 10h 捅 1 個風口 , 開 1 個風口加風100 ～120 m3/min 。⑤ 29 日 3 次加入錳礦洗爐。30 日錳礦下達后 , 按修訂方案開風口 , 穩步用風 , 期間有風口破損 , 但能控制漏水持續生產 ,渣鐵流動性不斷改善 , 爐缸工作區域不斷擴大、風量逐步增加 , 至2.2 日余 9 個風口未開 , 視爐況好轉且 13# 風口損壞嚴重 , 休風 375 min 換壞風口2.3 日送風后 , 13# 二套壞, 控水堅持生產。2.4日又因 28# 風口損壞嚴重, 休風 180 min 更換。至2.6日風口全開 , 至 2.9 日 , 爐況有一定局面 , 且 25#風口損壞加劇 , 為了下一部強化 , 并考慮爐皮西南方向局部發紅 , 休風 780 min 換 2 個二套和 6 個風口 , 并在爐皮發紅處加裝 7 個柱狀冷卻器。
3.4第四階段 合理控制操作參數 爐況順利恢復。
2 月 9 日堵 5 個風口送風 , 繼續采用錳礦洗爐 , 在保持鐵水良好的流動性的前提下 , 維持鐵溫在 1470 ～ 1490 ℃ , R2 在 1.05 ～1.10, 爐缸工作狀況持續好轉 , 并視爐缸工作情況穩步開風口 , 嚴格按標風速 ≤ 190 m /s 加風 , 并逐漸用氧 , 風口不再損壞 , 爐型相對好轉 , 考慮爐皮安全狀況 , 剩25# 風口, 至 2 月 13 日產量已到 4300t, 爐況基本正常。
4.失誤和不足
4.1爐外事故多加劇了爐況失常 促進了爐缸惡化
1)12.10日和12.13日兩次吹管滲鐵燒穿造成高爐無計劃體風。12.14 發生減風堵口事故 , 高爐順行受到嚴重影響。
2) 12.26日 ～ 12.27日 連續發生 5 次懸料 , 高爐風量大 幅 萎 縮 , 12.27 ～ 31日 平 均 風 量 僅 為 3 067m3/min 。
3)06.12.31 ～07.1.12 日爐況有了基本局面 ,產量在 4 800 t/d 。1.13日發生堵不上鐵口跑鐵事故 , 高爐大幅減風導至嚴重爐涼 , 爐缸開始嚴重惡化。
4) 1.22日休風時發現流槽破損 , 但沒有主動更換。
4.2錳礦洗爐不夠徹底
2006 .12 .28 ～ 12.31日和 2007 .1.17 ～ 1. 21日 兩次采用錳礦處理爐缸 , 兩次由于爐缸工作狀況改善較快 , 風量很快加至 3 400 m3/min 以上 , 并逐步富氧 , 過于樂觀 , 錳礦使用僅 3 ～ 4d, 沒有達至徹底清理爐缸的目的 , 停錳礦后隨著強化、爐缸負荷增加又造成了風口燒壞爐況惡化 , 延長了爐況的恢復進程。
4.3中心過分發展燒斷溜槽，爐況恢復機會喪失
2007 1.13日 后 , 爐況恢復中 , 由于礦批小(37～ 39t) , 焦批大 ( 焦比 490 ～ 510 kg/tfe) , 料速慢( 約 6 批 /h) , 中心氣流過分發展 , 且抑制中心的措施不堅決 , 煤氣中心溫度長時間大于 800 ℃ , 至23 日上午煤氣流分布嚴重失常 , 布料溜槽被燒斷 ,被迫于 24 日休風 1 098 min 進行更換 , 使爐缸工作再次惡化。
4.4爐缸極度惡化的情況下，由于表觀風量和實際風量存在較大誤差，造成風速控制過低 導致風口回旋區過小
延長了高爐恢復進程由于布料溜槽燒斷 , 爐料分布失常 , 加上長時間休風更換布料溜槽和冷卻壁漏水沒有完全制止 ,爐缸出現極度惡化 , 堵風口個數增至 12 個。送風后 , 為穩妥恢復爐況 , 操作相對保守 , 標風速按170 m /s 控制 , 由于風小風量表誤差大 , 實際風速過低 , ( 風量表為 920 m3/min, 反推風量為446 m3/min, 風速僅為 73 m /s) , 加上捅風口時機不成熟 , 導致風口二套、小套出現連續放炮和破損 , 高爐 25 日、 26 日、 28 日連續休風更換 , 風口堵至 20 個 , 爐缸惡化進入嚴重堆積狀態 , 大大延緩了爐況的恢復進程。
4.5高爐后期冷卻壁長期存在漏水，未能及時處理。
高爐爐役后期冷卻壁破損加速 , 高爐車間重視不夠 , 沒有及時維護 , 煤氣 H 2 含量長期在 2.5%～3.3% , 高爐長期漏水生產 ( 嚴重時 76 根漏水 )沒能得到及時控制。這也是爐缸嚴重惡化重要原因。
5 結論及教訓
1)加強原燃料管理 , 實現精料入爐是大型高爐長期穩定順行優質高產的基本保證 , 是煉鐵工作者永恒的工作主題。
2)大型高爐爐役后期生產 , 實現定期檢修 ,及時加強冷卻壁的維護 , 是消除爐內漏水 , 維持合理的操作爐型 , 減少事故的重要手段。
3)各種操作制度和日常控制參數 , 必須以爐況順行、爐缸活躍、對外圍條件適應性強為宗旨 ,堅決杜絕極限操作。
4)爐況失常時 , 堅決以處理爐況為主導思想 , 不頂、不追 , 措施到位 , 穩中求進 , 切忌反復 , 實現爐況的徹底恢復 , 避免事故的進一步擴大。
5)加強設備及外圍管理 , 避免設備及外圍事故的頻繁發生 , 是保證爐況長期順行的重要保障。
6)高爐裝備水平限制風量使用、風口二套上翹是高爐爐缸工作相對較差的客觀條件 , 必須靠長期良好的渣鐵流動性作為保障。
7)在處理爐缸堆積時 , 高 [ Si] 高 [Mn ]會導至鐵水粘稠 , 達不到清理爐缸的目的。錳礦加入量以鐵中 [Mn ] 在 0 . 8% ～ 1 . 0% 為宜 , 鐵中[ Si] 原則上也應控制在 0 .8% ～ 1 .0% , 但一定要保證渣鐵具有良好的流動性 , 錳礦洗爐一定要堅決徹底 , 達至徹底清理爐缸的目的。
