劉甲科 孫世彪
（陜西龍門鋼鐵有限責(zé)任公司）
摘要：2021年9月份以來，2#爐受爐身中部7、8、9段冷卻壁水管根部頻繁拉裂的困擾，通過對漏水冷卻壁在線綜合處理法，即“一查、二膠、三改、四焊”四步法，結(jié)合漏水的危害同步對爐內(nèi)上下部制度調(diào)整等措施，提出“先治水、斷源頭，再調(diào)整爐內(nèi)參數(shù)”的思路，保證了2#高爐的安全運(yùn)行和爐況的穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞：冷卻壁漏水；查漏；爐況調(diào)整
1 簡況
龍鋼2#高爐有效容積846m³，設(shè)20個風(fēng)口，兩個鐵口，采用串罐無料鐘爐頂。第二代爐齡于2014年開爐，開爐不久爐身中部7、8、9段冷卻壁水管與保護(hù)管焊縫開裂而漏水現(xiàn)象，后續(xù)雖著高爐冶強(qiáng)的不斷提高，冷卻壁根部拉裂現(xiàn)象也加劇，特別是2020年后半年至2021年9月份爐身中部7、8、9段冷卻壁水管根部拉裂現(xiàn)象較為頻繁，高爐軟水補(bǔ)水周期由正常48小時以上縮短至每4-5小時補(bǔ)水一次。高爐順行雖未受影響，但主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)下滑較多。
龍鋼2#高爐高爐本體冷卻采用軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)，冷卻壁豎向分為1-11段，其中1-10段為密閉系統(tǒng)依次從下往上串聯(lián)供水，11段為開路。每塊冷卻壁為4進(jìn)4出水管設(shè)計(jì)。爐腹（4段）、爐腰（5段）、爐身下部（6段）為銅冷卻壁，爐身中部至爐身中上部（7、8、9段）為球墨鑄鐵冷卻壁，7-8段共30塊冷卻壁，9段28塊冷卻壁。自2014年開爐不久就出現(xiàn)冷卻壁根部護(hù)帽漏水，雖高爐的不斷強(qiáng)化高爐利用系數(shù)由3.3t／m3.a逐步提升至4.23t／m3.a，冷卻壁根部漏水頻次增加。2020年至2021年1-9月份共查出漏水點(diǎn)176個，其中壓膠46個點(diǎn)，改單聯(lián)34根，焊接98根，在7、8、9段中，占比分別為40%、50%、10%，拉裂部位分布主要集中在7-8段。
2 冷卻壁根部漏水原因和危害
2.1分析拉裂原因
對冷卻壁根部拉裂的原因分析得出認(rèn)為主要原因是冷卻壁保護(hù)管外面焊接在爐殼與冷卻壁水管上的波紋膨脹節(jié)在冷卻壁水管受熱脹冷縮時膨脹量不足引起，加上水管和護(hù)管之間焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致冷卻壁在受到熱應(yīng)力變化時從冷卻壁水管和護(hù)管焊縫最薄弱出拉裂而漏水。
2.2高爐冷卻壁漏水的危害
2.2.1指標(biāo)下降：從經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來分析，1kg水漏入爐內(nèi)，通過升溫汽化和分解反應(yīng)需要消耗約1.117kg焦炭的補(bǔ)償，同時考慮1kg水分解的氫氣參加的還原反應(yīng)抵消約0.364kg焦炭，綜合考慮，1kg水漏入爐內(nèi)需要消耗約0.753kg焦炭。由此可見漏水是導(dǎo)致高爐焦比升高的直接原因。2#高爐自今年漏水加劇后高爐焦炭負(fù)荷較1#高爐同期下降0.1倍焦比升高10kg/t.Fe。
2.2.2影響順行：冷卻壁漏水后，造成上部中部爐墻不同程度粘結(jié)，導(dǎo)致高爐圓周氣流分布不均，局部氣流頻繁過盛，易出現(xiàn)管道處氣流，煤氣利用率下降，熱損增加。同時增加高爐操作難度，高爐為保順行，被迫采用退守措施。
2.2.3影響安全：因冷卻壁根部漏水，大量水入爐內(nèi)導(dǎo)致高爐每次休風(fēng)風(fēng)口噴火；爐頂點(diǎn)火，頂溫異常升高、難以控制且爐頂有爆震現(xiàn)象，安全風(fēng)險(xiǎn)和不確定因素大大增加。同時正常生產(chǎn)期間風(fēng)口區(qū)和大套縫隙爐缸灌漿孔常見滲水現(xiàn)象，極易誘發(fā)爐涼事故。
2.2.4影響水消耗：正常膨脹罐補(bǔ)水周期大于48小時現(xiàn)下降至4-5小時補(bǔ)一次水，每天補(bǔ)水5-6次。若高爐因各種原因慢風(fēng)（小于正常風(fēng)壓的90%以下）膨脹罐液位極劇下降，補(bǔ)水周期縮短至1-2小時補(bǔ)水頻次增加。造成水資源大量浪費(fèi)，同時對高爐爐缸安全造成威脅。
圖 1 2#爐爐身上部第八段溫度趨勢
圖 2 2#爐爐身上部第九段溫度趨勢
圖 3 軟水膨脹罐液位曲線冷卻壁漏水處理方法
經(jīng)過近一年查漏和治水的摸索和實(shí)踐，我們總結(jié)出來一套完整的針對冷卻壁根部漏水處理措施，總結(jié)成“一查、二膠、三改、四焊”四步法，并結(jié)合漏水的危害提前對爐內(nèi)上下部制度調(diào)整等措施。
3 處理漏水四步法
