CO2致裂爆破技術在歐冶爐上的應用

【摘? 要】歐冶爐由于工藝原燃料條件的特點，造成煤氣上升管內壁和豎爐壁內物料粘接堵塞氣流通道，對歐冶爐的生產順行產生嚴重影響。堵塞部位清理結料必須進行爐體開孔作業，采用人工手持工具進行，作業現場溫度且伴隨著煤氣泄露和瞬間爆燃，作業安全風險極高，并且整個作業過程時間無法受控，作業效率很低。本文介紹了通過使用CO2致裂器爆破新技術，安全高效的處理了歐冶爐上述難題。

【關鍵詞】歐冶爐;CO2致裂器;結料清堵處理方法

熔融還原是一種發展中的新煉鐵技術，八鋼目前的一座歐冶爐是從從COREX工藝優化進步而形成，由于環保、污染物排放少、煤氣發生量大，物料適應性強，成本低，可處理城市廢物垃圾等特有工藝特點受到許多國家的重視和關注。

八鋼目前的歐冶爐由于工藝、原燃料條件的特點，在運行中頻繁出現煤氣上升管在氣化爐出口部位內壁結料堵塞煤氣流通道;和在豎爐內壁粘結物料影響豎爐還原工況，對歐冶爐的生產順行產生嚴重影響。

傳統的堵塞或結料部位清理結料必須長時間停產休風進行，爐體開孔作業，采用人工手持工具進行，作業現場溫度高且伴隨著煤氣泄露和瞬間可能爆燃的安全作業風險，并且整個作業過程中，作業進度時間無法受控，作業效率很低。

針對上述難題，我單位專業技術人員積極搜索國內外相關信息，提出借鑒礦山和公路建設等行業領域近幾年使用的CO2致裂器爆破新技術來解決歐冶爐遇到的堵塞處理難題。

一、二氧化碳致裂器結構和工作原理介紹

1、二氧化碳致裂器（以下簡稱致裂器）屬于物理爆破設備，是利用液態二氧化碳受熱氣化膨脹，快速釋放高壓氣體產生破斷力清理堵塞的高溫物料，解決了以往用炸藥爆破清堵作業中破壞性大、危險性高及使用手續復等難點，并且二氧化碳本身具有抑制火焰的效果，為歐冶清堵爆破作業提供可靠保證，廣泛適用于煤礦、非煤礦山和各種需要爆破的領域，在歐冶爐上是首次使用。

致裂器是根據煤礦行業標準設計而成，具有安全性高、可靠性高、爆破能量可控、可重復使用、操作維護簡單等多種優點。

2、二氧化碳致裂器型號如圖1所示，其系列產品見表1所示：

3、二氧化碳致裂器結構原理：

致裂器由起爆頭、加熱裝置、主管、泄能片、密封墊、泄能頭等六部分組成，如圖2

4、工作原理：

二氧化碳在低于31℃且達到一定壓力時態存在，而超過31℃時開始氣化，且隨溫度的變化壓力也不斷變化。利用這一特點，在致裂器主管內充裝液態二氧化碳，使用發爆器快速加熱裝置，液態二氧化碳瞬間氣化膨脹并產生高壓，當壓力達到爆破片極限強度（可設定壓力）時，定壓泄能片破斷，高壓氣體從泄能頭釋放，作用在煤（巖）體上，從而達到爆破的目的。

二、CO2致裂器處理歐冶爐堵塞技術介紹

1、設備、工藝技術人員研究爐體結構圖紙，分析易發生堵塞部位，從而確定爐體CO2致裂器爆破孔的安裝位置;

2、利用定修時間，在易結料堵塞的煤氣上升管外壁和豎爐爐壁上預制清堵孔;具體作業方法：

2.1、在預先確定的開孔位置，用高強度合金磁力鉆（也可用氧割或碳弧氣刨）在煤氣上升管壁和豎爐爐殼上形成一個直徑85mm的孔;

2.2、用磁力水鉆在開孔部位繼續對爐壁內側的耐材開孔，形成一個直徑80mm的貫穿爐殼的通孔，作業完成后立即用隔熱巖棉堵塞空洞;

2.3、加裝φ76*6mm的內襯保護管，伸入爐體部分超過耐材20mm，爐殼外預留120mm，內襯保護管外壁和煤氣上升管壁，豎爐爐壁可靠焊接;內襯保護管外側焊接預留孔洞法蘭和悶板，內孔堵塞隔熱巖棉，做好法蘭和悶板見得密封（耐高溫450℃，耐壓0.5MPa）， CO2致裂器爆破作業預留孔洞制作完成;

3、和專業CO2致裂器爆破單位技術人員制定清堵爆破作業方案，進行爆破當量計算，選擇合適的CO2致裂器（直徑小于60 mm），確定插入爐體的深度和釋能口的方向;

4、制定安全方案，現場警戒，進行CO2致裂器爆破清堵作業，CO2致裂器插入孔洞前，表面要包裹隔熱巖棉，避免高溫自爆。

經過實踐， CO2致裂器爆破新技術，可以安全、高效的解決歐冶爐特殊工況下（超高溫、煤氣、作業空間受限、人員無法靠近作業），各類管道和爐壁內側結料、堵塞問題的清堵處理。

參考文獻

[1] 《二氧化碳致列器研制與應用》，2015.08 煤炭技術第34卷08期 黃園月、尹嵐嵐、倪昊

[2]《COREX豎爐爐料黏結的機理研究和影響原因分析》，2011.06 寶鋼技術第6期 許法海、郭麗、張志浩

[3] 《COREX豎爐清空工藝研究》，2015.06 新技術新工藝 第6期 鐘聲、劉建東

作者簡介：牛斌，男，漢，1972，05，25，東北大學機械工程專業，研究生學歷，冶金機械高級工程師。現在新疆八鋼煉鐵分公司歐冶爐任設備管理主任工程師。長期從事大型煉鐵工藝設備的管理和維護。