曹治民 陳智平 雷曉海 計 策

（陜西龍門鋼鐵有限公司煉鐵廠）

摘 要 龍鋼近年來發生過多起爐缸凍結事故，著重對4號高爐爐缸凍結事故進行了分析，重點介紹龍鋼處理爐缸凍結事故的措施，通過加強高爐操作，采取合理的操作制度，完善各類操作預案，杜絕事故發生。

關鍵詞 高爐 爐缸凍結 事故

1 引言

從2008年12月8日新2號高爐點火投料起，新的一輪設備更新和日益嚴格的環保要求下，龍鋼的八座小高爐（有效總容積1749m³）相繼退役，完成了歷史使命。二座1280 m³高爐、兩座1880m3高爐相繼順利建成投產，龍鋼煉鐵高爐生產進入了一個新的里程碑。產量指標較前有了質的飛躍，但隨之而來的生產、設備事故充分暴露出了技術力量的薄弱和操作經驗的嚴重不足。3號、4號高爐爐缸凍結事故的發生最為典型，事故造成的損失是慘重的，教訓是深刻的。

2 爐缸凍結事故

2.1 事故概況

2013年3月23日夜班3時50分左右，4號爐7號風口小套燒損（工業水冷卻），大量焦炭噴出，高爐休風處理事故。24日送風恢復期間風口頻繁燒損，大量冷卻水進入爐缸，渣鐵放不出，最終形成爐缸凍結事故。4號高爐是2013年11月6日休風13日噴涂后恢復由于大量的反彈料沒有扒出，恢復期間急于求成，大量燒損風口小套和中套，加之發現不及時大量冷卻水進入爐缸, 形成事故。3號高爐2013年12月25日按計劃進行36小時檢修，恢復期間由于對原燃料的質量嚴重下滑因素估計不足，恢復進程過快，爐缸熱量不足，滲液性差，渣鐵出不凈，用風過快，導致風口大量燒損，頻繁休風復風，最終造成爐缸凍結事故。

2.2 事故損失

三次事故共計燒損中小套55個，焦炭消耗 800余噸，氧管燒損15捆每次恢復都在10—15天時間，產量的影響和對上下道工序的影響是非常大的。龍鋼煉鐵人特別是高爐操作者心里都是沉甸甸的，各方壓力而至，痛定思痛，煉鐵廠領導班子多次組織各種形式的分析研討會，鼓勵大家暢所欲言，認真總結恢復過程中的不足，肯定長處。教訓是沉重的。做好總結，來日方長。

2.3 重點對4號高爐3月23日因養護小套燒開處理不當而造成的事故進行分析。

2.3.1 事故經過

3月23日夜班3時50分（鐵后10分鐘左右），7號風口小套突然擊穿（工業水冷卻），大量焦炭噴出，形成事故。4時10分左右緊急休風處理，更換中套5個、小套5個；于24日中班22：40分開12個風口送風（南場），恢復期間爐溫低、渣鐵流動性差，送風恢復期間風口頻繁燒損，大量冷卻水進入爐缸，渣鐵放不出，最終形成爐缸凍結事故。渣鐵不能及時排出，導致25日白班10：05分，16號風口再次燒穿，焦炭、渣鐵噴出，高爐緊急休風，造成所有送風的風口（12個）全部灌死；更換送風裝置及風口后，于27日5：53分開14號風口送風，因渣鐵放不出，28日5：03分鐘第三次休風，燒通13、14號風口與鐵口之間通道，于29日20：50分開13、14號風口送風，恢復期間逐漸加風，共捅全15個風口；因北邊風口捅不開，于4月1日10：28分休風處理北邊堵死的風口，燒開后重新堵風口（北邊11個），于14：15分開南邊15個送風，根據恢復狀況逐漸加風捅風口，于3日白班9時所有風口全開，至3日中班爐況恢復正常。

