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高爐長期非計劃休風(fēng)是高爐生產(chǎn)過程中的重大生產(chǎn)事故，主要表現(xiàn)在高爐休風(fēng)的非計劃性和長期性。高爐長期非計劃休風(fēng)的爐況恢復(fù)由于技術(shù)要求高、不確定因素多、操作難度大，處理不當(dāng)不但會嚴(yán)重影響高爐的正?；謴?fù)進程，而且極易引發(fā)鐵口出鐵困難、爐前跑大流、風(fēng)口燒壞或爆炸、煤氣系統(tǒng)爆炸等重特大生產(chǎn)事故。高爐長期非計劃休風(fēng)的爐況恢復(fù)是高爐生產(chǎn)過程中需要高度關(guān)注的技術(shù)性難題，也是關(guān)系到高爐安全和正常生產(chǎn)的重大問題。
安鋼1號高爐（2200m3）自2016年11月到2017年7月間，因環(huán)保限產(chǎn)等原因，先后進行了5次休風(fēng)停爐，一次是計劃性休風(fēng)停爐，一次是高爐降料面休風(fēng)進行搶修，其余3次均為非計劃性或嚴(yán)重超計劃時間的休風(fēng)情況。安鋼通過總結(jié)之前高爐長期非計劃休風(fēng)的處理經(jīng)驗，并結(jié)合實際休風(fēng)的具體情況，制訂科學(xué)合理的高爐送風(fēng)方案，使得這幾次高爐長期非計劃休風(fēng)復(fù)風(fēng)后，高爐爐況恢復(fù)較快，在較短的時間內(nèi)安全順利地達到了正常爐況狀態(tài)，未發(fā)生任何安全生產(chǎn)事故，達到了安全、順利、快速恢復(fù)爐況的目的。
1號高爐長期非計劃休風(fēng)情況
從2016年11月份到2017年7月，因環(huán)保限產(chǎn)原因，1號高爐休風(fēng)停爐情況見下表。
表：1號高爐休風(fēng)及爐況恢復(fù)情況
注：點擊后可放大
2016年11月至2017年7月，1號高爐的5次休風(fēng)，第1次休風(fēng)是計劃性休風(fēng)，休風(fēng)時間為5天多，時間相對較短；第4次是因環(huán)保限產(chǎn)原因，高爐降料面到風(fēng)口，休風(fēng)進行檢修，主要項目是更換漏水冷卻壁、進行爐體噴涂和風(fēng)口帶整體澆筑（爐缸未清理）等；其余3次均是較長時間的非計劃休風(fēng)。其中，第2次計劃休風(fēng)時間為7天，實際休風(fēng)15天，且由于時間原因，高爐休風(fēng)料未下達；第3次和第5次均屬于嚴(yán)重超過計劃休風(fēng)時間的情況，當(dāng)時計劃休風(fēng)天數(shù)為15天左右，實際休風(fēng)時間分別為36天和46天。
爐況恢復(fù)過程
2016年11月至2017年7月，1號高爐經(jīng)歷了幾次時間較長的非計劃休風(fēng)。在爐況恢復(fù)的過程中，安鋼根據(jù)當(dāng)時高爐狀態(tài)，制訂了科學(xué)合理的高爐休風(fēng)燜爐方案和高爐復(fù)風(fēng)方案，整個爐況恢復(fù)過程順利穩(wěn)定，未發(fā)生任何生產(chǎn)事故和安全事故，達到了安全、順利、快速恢復(fù)的目的。
總結(jié)幾次爐況恢復(fù)的過程，在高爐長期非計劃休風(fēng)高爐爐況恢復(fù)過程中，重點要處理好以下幾個技術(shù)關(guān)鍵點：
高爐爐體密封
高爐非計劃休風(fēng)，如果預(yù)計時間較長，從高爐休風(fēng)之初就要高度重視爐體的密封保溫工作。爐體密封是減少休風(fēng)期間高爐熱量散發(fā)的有效途徑之一，對高爐送風(fēng)后爐況的快速恢復(fù)至關(guān)重要。
爐體密封可以分為上部、中部和下部3個部分。
