張勁松，王玉全，陳洪曼，鞠秀峰

(通化鋼鐵股份有限公司)

摘 要：對(duì)通鋼7號(hào)高爐熱風(fēng)爐燒穿事故的處理進(jìn)行了總結(jié)。通過分析燒穿原因，采取了吊模澆筑的方法快速恢復(fù)燒穿部位，并提出了今后預(yù)防措施，保障了高爐的安全運(yùn)行。

關(guān) 鍵 詞：大型高爐；熱風(fēng)爐；燒穿事故

通鋼7號(hào)高爐(2680m3)熱風(fēng)爐是改進(jìn)頂燃式熱風(fēng)爐，于2007年9月投入使用，風(fēng)溫最高使用到1230℃。2009年2月21日，1號(hào)熱風(fēng)爐熱風(fēng)出口處吹開，導(dǎo)致高爐緊急放風(fēng)，使用其他2座熱風(fēng)爐送風(fēng)。通過處理與日后的維護(hù)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，做到提前預(yù)防，定時(shí)檢修，再?zèng)]出現(xiàn)熱風(fēng)爐燒穿事故，確保了熱風(fēng)爐安全運(yùn)行。

1 熱風(fēng)爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)及風(fēng)溫使用情況

7號(hào)高爐熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)使用壽命30年，設(shè)計(jì)參數(shù)見表1，風(fēng)溫使用情況見表2。

2 熱風(fēng)爐燒穿事故

2009年2月21日05：55，1號(hào)熱風(fēng)爐正常送風(fēng)，熱風(fēng)出口加強(qiáng)板下方溫度320℃，熱風(fēng)管道補(bǔ)償器280℃。06：50，點(diǎn)檢時(shí)發(fā)現(xiàn)1號(hào)熱風(fēng)閥靠熱風(fēng)爐側(cè)方向有火星噴射物飛出，值班室人員馬上進(jìn)行放風(fēng)操作。檢查后確認(rèn)1號(hào)熱風(fēng)出口部位燒穿，之后換2號(hào)熱風(fēng)爐送風(fēng)。07：03換爐操作完畢，關(guān)閉1號(hào)冷風(fēng)閥，同時(shí)強(qiáng)制電磁閥將1號(hào)熱風(fēng)閥關(guān)閉(線路燒壞)，高爐回風(fēng)繼續(xù)生產(chǎn)。之后發(fā)現(xiàn)，1號(hào)熱風(fēng)爐熱風(fēng)出口處球拱部分爐皮燒穿1600mm×800mm，熱風(fēng)短管燒穿1100mm×700mm，熱風(fēng)出口部位同面積耐火磚吹落至熱風(fēng)爐平臺(tái)，形成同面積的窟窿。從形成的缺口觀察爐內(nèi)，熱風(fēng)出口管道部分內(nèi)環(huán)工作面高鋁磚RDL—75向爐內(nèi)傾斜，并呈橢圓狀變形，與外環(huán)硅磚半圓拱脫離，出現(xiàn)約100mm縫隙，硅磚半圓拱未發(fā)生變形(如圖1所示)。

3 產(chǎn)生的原因

(1)經(jīng)核對(duì)施工圖紙，熱風(fēng)出口爐墻所在部位環(huán)旋寬度為642．5mm，其下部向爐外方向分別縮進(jìn)約64．5mm和128mm，兩個(gè)共計(jì)退回約192．5mm，環(huán)旋受墻面支撐的受力面為450mm左右。因此，該環(huán)旋向爐內(nèi)懸挑出部分下部支撐不穩(wěn)(熱風(fēng)出口結(jié)構(gòu)如圖2所示)。

(2)熱風(fēng)爐拱頂縮口段大墻拱腳標(biāo)高與熱風(fēng)出口中心標(biāo)高相同，也就是熱風(fēng)出口上半環(huán)包含在熱風(fēng)爐拱頂大墻內(nèi)，使該環(huán)旋起到了支撐上部拱頂?shù)淖饔茫h(huán)旋承受來自拱頂大墻的偏心力。由于該環(huán)旋直徑1960mm，受下部支撐的有效環(huán)寬450mm，拱厚230mm，在頂部受力的作用下易產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。

(3)沉降縫爐內(nèi)一側(cè)墻寬450mm，硅磚長(zhǎng)期在高溫、高壓和送熱風(fēng)、進(jìn)冷風(fēng)的生產(chǎn)環(huán)境下工作。爐墻由于熱脹冷縮始終處于微動(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)致熱風(fēng)出口環(huán)旋也隨爐墻微動(dòng)，在長(zhǎng)期高溫荷重狀態(tài)下產(chǎn)生變形。