2.3.2 事故原因

（1）7號風口小套2月25日漏水，長期通工業水冷卻養護（27天），未及時更換是造成此次風口噴焦炭事故的主要原因。

（2）7號小套擊穿后工長休風不果斷，造成大量焦炭噴出，燒壞短管、排氣管、水管閥門等設備，增加事故損失。

（3）一次休風后送風恢復過程渣鐵流動性差、出不凈，造成風口二次擊穿，大量冷卻水進入爐內，是形成爐缸凍結的主要原因。

2.3.3 本次經驗教訓

（1）針對漏水的風口套要加強監護，嚴格控制水溫差＜8℃，同時養護的時間不宜超過5天，超出規定要求必須組織更換。

（2）處理非常爐況時，不得盲目樂觀，必須選擇合適的送風制度，控制合理冶強，增加出鐵次數，確保出凈渣鐵，防止爐況反復。

（3）提高高爐工長和當班調度主任應對突發事故的處理能力，要求必須在最短時間內采取有效措施，減少事故損失。

（4）堵風口時必須堵嚴、堵好，杜絕送風后風口自動吹開延長了爐況的恢復進程。

3 爐缸凍結的原因

3.1 爐況失常

在很多情況下，由于原燃料質量變差或基本操作制度不當引起高爐爐況失常。連續性的崩料、坐料，使大量未經充分還原的爐料進入高爐下部，在進行直接還原時吸收大量熱量。如果此時減風、減輕負荷、加凈焦等措施不到位，就可能引起爐況大涼，甚至導致爐缸凍結。

有些高爐爐缸凍結起源于惡性管道。惡性管道發生時煤氣分布嚴重失常，其熱能、化學能不能得到有效利用，管道伴隨的崩料使大量生料降到高爐下部，使本來正常的爐溫驟然下降，可能引發爐缸凍結。

崩料、坐料，特別是發生在已經爐涼時的崩料、坐料，一般伴有風口涌渣、灌渣。惡性管道伴隨的崩料，也常引發風口灌渣，甚至風口燒穿。無論風口燒穿或灌渣，特別是多個風口灌渣，必須休風處理，而爐缸凍結則往往發生在這種休風以后。

3.2 操作失誤

爐缸凍結的前奏是爐涼。高爐爐溫在一定范圍內波動本來就是正常現象，而導致爐缸凍結的爐涼則往往是由于操作不當引起的，即由爐涼而劇冷，最后到凍結。

龍鋼3號高爐爐缸凍結案例，是在原燃料質量嚴重下滑的情況下未及時調整檢修計劃中休風料的組成引起的。更多的事故可歸結為工長操作經驗不足，對爐溫走勢反向判斷，進行反向調劑。例如，在爐溫向涼的情況下反而采取降風溫、提負荷、撤煤量、加風量等措施，或調劑力度不當，使爐溫進一步向涼，甚至發展到劇冷、爐缸凍結。這就是所謂“小失誤引來大事故”。

當然還有“大失誤”引發的爐缸凍結，龍鋼老4號高爐(原205m3高爐)多年前曾發生過因裝料程序錯誤，礦石數量輸入錯誤拉壞爐頂天輪，導致爐缸凍結的嚴重事故。

高爐長期嚴重發展邊緣，長期低料線作業，往往引起爐涼乃至爐缸凍結，也值得警惕。

3.3 大量冷卻水漏入爐缸

向爐內漏水的可能是冷卻壁，也可能是風口。在較長時間休風未對漏水的冷卻設備處理，龍鋼2005年450m³高爐在計劃檢修過程中由于沒有發現多塊冷卻板漏水，休風期間爐內沒有熱源水蒸發量小，沒有壓力使漏水量加大。這一來大量水容易流入爐缸，使爐內殘存的渣鐵冷凝，復風時打不開鐵口，形成爐缸凍結。

3.4 長期休風或封爐

即使沒有冷卻設備漏水，長期休風也是誘發爐缸凍結的常見原因。長期休風時爐內沒有新的熱量產生，存料處于逐漸冷卻狀態，如果停爐或者封爐方案有誤，就可能在復風時發生爐缸凍結。這些失誤可能包括：