下部密封：主要部位是風(fēng)口區(qū)域。風(fēng)口是高爐在休風(fēng)期間進入空氣的主要部位，空氣從風(fēng)口進入后，會導(dǎo)致爐內(nèi)焦炭燃燒，造成熱量損失和焦炭損耗，通過爐頂放散閥的抽力將熱量抽走，因此風(fēng)口區(qū)域的密閉是爐體密封的重點部位。原則上，超過72小時的休風(fēng)，除了用炮泥將風(fēng)口小套內(nèi)填充嚴(yán)實外，還要將直吹管卸掉，將炮泥填充到風(fēng)口小套外沿，并用黃油進行密封；超過120小時的休風(fēng)，要在風(fēng)口中套外沿內(nèi)砌磚，并在砌磚內(nèi)部填上沙子，在砌磚外部涂抹黃油進行密封，并定期對風(fēng)口密封情況進行檢查，出現(xiàn)裂紋要及時補抹黃油，防止進入空氣。
上部密封：主要部位在爐頂料柱頂部區(qū)域。料柱上部進行密封，一是要減少熱量散發(fā)，二是防止上部焦炭燃燒。對于較長時間的非計劃休風(fēng)，除了休風(fēng)前最后一批料放料要放礦批外，為了保證料柱的密封性，要在料柱上放沙子或水渣進行密封。同時，在保證爐頂檢修安全的前提下，爐頂放散閥要只開一個，以減小抽力，減少熱量損失。
中部密封：主要在爐體部位。對爐殼開焊等地方進行及時補焊、封堵，防止進入空氣加速焦炭燃燒。
冷卻制度調(diào)整
對于長期休風(fēng)的高爐，首先要在休風(fēng)的第一時間將漏水的風(fēng)口進行更換，同時將漏水的冷卻壁關(guān)閉，防止往爐內(nèi)大量漏水；其次要調(diào)整冷卻制度以降低冷卻強度，減少帶走的熱量。
冷卻制度調(diào)整包括兩個方面：一是調(diào)整水量，二是調(diào)整來水溫度。水量調(diào)整要按照操作規(guī)程進行分階段控制水量，超過10天的休風(fēng)，水量要按照不超過正常水量的50%進行控制，但要防止最上層冷卻壁出現(xiàn)斷水現(xiàn)象。同時，高爐密閉軟水系統(tǒng)的回水不再進行冷卻，直接作為高爐來水使用，一般溫度保持在50℃~60℃。這樣可以縮小來水溫度和冷卻壁壁體溫度差，減少水循環(huán)帶走的熱量。
復(fù)風(fēng)前的準(zhǔn)備工作
高爐長期非計劃休風(fēng)復(fù)風(fēng)前的準(zhǔn)備工作內(nèi)容繁多，需要做大量認(rèn)真細(xì)致的工作。要綜合考慮工藝要求、設(shè)備調(diào)試、能源介質(zhì)、生產(chǎn)組織、安全防護等各個方面，復(fù)風(fēng)前充分、嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致、科學(xué)的復(fù)風(fēng)準(zhǔn)備工作，直接決定復(fù)風(fēng)后高爐爐況的恢復(fù)情況。
設(shè)備方面。高爐長期非計劃休風(fēng)復(fù)風(fēng)前進行充分的設(shè)備試車是十分重要和必要的。一是高爐較長時間休風(fēng)后，設(shè)備要進行必要的調(diào)試和試車；二是特別對于因設(shè)備故障造成高爐非計劃休風(fēng)的，復(fù)風(fēng)前對設(shè)備修復(fù)后恢復(fù)的功能必須進行調(diào)試，必須滿足高爐復(fù)風(fēng)后生產(chǎn)的要求；三是復(fù)風(fēng)前進行充分的設(shè)備調(diào)試試車，可以提高復(fù)風(fēng)后高爐正常運行的設(shè)備保障力，防止在復(fù)風(fēng)期間因設(shè)備故障影響高爐爐況的正?；謴?fù)，延長高爐爐況的恢復(fù)時間，甚至造成較大的設(shè)備事故和安全生產(chǎn)事故。設(shè)備要進行充分的單體試車和聯(lián)動試車，充分暴露問題，確保高爐復(fù)風(fēng)后設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。
能源介質(zhì)方面。能源介質(zhì)系統(tǒng)必須進行專項確認(rèn)。高爐各系統(tǒng)使用的風(fēng)、電、水、氮氣、氧氣、壓縮空氣、蒸汽等介質(zhì)要進行檢查確認(rèn)，各種能源介質(zhì)要達到正常生產(chǎn)的參數(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)，各崗位要對本工種各種能源介質(zhì)進行確認(rèn)，不能滿足生產(chǎn)要求的要及時解決。