(4)由于熱風(fēng)爐墻體與拱頂各口與送風(fēng)管道各三岔口除長(zhǎng)期承受高溫高壓作用外，還要承受由于氣流收縮、擴(kuò)張和轉(zhuǎn)向所產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)作用，因此《高爐煉鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》要求熱風(fēng)爐工作層應(yīng)采用致密性耐火材料，在熱風(fēng)爐各口區(qū)域采用組合磚。7號(hào)高爐熱風(fēng)出口沒有設(shè)計(jì)組合磚而采用環(huán)旋的方式砌筑，環(huán)旋周圍采用切磚的方式進(jìn)行找平，有可能環(huán)旋圓周切的磚受應(yīng)力影響導(dǎo)致碎裂，出現(xiàn)環(huán)旋縱向位移，變成橢圓形狀，導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫。這就是由于設(shè)計(jì)不合理，砌筑上沒有處理好環(huán)旋周圍的砌磚導(dǎo)致。通過分析，以上條件是該環(huán)旋產(chǎn)生變形失穩(wěn)的原因。該環(huán)旋向爐內(nèi)傾斜，造成該處膨脹縫擴(kuò)大，保溫層相當(dāng)減少，造成爐皮過熱，隨著膨脹縫擴(kuò)大的加劇，瞬間造成爐皮燒穿。

4 處理過程

發(fā)生燒穿事故后，經(jīng)過研究決定采用吊模澆筑的方式，以最快的速度恢復(fù)燒穿部位。采取經(jīng)過1天多的清理和修整，22日19：00，開始支設(shè)吊模。此時(shí)，爐內(nèi)溫度900℃，筑爐公司用強(qiáng)制攪拌機(jī)按耐火材料廠家要求進(jìn)行澆注施工。23：00澆注完畢，共用料8t，將熱風(fēng)出口部位全部堵上。同時(shí)，設(shè)置排氣孔及灌漿孔13個(gè)，正常排氣24h，直到?jīng)]有蒸汽排出時(shí)關(guān)閉閥門，之后進(jìn)行灌漿。25日23：00，對(duì)熱風(fēng)出口周邊爐殼高壓灌漿，共使用灌漿料2t。期間，1號(hào)熱風(fēng)爐2個(gè)煙道閥及1個(gè)廢氣閥一直處于開啟狀態(tài)，熱風(fēng)爐內(nèi)拱頂溫度為700℃。

車間根據(jù)耐火材料的性質(zhì)及熱風(fēng)爐的狀況，制訂了嚴(yán)格的送風(fēng)方案。26日07：00，按每小時(shí)30℃升溫至850℃，恒溫10h；之后，燒爐至1100℃燜爐。27日18：18，配送1號(hào)熱風(fēng)爐，送風(fēng)溫度938℃。28日，送風(fēng)溫度達(dá)990℃。此時(shí)測(cè)量爐皮鋼板溫度為60~70℃，事故搶修圓滿結(jié)束。

5 預(yù)防措施

堅(jiān)持爐殼加強(qiáng)日常對(duì)爐皮測(cè)溫，每班在每座熱風(fēng)爐送風(fēng)前，進(jìn)行爐皮測(cè)溫并記錄歸檔，對(duì)于異常情況要及時(shí)匯報(bào)。安裝固定和不固定的測(cè)溫裝置，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)溫度接近或大于200℃時(shí)，要在高溫處打N2進(jìn)行冷卻，然后測(cè)溫，控制不住立即上報(bào)進(jìn)行休風(fēng)處理。安裝攝像儀，專門用于監(jiān)視3個(gè)熱風(fēng)爐短管與爐皮結(jié)合部位，以便在熱風(fēng)爐送風(fēng)時(shí)可以在室內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。定期或利用休風(fēng)機(jī)會(huì)對(duì)熱風(fēng)爐管道、熱風(fēng)短管、熱風(fēng)管道等高溫的地方進(jìn)行灌漿處理，確保爐殼表皮溫度控制在120℃以內(nèi)。各熱風(fēng)出口已經(jīng)安裝了應(yīng)急的打水裝置，同時(shí)制訂7號(hào)高爐熱風(fēng)爐安全點(diǎn)檢措施，強(qiáng)化管理，避免事故。