（1）休風料或封爐料中凈焦不足。

（2）復風后續爐料負荷過重。

（3）休風前渣鐵未出凈。

（4）休風期間風口未堵嚴，或爐殼開裂未處理，吸入空氣使爐內焦炭燃燒。

3.5 設備事故誘發

如果開爐前試車不充分，常會造成頻發的設備事故，引起高爐較長時間的反復休風。由于開爐初期爐體各部門未經充分預熱，這種情況下容易造成爐涼，甚至發展成爐缸凍結。

突然發生的、重大的設備事故，往往造成高爐緊急的、長期的休風。由于事先在配料、出鐵方面毫無準備，休風時還可能造成風口大面積灌渣，復風時很容易發生爐缸凍結。2008年龍鋼1280m3高爐上料溜槽鋼絲繩斷裂、煤氣總管拉裂移位，造成的長期休風，這兩個事故雖然尚未達到爐缸凍結的程度，實際上爐缸也已基本處于“凝結”狀態。

3.6 原燃料質量惡化

原燃料質量惡化，特別是焦炭強度、熱強度下降，或者堿金屬含量高，都會使爐內料柱透氣性變壞，風量、風壓關系失常，引起崩料、懸料、管道等爐況失常的行程。如果處理不當，就會導致爐涼，嚴重時可能發展為爐缸凍結。

燒結礦強度惡化，焦炭、燒結礦篩分組成變差，也可能引起上述結果。焦炭中存在的堿金屬，對其強度其劣化作用，惡化高爐行程。

4 爐缸凍結事理故的處理

爐缸凍結事故處理的關鍵有兩點：一是熔化爐缸內溫度低的渣鐵和爐料；二是將低溫的渣鐵從爐內排出。

4.1 熔化渣鐵和冷料

4.1.1 加夠凈焦

爐缸凍結的根本原因是爐內熱平衡失調，必須靠外加熱源才能使爐況起死回生。加凈焦的數量因爐缸凍結的程度而不同，但應足夠。凈焦之后的后續料，一般采取正常料間隔加凈焦的加料方法，直至接近正常負荷。負荷恢復正常的進度應根據爐涼程度、恢復順利情況以及風溫等條件確定。凈焦量的控制：

（1）及時，集中加焦量要大。

（2）中型高爐凈焦體積應為爐缸容積的2-3倍。

（3）大型高爐則為爐缸容積的1倍以上。

4.1.2 形成小冶煉區

積存在爐內的焦炭，其燃燒所產生的熱量不足以熔化和加熱爐內的冷料，必須從爐頂加入凈焦，凈焦到下風口帶，才能使爐內的冷料順利熔化并加熱到從鐵口流出。因此，送風初期不應該打開多個風口，那會使大量冷料下到風口區，加劇爐涼。等待凈焦下降到風口區這段時間是處理爐缸凍結事故最困難，也是最關鍵的階段，要求操作者有足夠的信心和耐力。處理爐缸凍結時，開始開多少風口是成敗的關鍵環節。開風口數目一定要少，可視爐缸凍結的程度選用風口總數的1/10-2/10，一般是鐵口兩側的2至4個。這樣在送風后能在爐內形成一個在冷料包圍中的小冶煉區域。其目的一是減少單位時間內需要還原、熔化的冷的渣鐵，減小渣鐵排出的困難，二是減緩冷料的熔化速度，避免因冷料熔化過快，升溫速度低，拖長爐況恢復時間。加風條件必須有足夠的爐溫做基礎，必須在順行的前提下進行。

4.2 按單風口風量送風

處理爐缸凍結送風初期，應按單風口風量操作，即每個送風風口的風量與正常爐況時單個風口的風量大體相當。其優點在于：單個風口的風速與正常爐況相當，可保持一定深度的風口回旋區，有利于活躍局部爐缸，擴展熔化區域。在爐況好轉增加風量時，也要遵循這一原則增加新開的風口。初始送風的風溫應采取熱風爐能達到的最高風溫，因為這時風量較低，向高爐的供熱仍然有限。

4.3 排出冷渣鐵

排出冷渣鐵是處理爐缸凍結事故最關鍵、最困難的工作。實際上，只要鐵口與風口能夠貫通，冷渣鐵能排出去，處理難度就小得多，不論是計劃的還是非計劃的長期休風，要盡最大可能出好最后一次鐵，做到大噴鐵口。長期休風的復風以前，不論爐內積存多少渣鐵，都應盡量挖出鐵口周圍幾個風口下面的焦炭和冷凝物，填以新的焦炭。但是大型高爐鐵口與風口之間距離大，挖空很難，但盡可能多挖一些。

