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布料溜槽，擔負著直接向爐內布料的任務。在無料鐘爐頂高爐生產中，溜槽變形、磨漏等事故屢見不鮮。一旦溜槽出現破損、脫落等狀況，必然會影響或打亂爐內布料規律，最終導致煤氣流分布失常，爐況出現波動。如果處理不及時或不得當，將影響高爐正常生產，嚴重時會造成爐涼，甚至爐缸凍結。對萊鋼3200m3高爐布料溜槽變形導致爐況波動的原因進行了分析，并對處理經驗進行了總結，研究了溜槽變形時的爐內狀態、判斷準則以及處理方法，做到早發現、早處理，避免爐況波動。

高爐；溜槽；變形

萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼煉鐵廠(以下簡稱萊鋼)3 200m3高爐于2010年3月16日開爐投產，實現了48h全風、3d噴煤和4d達產的高效業績，并順利實現了月達產。萊鋼3 200m3高爐采用了先進的工藝技術和設備，包括：俄羅斯卡魯金頂燃式熱風爐；煤氣處理全干法布袋除塵；環保型INBA法渣處理系統；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，軟水密閉循環系統冷卻；爐缸配備了俄羅斯的高爐爐底和爐缸燒蝕狀況自動監測與自動報警系統；爐頂采用盧森堡PW串罐式無料鐘技術。

隨著煉鐵技術的發展，無料鐘爐頂因布料方式靈活、易于維護和適合高頂壓操作等諸多優點而被廣泛采用。作為無料鐘爐頂最重要部件之一的旋轉布料溜槽，擔負著直接向爐內布料的任務。在無料鐘爐頂高爐生產中，溜槽變形、磨漏等事故屢見不鮮。一旦溜槽出現破損、脫落等狀況，必然會影響或打亂爐內布料規律，最終導致煤氣流分布失常，爐況出現波動。如果處理不及時或不得當，將影響高爐正常生產，嚴重時會造成爐涼，甚至爐缸凍結。2012年2月，萊鋼3 200m3高爐突發溜槽變形事故，由于分析判斷準確，處理及時得當，爐況并沒有出現大的波動，避免了較大的經濟損失。結合這次溜槽變形事故，本文研究了溜槽變形時的爐況表現、判斷準則以及應急處理方法。

1　溜槽變形前后的爐內狀態變化與分析判斷

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中無法直接觀察溜槽破損狀態，因此溜槽損壞與否很難直接發現。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整了正常的操作制度，從而進一步導致高爐爐況不穩。溜槽損壞與否，一般只能通過爐內煤氣流變化及爐況表現來綜合判斷。

1.1溜槽變形前的爐況表現

溜槽變形前的爐況表現如下：1)2月17日白班壓量關系寬松，風量6 200m3/min，壓差<179kPa，透氣性指數為34.7～36；2)爐頂成像觀察中心氣流偏弱，次中心點的溫度由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

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大幅度波動現象，13段冷卻壁共10個測溫點，其中9個點溫度同時上升(見圖2)，從16∶40開始，14段3個點(共10個點)溫度同時上升， 此后15、16和17段(共10個點)各有 3個點溫度開始上升，6～12段銅冷卻壁基本穩定。此次冷卻壁波動主要表現為，在爐況穩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，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日中班開始爐內煤氣流不穩，高爐不接受風量，風壓波動大，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3次小氣流；高爐采取大幅度減風和大幅度退負荷的措施。風量由原來的6 200m3/min減少到5 200m3/min，焦比由330kg/t調整為386kg/t；但冷卻壁溫度波動仍然沒有減輕的趨勢。17日爐況變差后風量及負荷調劑情況見表1。

表1　17日爐況變差后風量及負荷調劑情況

探尺呈周期性偏尺，邊緣氣流發展，從爐頂成像觀察中心氣流偏弱，十字測溫邊緣第1點也呈周期性波動。由16～18日11點十字測溫東1點平均溫度可以看出(見圖3)，從17日白班10點開始，十字測溫東1點成每4h周期性波動一次，而且和高爐布料溜槽4h/次倒正反轉在時間上呈對應關系。

圖3　16—18日11點十字測溫東1點平均溫度

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節是通過變更裝料制度，即裝入順序、裝入方法、旋轉溜槽角度、料線、批重和配料比等手段，調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，達到高爐穩定順行、高效生產的目的[1]。