安全防護方面。安全防護要充分考慮高爐在復(fù)風(fēng)生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的問題或事故，對關(guān)鍵設(shè)備設(shè)施進行必要的防護或改造，以免事故發(fā)生后，因其導(dǎo)致事故擴大。
一是高爐復(fù)風(fēng)后可能會出現(xiàn)鐵口出鐵困難，爐缸積存大量渣鐵的情況。一旦鐵口出來渣鐵，極有可能出現(xiàn)爐前跑大流現(xiàn)象，燒壞爐前設(shè)備、鐵路軌道等設(shè)備設(shè)施。而開爐初期會大噴鐵口，鐵口附近及對面的電纜電線都需要進行必要的防護。復(fù)風(fēng)前要對爐前開口機、液壓炮進行安全防護，對渣鐵溝進行加高加固，防止?fàn)t前跑大流燒壞爐前設(shè)備和設(shè)施。二是爐底的設(shè)備設(shè)施要進行安全防護，防止渣鐵流到爐底燒壞設(shè)備設(shè)施。三是風(fēng)口區(qū)域設(shè)備進行必要防護，風(fēng)口要清理干凈，嚴(yán)禁堆放雜物，防止風(fēng)口燒穿后燒壞設(shè)備。四是爐頂設(shè)備要進行必要的防護，嚴(yán)禁堆放易燃物品，防止頂溫過高引起爐頂著火等。
工藝方面。高爐復(fù)風(fēng)前工藝方面參數(shù)的確認(rèn)和制訂是整個準(zhǔn)備工作的重中之重，直接關(guān)系到爐況恢復(fù)的順利程度，主要包括以下幾個內(nèi)容：
第一，送風(fēng)風(fēng)口數(shù)量的確認(rèn)。由于休風(fēng)的非計劃性，高爐一般是在較重的焦炭負(fù)荷下休風(fēng)，或者高爐嚴(yán)重超過計劃休風(fēng)時間，高爐爐缸熱量損失較大，處于虧熱狀態(tài)。因此，在高爐復(fù)風(fēng)前要充分給予考慮，對于時間較長的非計劃休風(fēng)，要按照爐缸凍結(jié)或比照爐缸凍結(jié)處理。在送風(fēng)風(fēng)口數(shù)量上，對于多鐵口高爐，一般考慮只開要出鐵的鐵口上方的風(fēng)口，一個鐵口上方開4個~6個，情況較嚴(yán)重的，甚至考慮每個鐵口上方只開2個風(fēng)口；對于暫時不出鐵的鐵口，上方的風(fēng)口可以臨時堵上。根據(jù)安鋼的經(jīng)驗，長期非計劃休風(fēng)高爐復(fù)風(fēng)，送風(fēng)的風(fēng)口一般不超過總風(fēng)口的40%。
第二，鐵口和風(fēng)口之間貫通的確認(rèn)。確認(rèn)鐵口和風(fēng)口之間貫通是高爐爐況恢復(fù)的核心工作。只有鐵口和風(fēng)口之間是貫通的，才能確保不會在鐵口上部形成渣鐵凝結(jié)殼，送風(fēng)后熔化的渣鐵才能及時通過鐵口出來，同時，有利于在局部建立小的活躍區(qū)，逐漸帶動爐缸活躍和帶動料柱松動、下料，利于高爐爐況的恢復(fù)。因此，必須有充足的時間、使用各種必要的措施，打通鐵口和風(fēng)口的通道。首要的是對鐵口和風(fēng)口之間的貫通情況進行初步判斷。方法是鉆開鐵口通道，根據(jù)鐵口前的吸附力情況進行判斷。如果吸附力較大，說明鐵口和風(fēng)口之間的貫通情況較好，反之說明貫通情況較差。
鐵口的吸附力只是對鐵口和風(fēng)口之間貫通情況的初步判斷依據(jù)。為了確保鐵口和風(fēng)口之間是貫通的，對于長期非計劃休風(fēng)的情況，一般要在鐵口通道中埋入特制的氧槍，熔化鐵口泥包前的渣鐵并排出，達到以下幾個目的：一是埋入氧槍通入氧氣，熔化爐缸內(nèi)的涼渣鐵并排出，在鐵口通道前騰出一定的空間，在高爐復(fù)風(fēng)前建立一定的空間和活躍區(qū)，有利于高爐的順利恢復(fù)；二是通入氧氣，提高鐵口區(qū)域的溫度，有利于高爐送風(fēng)后熔化的渣鐵及時達到鐵口泥包前，防止因溫度不足而在鐵口上方凝結(jié)成渣鐵殼，造成高爐出鐵困難；三是通過鐵口通道前端燒氧，排出涼渣鐵，使鐵口和風(fēng)口之間的焦炭松動，確保鐵口和風(fēng)口更加通透，利于高爐爐況恢復(fù)；四是埋入氧槍，可以改善第一次鐵的渣鐵流動性，減少爐前清理工作量，為后續(xù)高爐爐況的順利恢復(fù)贏得時間。氧槍示意圖見附圖。
