1 概 况
某炼铁厂高炉 , 有效容积2000 m3, 2000年6 月28投产 , 长期较顺行 , 系数在2.5以上 , 随着高炉的强化 , 2006 年以来冷却壁出现大量破损 , 炉体大量漏水 , 已进入炉役后期。2006.2.6 炉况出现失常 , 2007.1.13 炉缸出现严重恶化 , 到2.13 日基本恢复正常 , 历经 50天, 损失产量约 87000 t 。
2 炉况失常原因与过程
2.1炉况失常原因
2.1.1高炉设备现状是经常发生风口烧坏和炉缸不活跃的客观条件1)顶压只有 150 kPa, 限制了高炉进一步加风。2 000 m3高炉正常风量应在 4000 m3/min, 而该高炉只有 3 500 m3/min 左右。
2)风口二套变形严重 , 使本应向下倾斜的风口都上翘 , 对活跃炉缸极其不利 , 经常发生风口连续烧坏。二套上翘的问题虽然采取了更换、加顶丝等办法 , 收效不大 , 新换的二套 4 个月又发生严重上翘。
3) 2006 年以来冷却壁破损加速 , 加上设计缺陷 , 各段冷却壁之间没有阀门 , 日常生产无法判定漏水段数 , 靠检修时打压判定 , 长期带有坏冷却壁水管工作 , 高炉长期存在漏水。
2.1.2原燃料发生变化，精料方针打破是本次重大炉况事故的助推剂2006 年 11 月中下旬 , 炉缸不够活跃已有表现 , 压量关系紧张 , 对出铁、炉温波动非常敏感 ,
所有现象说明炉缸工作逐步变差 , 从外部看主要是 :
1)球团车间检修 , 高炉配吃外进球团。由于外进球团厂家多 , 成分不一 , 虽采取一定混匀措施 , 但 SiO 2 % 及品位仍不稳定 , 且粉子大 ( 通常在 35% 左右) ,其中特别是承德地区球团含钛高 ,平均在 1.2% ～1.3% , 个别高达2.6% 。加上自烧结矿 TiO 2 升高至 0.45% , 使铁中钛高达 0.093%～ 0.1% , 铁水变粘稠。
2) 2006 年 11 月中旬后自产焦炭挥发分升高至1.6% ～ 1.8% , 强度也时有变差的情形。
3)由于铁烧产能不匹配 , 11 月上旬铁产量提高后 , 烧结采取了提碱度、提机速的措施 , 烧结碱度提高到 2.35 以上 , 高炉炉料结构发生较大变化 ,另外机速提高烧结矿强度有所降低 , 11 月烧结机机速比 10 月份提高0.06 m /min, 烧结强度比 10月降低0.67% 。
2.1.3高炉操作制度、参数控制、应对措施不到位和炉外事故是本次炉况失常的根本原因。
1)高炉对冷却壁长期漏水不够重视 , 没有采取主动处理、断绝水源的措施 , ***严重时带 76 根坏冷却壁水管生产。
2)风量长期偏小 , 炉缸活跃不够始终是限制炉况长期顺行的因素。06 年下半年长期低 [ Si] 、高 R 2 操作 , 炉缸热量不足。
3)炉外事故频出 , 是炉缸严重恶化的导火索 2006.12.10 和 13 日两次吹管渗铁烧穿高炉无计划体风 , 14 日北场发生放风堵口事故 , 使炉缸进一步恶化 ;2007.1.13日铁口堵不上跑铁 , 炉内大幅减风发严重炉凉 , 使炉缸严重恶化。
4)炉内操作主动损失理念差 : 2006.12.16日炉况失常后 , 操作参数控制仍以强化为主 , 顶压、压差、透气指数等参数仍维持正常水平 , 在 27 日连续悬料 4 次才做出调整。
2.2炉况失常过程