3.1一查：加強(qiáng)內(nèi)部管理建立快速反應(yīng)機(jī)制，當(dāng)班工長嚴(yán)密監(jiān)控軟水膨脹罐液位曲線。同時嚴(yán)格要求副工長、看水工每兩小時檢查高爐本體水管有無滲水；發(fā)現(xiàn)液位斜率下降快，第一時間反饋車間，快速組織查漏。每次查漏由分廠領(lǐng)導(dǎo)把關(guān)，車間負(fù)責(zé)組織安排爐身爐底上下兩組人員，每組至少兩個人，帶好煤氣報(bào)警器和對講機(jī)各自就位進(jìn)行查漏。經(jīng)過長期摸索在查漏方面我們按先整體再局部的模式進(jìn)行篩查。即先利用打壓法快速全面篩查完后，對壓力不降也不漲的水管作標(biāo)記再進(jìn)行局部關(guān)水利用點(diǎn)火法判斷其準(zhǔn)確率達(dá)100%，對因閥門生銹關(guān)不嚴(yán)我們也利用連通器原理，使用軟管進(jìn)行漏點(diǎn)測定，確定是進(jìn)水、還是出水管根部漏水。通過以上方法，能準(zhǔn)確的確定位置。
3.2 二膠：在高爐正常生產(chǎn)運(yùn)行期間，要快速且大面積治理冷卻壁根部漏水比較困難。在經(jīng)過大膽嘗試后，我們創(chuàng)造性的利用一種固體膠特殊材料（專利）配備專用設(shè)備將其壓入護(hù)帽內(nèi)部進(jìn)行在線封堵，此方法對根部輕微漏水效果良好，壓膠共計(jì)23根。
3.3 三改：如果冷卻壁漏水較為嚴(yán)重，在線可以通過改單聯(lián)，將其原軟水跳接通少量工業(yè)水冷卻，其單根水量可結(jié)合熱量強(qiáng)度和水溫差運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施調(diào)整，截止目前共改單聯(lián)34根。
3.4四焊：利用每次高爐檢修機(jī)會，對漏水冷卻壁根部管進(jìn)行切割，用焊接技術(shù)修復(fù)冷卻水管和護(hù)管的焊縫，同時核心對水管外面的膨脹節(jié)必須重新選型，確保膨脹量滿足應(yīng)力的需求。本次經(jīng)過計(jì)算選型膨脹量為0.6MPa的型號。
4 爐況調(diào)整
高爐冷卻壁漏水后，造成上部中部爐墻不同程度粘結(jié)，導(dǎo)致高爐圓周氣流分布不均，局部氣流頻繁過盛，易出現(xiàn)管道氣流，煤氣利用率下降，加大熱損，同時增加高爐操作難度。高爐為保順行，鑒于此情況，及時調(diào)整思路提出爐況要長期穩(wěn)定必須“先治水、斷源頭，再調(diào)整爐內(nèi)參數(shù)”的思路。在治理漏水的同時爐內(nèi)同步調(diào)整：
4.1上部調(diào)劑：嘗試由之前大角度、寬平臺退至小角度和窄平臺，適當(dāng)疏導(dǎo)邊沿氣流，保證邊沿氣流相對均勻。目的靠順行來消化爐墻粘接物。
4.2下部調(diào)劑：在高爐壓量平穩(wěn)，量壓比在正常范圍內(nèi)的前提下，盡量保證全風(fēng)作業(yè)，并適當(dāng)提高爐溫基礎(chǔ)，保證爐缸工作狀態(tài)良好。
4.3采用非常規(guī)作業(yè)方案，即在高爐每次檢修時，適當(dāng)采用空料線和打水法爭取空區(qū)粘接物自行脫落。
5 結(jié)論與展望
針對冷卻壁水管拉裂漏水，上部中部爐墻存在不同程度粘結(jié)，以及高爐操作難度加大的問題，及時調(diào)整思路提出爐況要長期穩(wěn)定，必須“先治水、斷源頭，再調(diào)整爐內(nèi)參數(shù)”的思路，在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出一套漏水冷卻壁在線綜合處理法，即“一查、二膠、三改、四焊”四步法，使用以上方法不但保證水系統(tǒng)的安全運(yùn)行，也確保爐況維持中等冶煉水平。在爐役后期冷卻壁漏水現(xiàn)象未得到本質(zhì)改善的條件下，通過邊生產(chǎn)邊治理的模式，積極應(yīng)對冷卻壁漏水對高爐帶來的影響，保證高爐處于長期穩(wěn)定中等冶煉強(qiáng)度水平的狀態(tài)。
在漏水整治過程中，2#高爐上下全體員工以“守土有責(zé)，守土盡責(zé)”的擔(dān)當(dāng)意識牢牢守住高爐的長期穩(wěn)定順行的底線，同時在此環(huán)境下也培養(yǎng)了一批能干會干的年輕隊(duì)伍，提升了高爐冷卻壁漏水模式下生產(chǎn)操作水平，為以后應(yīng)對此情況積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
2#爐冷卻壁水管漏水主要原因，在于焊接施工設(shè)計(jì)缺陷和施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，在以后設(shè)計(jì)和施工時要引以為戒，針對性地改變設(shè)計(jì)方案以及升級工藝技術(shù)。比如可考慮在設(shè)計(jì)時在護(hù)管和水管之間采用更合適的其他材料密封，效果有待實(shí)踐驗(yàn)證。
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