6 維護(hù)實(shí)例

2009年8月11日，2號(hào)熱風(fēng)爐熱風(fēng)出口與熱風(fēng)主管三岔口處入孔高溫達(dá)到200℃，加大N2量冷卻爐殼溫度，但仍有上升趨勢(shì)，組織休風(fēng)8小時(shí)20分處理；10月15日，利用年休機(jī)會(huì)對(duì)1號(hào)熱風(fēng)閥后熱風(fēng)主管三岔口上部高溫部位進(jìn)行了鉆孔檢查，發(fā)現(xiàn)了掉磚問題，尺寸大小900mm×1100mm；12月23日，利用休風(fēng)機(jī)會(huì)對(duì)3號(hào)熱風(fēng)閥后熱風(fēng)主管三岔口高溫部位進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)了同樣的掉磚問題，尺寸大小900mm×1100mm。針對(duì)3個(gè)三岔口處出現(xiàn)的問題，采用挖補(bǔ)支模搗磷酸鹽綜合澆注料的方式，對(duì)薄弱部位及爐殼外表溫度點(diǎn)大于200℃的部位進(jìn)行開孔灌漿處理。截止到2011年10月，熱風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)共計(jì)栽灌漿孔231個(gè)，累計(jì)灌漿40多t，高溫現(xiàn)象得以控制，避免了事故狀態(tài)的休風(fēng)。

2011年10月9日，利川年休時(shí)間，對(duì)1號(hào)熱風(fēng)爐熱風(fēng)出口，1、2、3號(hào)熱風(fēng)爐三岔口進(jìn)行了冷態(tài)澆筑，風(fēng)溫提高到1180℃。通過處理，所處理部位至今沒有出現(xiàn)高溫的現(xiàn)象。

7 結(jié)語

(1)設(shè)計(jì)上應(yīng)從結(jié)構(gòu)上考慮：①熱風(fēng)爐各出口磚應(yīng)能夠自鎖，熱風(fēng)出口組合磚通常設(shè)計(jì)為自鎖結(jié)構(gòu)，防止熱風(fēng)支管砌磚向爐內(nèi)移動(dòng)，組合磚中間設(shè)置滑動(dòng)縫以適應(yīng)熱風(fēng)爐大墻不同砌體的膨脹移位。7號(hào)高爐的熱風(fēng)出口只采用了寬140mm的楔形磚作為楦磚，沒有自鎖結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致內(nèi)傾。②為適應(yīng)高溫、高壓、強(qiáng)化冶煉和長(zhǎng)壽的需要，熱風(fēng)爐和熱風(fēng)管道等部位的開口部和孔洞多采用組合磚結(jié)構(gòu)。因?yàn)榻M合磚單體尺寸較大，采用花瓣形異型磚結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高且穩(wěn)定性好，單體質(zhì)量和組裝、砌筑質(zhì)量有保證。③熱風(fēng)出口應(yīng)設(shè)立在大墻的垂直段，避免管道承受來自拱頂?shù)膲毫Α＂軣犸L(fēng)總管與支管三岔口管徑差異應(yīng)適當(dāng)增加，防止結(jié)合部位過于平坦，提高組合磚自鎖能力，提高砌體穩(wěn)定性，確保三岔口結(jié)合部位的強(qiáng)度。

(2)從高風(fēng)溫對(duì)輸送管道系統(tǒng)要求考慮：采用大拉桿配合合理的管道支架，多角度考慮應(yīng)力的變化；還要考慮頂燃式熱風(fēng)爐的熱風(fēng)出口位于熱風(fēng)爐溫度最高區(qū)且直徑最大的部位，其工作時(shí)的徑向熱膨脹對(duì)管道系統(tǒng)的影響也是最明顯的。7號(hào)高爐在熱風(fēng)出口與熱風(fēng)總管之間就沒有束縛的大拉桿。

(3)適當(dāng)采用不固定的測(cè)溫裝置可以靈活掌握溫度高的危險(xiǎn)部位，哪一個(gè)位置溫度高，就將測(cè)溫裝置防在哪，隨時(shí)掌握溫度變化趨勢(shì)。當(dāng)爐殼溫度超過200℃時(shí)，打N2維持并計(jì)劃進(jìn)行檢修是可以避免突發(fā)性的事故，保證高爐安全生產(chǎn)。

(4)開始有溫度高的部位也考慮包箱灌漿或背水箱冷卻，但是考慮做完后無法檢查，形成二層格的狀態(tài)隱患更大，所以快速處理挖補(bǔ)更可靠。如果在澆注料與爐殼之間貼1層耐火纖維氈，則爐殼溫度會(huì)進(jìn)一步下降。有關(guān)熱風(fēng)爐管道整體澆注達(dá)到高風(fēng)溫，能否保一代爐齡還有待驗(yàn)證。

(5)由于送風(fēng)系統(tǒng)問題，目前滿足安全生產(chǎn)，但是風(fēng)溫仍未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，還要進(jìn)一步研究提高。