1) 2006 年 11 月中下旬 , 炉缸工作不活跃已有表现 , 炉况顺行差 , 高炉采取减小矿批、发展边缘 , 降低煤比、控氧、降碱度、提炉温等措施以求顺行。恢复中 , 2006.12.10和 13 两次发生吹管渗铁烧穿 ( 说明炉缸明显变差 ) , 12.14 日发生减风堵口 , 炉况基础更加脆弱。12.25日由于焦炭水分升高2.4% 导致炉凉 ( Si = 1.21% , S = 0.067% ) ,加焦下达高炉连续悬料(12.26 日 1 次 , 12.27 日4 次) ,
加上高炉又带 13# 坏风口作业加剧了炉缸变差。12.28 日虽采取了锰矿洗炉 , 至 12.31日视炉缸状况好转去掉 , 仍以强化炉况为主 , 炉缸没有得到彻底清理 , 2007 年元月 1 ～ 12日 铁产量仅维持在4 800t/d 左右。
2) 2007.1.13 日 20: 35 铁口堵不上跑铁 , 炉内停氧、停煤、大幅减风至 45 kPa, 诱发严重炉凉 , 铁水温度低至 1422 ℃。料速不均崩料多、煤气分布极不规则 , 12.14日 H 2 % 由 1.3 升至 3.0,高炉大量漏水 , 综合负荷大幅走轻至 2.812, 但尽管有大力提炉温措施 , 铁水温度难以达到 1480 ℃ ,两场铁水温差达 20 ℃ , 炉缸工作恶化 , 炉况严重失常 , 风口频繁破损(15日 1 个 , 16 日 2 个 , 18日 2 个 ) 。18 日 3# 风口漏水严重 , 休风 450 min 更换坏风口并堵 8 个风口 , 余 20 个送风 , 转入炉况恢复阶段。
3 炉况恢复过程
3.1***阶段锰矿洗炉力度再次不够，炉缸再次没有根本治理
2007.1.16日加入萤石 20 kg/tfe,1.17 日再次加入锰矿处理炉缸 , 控制 [ Si] 在 0.7% ～ 0 .9% ,R 2 在 1 .08 ～ 1 .15 。锰矿下达 , 风口破损逐步消除 ,渣铁流动性改善 , 铁水温度达 1450 ℃以上 , 炉缸状况改善 , 炉况恢复较快 , 在压差 ≤ 125 kPa, 透气性 ≥ 2 700 的前提下逐步加风 , 捅风口 , 至 21 剩 20#未 开 , 风 量 加 至 3 400 m3/min, 富 氧 至1.5 km3/h 。由于再次乐观估计炉况 , 并为快快速增产 ,20 日停用锰矿。但炉缸仍未根本好转 , 接受强化措施能力差 , 同时由于焦批大、冶炼强度低 , 中心气流常有过高现象。
3.2 第二阶段布料溜槽烧断
煤气流严重失常风口连续损坏与频繁无计划休风 炉缸工作严重恶化，延长了炉况恢复时间22 日 21# 风口破损严重, 休风 240 min 换 3 个风口 , 炉顶检查布料溜槽 , 发现落料点下表面烧损 , 产生裂缝 , 考虑恢复炉况及临时休风没有更换 , 只进行了补焊。23 日白班炉顶十字测温分布异常 ( 见表 1) , 调整布料角位效果不大 , 判断布料溜槽烧断。加焦 130 t 下达炉腹后于 24 日 2: 30休风 1 098 min 更换。综合考虑炉缸工作状况、乱料和休风影响 , 采取堵 12 个风口送风的谨慎恢复方案。
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一方面由于流槽烧断整个料柱分布失常 , 另一方面由于 CO 2 % 极差 , 只能靠高 [ Si] 保证一定的渣铁物理热 , 使得炉缸渗透性比休风前更差。送风18h 后 25 日开 3# 风口, 但 20 min 后吹管烧穿二套放炮 , 放风中 11# 二套也放炮。休风392 min 更换 ,堵 17 个风口。送风 8h 后 26 日 9# 二套又放炮, 放风中 7# 二套烧坏, 再次休风 270 min, 堵 20 个风口恢复炉况。28 日又因 12# 二套放炮, 放风中 11