萊鋼3 200m3高爐在外界條件相對比較穩定的前提下，開始出現煤氣流分布失常，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，采取了減輕焦炭負荷提高入爐焦比，以及每2h/次附加2t焦炭到中心引導中心氣流等措施，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大的變化，引起爐內煤氣流發生變化所致，結合溜槽使用的時間，判斷溜槽已出現較大損壞。

2.2休風檢查溜槽

2月18日白班12∶15—14∶35，休風爐頂點火，檢查布料溜槽。檢查發現溜槽已經嚴重變形，反轉時爐料會從溜槽的一側散落出來，對爐料落點有嚴重影響，布料嚴重混亂。溜槽裂開的寬度達到300mm，斷開處U槽深度方向上相差410mm，溜槽另一側僅僅剩余2個24mm聯接螺栓，隨時有掉落可能。正常溜槽U槽深度為630mm，變形后的溜槽U槽實際深度為220mm，造成溜槽反轉時一部分爐料散落在外，引起布料混亂。

2.3溜槽改正轉(順時針)后爐況表現

2.3.1爐況表現

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

2.3.2原因分析

高爐布料操作是高爐生產中極為重要的操作技術之一，通過爐料在爐喉分布的調整，達到煤氣流分布更加合理，提高煤氣利用率的作用。體現在爐喉溫度低且四點溫度差值不大，爐襯溫度穩定，以及渣皮不出現周期性脫落。合理布料制度首先體現在每次布料爐喉徑向和圓周方向料層厚度均勻[2]；還體現在礦/焦比在爐喉徑向分布合適，即邊緣高、中間區域平坦、中心區域低；也體現在料面形狀理想，即邊緣平臺寬度適當、料層不出現滑坡現象，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。隨著損壞程度的嚴重以及中心氣流的進一步弱化，邊緣氣流開始不穩，表現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荷的措施，但是仍然沒有改善爐內煤氣流分布，出現了3次邊緣小管道。而休風確認溜槽出現問題以后，采取了溜槽改正轉等關聯措施，搭建了合理的礦焦平臺，使得高爐各項參數逐步趨于正常，同時也為更換溜槽以后的快速恢復奠定基礎。

2.4休風更換布料溜槽及恢復

2月18日22∶05—19日14∶35，高爐休風更換了布料溜槽，復風后冷卻壁溫度很快趨于穩定，風量、透氣性指數、燃料比和產量都很快恢復到正常的狀態，具體指標見表2。

表2　19日高爐復風后主要經濟指標

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斷裂后爐況的表現來看，當布料溜槽變形時爐況有如下特點：1)在爐況比較正常的情況下，高爐各層冷卻壁溫度產生突然性波動，冷卻壁溫度波動表現出圓周性強，且各點冷卻壁溫度上升速度快，13段最快的點達到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，大幅度減風和大幅度減輕焦炭負荷后對穩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，十字測溫邊緣點溫度波動和溜槽正反轉呈對應關系，溜槽改為始終正轉后4～5h各層冷卻壁溫度趨于穩定，探尺偏料消除。出現以上一種或幾種情況的組合時應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，果斷休風檢查布料溜槽的運行情況，避免因發現不及時而造成嚴重的爐況失常，乃至爐涼爐缸凍結等事故。

4　結語

通過上述研究，得出結論如下。

1)應加強對原燃料的成分及理化性能的關注。在外部條件變化時，將原燃料波動信息及時傳遞給高爐，為高爐參數的及時調整爭取時間，減小甚至消除不利影響，實現高爐的長期穩定順行。

2)爐況失常應及時查找原因，在調整操作制度的同時，還應密切關注設備的運行狀況，利用現有手段及時發現故障，并消除由設備原因導致的爐況波動。

3)應加強溜槽的質量管理。溜槽襯板應具備耐熱、耐磨和耐沖擊等性能，并采用特殊的鑄造和熱處理工藝；應規范使用溜槽布料模式，嚴格遵守安全料線制度；應控制頂溫，當頂溫>250 ℃時應采取措施降溫保護爐頂設備；應對溜槽的更換、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急預案，以預防惡性事故的發生。

4)采用高性能的爐頂攝像設備，其應具備在高爐各種工況條件下能較好觀察爐內狀況的能力，以便及時發現溜槽等爐內設備的異常情況。當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，必要時采取休風檢查措施。

[1] 周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊[M].北京：冶金工業出版社，2008.

[2] 劉云彩.高爐布料規律[M].北京：冶金工業出版社，2005.

責任編輯馬彤

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，從事煉鐵工藝技術等方面的研究。

2015-10-22