4.4 慢捅風口

送風風口與正式鐵口貫通，鐵口能流出渣鐵，標志爐缸凍結最困難的時期已經過去，此后轉入擴大戰果，全面恢復路況階段。但是，這個階段最容易犯的錯誤和最忌諱的是急性，捅風口過早、過快。這會導致路況恢復工作返工，延長處理時間。這個階段爐缸熱量不足，大量冷料下來后爐溫向涼，甚至重新造成凝結，使渣鐵排出不順。因此，捅開風口應遵循以下3條原則：

（1）送風的風口明亮、活躍，并已持續一段時間，使相鄰的風口有時間加熱。

（2）鐵口出鐵、出渣正常。

（3）每次增開風口最多2個，即在已開風口兩側一邊一個。不可多開風口，也不可與已開風口相隔捅開風口。如遇到相鄰的風口捅不開，必須捅隔開的風口時，捅開風口的時間間隔要拖長一些。

（4）每次捅風口前都要測量新開風口的水溫差，水溫差趨于正常后方可開相鄰風口。

4.5 加強爐前工作

處理爐缸凍結時，爐前工作負擔很重，主溝也隨時需要清理，因此必須準備充足的人員。打開鐵口初期，一般渣鐵不多，流動性差，需要制作臨時撇渣器，以避免渣鐵不分的冶煉產物凝死撇渣器。

4.6 長期休風時閉小冷卻水

在長期休風過程中要閉小冷卻水，一般可在休風后逐漸減少爐體冷卻水，兩天后停泵。軟水在及時補水的前提下保持自循環狀態，風口改工業水保持自循環狀態。

4.7 恢復正常

一旦鐵口能夠正常出鐵，工作風口占到總數的90%以上，爐缸凍結處理即告圓滿完成。此后的工作轉入調整負荷、恢復噴煤、調整爐溫等操作，以逐步恢復路況順行。如果爐缸凍結處理過程沒有反復，一般情況下從處理開始到基本正常大約需要1周時間。隨著高爐容積的大小和凍結程度不同，爐缸凍結的處理時間可能有一些差異。

4.8 爐缸凍結事故處理小結

爐缸凍結事故的處理有時相當困難，特別是在等待焦炭下達、風口涌渣、鐵口也燒不開的情況下。這時需要操作者有足夠的耐心、信心和毅力，相信按照正確的方法一定能處理好。在恢復過程中切忌急躁，開風口、加負荷、加風量、恢復噴煤等操作都要循序漸進，避免返工，避免欲速而不達。

5 事故整改措施落實

5.1 高爐事故狀況下的減風操作（一般事故狀態下，高爐工長患得患失操作不夠果斷是誘發重大事故的關鍵）

5.1.1 原則：龍鋼高爐在事故狀況下需要緊急減風操作，在降低高爐事故損失的情況下，也要兼故風機、煤氣系統的安全。

5.1.2 高爐工長減風及放風操作規定

5.2 高爐事故狀況下的減風操作

原則：高爐在事故狀況下需要緊急減風操作，在降低高爐事故損失的情況下，也要兼故風機、煤氣系統的安全。

6 結語

6.1 龍鋼煉鐵廠完善各類預案(煉鐵廠隨后整理各類預案12個)，并組織所有高爐操作和管理人員學習，提高操作人員應對事故的能力，各類事故大幅降低。

6.2每天組織爐況分析會，確定操作參數，控制好上下限，保證爐況久穩長順。

6.3 原燃料條件豪無起色，指標下滑。認真研究目前原料條件下高爐最優指標，操作參數，防止事故是當前煉鐵頭等大事。

7 參考文獻

[1] 張壽榮,于仲潔編著.高爐失常與事故處理[M].北京：冶金工業出版社.2012年1月.

[2] 徐矩良,劉琦著.高爐事故處理一百例[M].北京：冶金工業出版社.1986年.

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[4] 胡燮泉,凌紹業. 中小高爐實用操作技術[M].北京：冶金工業出版社.1993年4月.