# 、15# 二套烧坏, 休风 463 min, 堵 19 个风口送风 ,由于频繁无计划休风 , 渣铁已不能顺利流出 , 炉缸接近冻结。3 次放炮共同特点是 : ①休风都因二套烧坏造成 , 风口小套较好。②放风中由于吹管前端烧坏造成其它二套烧坏。③每次都有铁水从吹管流出或喷出烧坏菱形板。这些征兆说明炉缸渗透性极差 , 铁水无法顺利渗入炉缸。这个阶段风速控制、加风速度控制更加严格。
3.3第三阶段 严控漏水 连续喷净渣铁 稳妥开风口和加风，风口破损减少，炉缸状况改善，炉况逐步好转。
28 日用 9 个风口送风 , 由于炉缸透液性差 ,实际风速过小 , 风口回旋区和鼓风动能太小 , 11# 、14# 二套再次烧坏, 为此重新修订了恢复方案 : ①炉外实施零间隔出铁 , 并大喷铁口以排净凉渣铁。②加大风口外部打水 , 以减少休风次数 , 延长送风时间。③及时查漏 , 杜绝向炉内漏水(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修订低风压下风量控制标准 ,按燃烧焦炭反推风量 , 并参照风压水平 , 适当提高标准风速。每 8 ～ 10h 捅 1 个风口 , 开 1 个风口加风100 ～120 m3/min 。⑤ 29 日 3 次加入锰矿洗炉。30 日锰矿下达后 , 按修订方案开风口 , 稳步用风 , 期间有风口破损 , 但能控制漏水持续生产 ,渣铁流动性不断改善 , 炉缸工作区域不断扩大、风量逐步增加 , 至2.2 日余 9 个风口未开 , 视炉况好转且 13# 风口损坏严重 , 休风 375 min 换坏风口2.3 日送风后 , 13# 二套坏, 控水坚持生产。2.4日又因 28# 风口损坏严重, 休风 180 min 更换。至2.6日风口全开 , 至 2.9 日 , 炉况有一定局面 , 且 25#风口损坏加剧 , 为了下一部强化 , 并考虑炉皮西南方向局部发红 , 休风 780 min 换 2 个二套和 6 个风口 , 并在炉皮发红处加装 7 个柱状冷却器。
3.4第四阶段 合理控制操作参数 炉况顺利恢复。
2 月 9 日堵 5 个风口送风 , 继续采用锰矿洗炉 , 在保持铁水良好的流动性的前提下 , 维持铁温在 1470 ～ 1490 ℃ , R2 在 1.05 ～1.10, 炉缸工作状况持续好转 , 并视炉缸工作情况稳步开风口 , 严格按标风速 ≤ 190 m /s 加风 , 并逐渐用氧 , 风口不再损坏 , 炉型相对好转 , 考虑炉皮安全状况 , 剩25# 风口, 至 2 月 13 日产量已到 4300t, 炉况基本正常。
4.失误和不足
4.1炉外事故多加剧了炉况失常 促进了炉缸恶化
1)12.10日和12.13日两次吹管渗铁烧穿造成高炉无计划体风。12.14 发生减风堵口事故 , 高炉顺行受到严重影响。
2) 12.26日 ～ 12.27日 连续发生 5 次悬料 , 高炉风量大 幅 萎 缩 , 12.27 ～ 31日 平 均 风 量 仅 为 3 067m3/min 。
3)06.12.31 ～07.1.12 日炉况有了基本局面 ,产量在 4 800 t/d 。1.13日发生堵不上铁口跑铁事故 , 高炉大幅减风导至严重炉凉 , 炉缸开始严重恶化。
4) 1.22日休风时发现流槽破损 , 但没有主动更换。
4.2锰矿洗炉不够彻底
2006 .12 .28 ～ 12.31日和 2007 .1.17 ～ 1. 21日 两次采用锰矿处理炉缸 , 两次由于炉缸工作状况改善较快 , 风量很快加至 3 400 m3/min 以上 , 并逐步富氧 , 过于乐观 , 锰矿使用仅 3 ～ 4d, 没有达至彻底清理炉缸的目的 , 停锰矿后随着强化、炉缸负荷增加又造成了风口烧坏炉况恶化 , 延长了炉况的恢复进程。
4.3中心过分发展烧断溜槽，炉况恢复机会丧失
2007 1.13日 后 , 炉况恢复中 , 由于矿批小(37～ 39t) , 焦批大 ( 焦比 490 ～ 510 kg/tfe) , 料速慢( 约 6 批 /h) , 中心气流过分发展 , 且抑制中心的措施不坚决 , 煤气中心温度长时间大于 800 ℃ , 至23 日上午煤气流分布严重失常 , 布料溜槽被烧断 ,被迫于 24 日休风 1 098 min 进行更换 , 使炉缸工作再次恶化。
4.4炉缸极度恶化的情况下，由于表观风量和实际风量存在较大误差，造成风速控制过低 导致风口回旋区过小
延长了高炉恢复进程由于布料溜槽烧断 , 炉料分布失常 , 加上长时间休风更换布料溜槽和冷却壁漏水没有完全制止 ,炉缸出现极度恶化 , 堵风口个数增至 12 个。送风后 , 为稳妥恢复炉况 , 操作相对保守 , 标风速按170 m /s 控制 , 由于风小风量表误差大 , 实际风速过低 , ( 风量表为 920 m3/min, 反推风量为446 m3/min, 风速仅为 73 m /s) , 加上捅风口时机不成熟 , 导致风口二套、小套出现连续放炮和破损 , 高炉 25 日、 26 日、 28 日连续休风更换 , 风口堵至 20 个 , 炉缸恶化进入严重堆积状态 , 大大延缓了炉况的恢复进程。
4.5高炉后期冷却壁长期存在漏水，未能及时处理。
高炉炉役后期冷却壁破损加速 , 高炉车间重视不够 , 没有及时维护 , 煤气 H 2 含量长期在 2.5%～3.3% , 高炉长期漏水生产 ( 严重时 76 根漏水 )没能得到及时控制。这也是炉缸严重恶化重要原因。
5 结论及教训
1)加强原燃料管理 , 实现精料入炉是大型高炉长期稳定顺行优质高产的基本保证 , 是炼铁工作者永恒的工作主题。
2)大型高炉炉役后期生产 , 实现定期检修 ,及时加强冷却壁的维护 , 是消除炉内漏水 , 维持合理的操作炉型 , 减少事故的重要手段。
3)各种操作制度和日常控制参数 , 必须以炉况顺行、炉缸活跃、对外围条件适应性强为宗旨 ,坚决杜绝极限操作。
4)炉况失常时 , 坚决以处理炉况为主导思想 , 不顶、不追 , 措施到位 , 稳中求进 , 切忌反复 , 实现炉况的彻底恢复 , 避免事故的进一步扩大。
5)加强设备及外围管理 , 避免设备及外围事故的频繁发生 , 是保证炉况长期顺行的重要保障。
6)高炉装备水平限制风量使用、风口二套上翘是高炉炉缸工作相对较差的客观条件 , 必须靠长期良好的渣铁流动性作为保障。
7)在处理炉缸堆积时 , 高 [ Si] 高 [Mn ]会导至铁水粘稠 , 达不到清理炉缸的目的。锰矿加入量以铁中 [Mn ] 在 0 . 8% ～ 1 . 0% 为宜 , 铁中[ Si] 原则上也应控制在 0 .8% ～ 1 .0% , 但一定要保证渣铁具有良好的流动性 , 锰矿洗炉一定要坚决彻底 , 达至彻底清理炉缸的目的。