圖：氧槍示意圖
關(guān)于氧槍的使用，要注意以下幾個方面的問題：一是氧槍的埋入時間。埋入氧槍要比高爐復(fù)風(fēng)提前至少8個小時，且在埋入通氧4個小時后，拔出氧槍一次，排出熔化的渣鐵。清理后，重新埋入氧槍通氧，直至高爐送風(fēng)以后仍保持氧槍的埋入。安鋼1號高爐2017年2月10日在嚴(yán)重超計劃休風(fēng)36天后復(fù)風(fēng)的過程中，提前送風(fēng)時間20多個小時埋入氧槍，熔化排出了大量渣鐵，且在高爐送風(fēng)后仍埋著氧槍進行通氧，第一次鐵出鐵非常順利，渣鐵流動性較好，渣鐵量大，效果非常明顯。因此，在高爐復(fù)風(fēng)前，要至少拔出氧槍一次，排放熔化的涼渣鐵。二是氧槍設(shè)計要同時有氧氣和壓縮空氣通道，這樣可以防止只通氧氣時氧槍容易被燒壞的問題，延長氧槍的使用壽命，同時防止燒壞鐵口通道。三是在氧槍末端安裝窺視孔，以便觀察前端燃燒情況，防止前端熄火。四是氧槍要在復(fù)風(fēng)前埋入鐵口，并要為復(fù)風(fēng)前拔出一次氧槍排出渣鐵騰出空間，否則會使鐵口和風(fēng)口之間的焦炭層坍塌?？梢赃M一步確認(rèn)鐵口和風(fēng)口是貫通的，防止出現(xiàn)鐵口通道“透氣不透液”的情況，杜絕高爐復(fù)風(fēng)后鐵口噴火但出渣鐵時出不來的情況。
第三，復(fù)風(fēng)料的制訂。長期非計劃休風(fēng)高爐熱量損失較大，在復(fù)風(fēng)料的制訂上主要考慮補充熱量。對于高爐因緊急情況來不及下休風(fēng)料、高爐重負(fù)荷非計劃休風(fēng)和高爐已經(jīng)下休風(fēng)料、實際休風(fēng)時間遠超過計劃休風(fēng)時間的兩種情況，在復(fù)風(fēng)料制訂上要區(qū)分考慮。
對于高爐因緊急情況來不及下休風(fēng)料、高爐重負(fù)荷非計劃休風(fēng)時間較長的情況，要重點考慮集中加足量的焦炭。焦炭的加入方式一般采取底焦+輕負(fù)荷料，底焦的數(shù)量要考慮非計劃休風(fēng)時間的長短，加入體積至少要達到爐缸體積或爐缸體積+1/2爐腹體積的水平。2015年6月份，安鋼2號高爐（2800m3）因設(shè)備事故重負(fù)荷非計劃緊急休風(fēng)11天（當(dāng)時焦炭負(fù)荷4.8），高爐復(fù)風(fēng)時底焦加入體積為爐缸+1/2爐腹的水平，恢復(fù)情況較好。
對于高爐已經(jīng)下休風(fēng)料、實際休風(fēng)時間遠超過計劃休風(fēng)時間的情況，由于料柱焦炭負(fù)荷較輕，復(fù)風(fēng)料以輕負(fù)荷料為主，適當(dāng)集中加入附加焦。
同時，在復(fù)風(fēng)料的堿度平衡計算方面要適當(dāng)降低爐渣堿度，爐渣二元堿度控制在1.10~1.15比較合適，但也不能控制得過低，過低不利于提高爐缸溫度。另外，要控制好終渣中MgO、Al2O3含量，適當(dāng)降低Al2O3含量，提高爐渣中的鎂鋁比，以改善爐渣流動性、提高爐渣溫度。因此，對于大量集中加焦炭的復(fù)風(fēng)料，可以考慮適當(dāng)配加熔劑，以調(diào)劑爐渣成分。總之，復(fù)風(fēng)料的制度要遵循“寧熱勿涼、寧酸勿堿、爐渣成分合理、性能優(yōu)良”的原則。
生產(chǎn)組織方面。高爐長期非計劃休風(fēng)要充分考慮到高爐復(fù)風(fēng)后的生產(chǎn)組織難度，做好周密的應(yīng)對準(zhǔn)備工作。這主要包括：一是復(fù)風(fēng)后前幾次出鐵，因渣鐵物理熱溫度較低，流動性差，造成爐前工作量巨大，清理工作滯后會影響爐況恢復(fù)進程，甚至造成風(fēng)口灌渣、爆炸等惡性事故；二是要嚴(yán)防高爐出渣鐵困難時，鐵口通道被燒氧氣破壞變大變淺，出渣鐵時出現(xiàn)跑大流燒壞爐前設(shè)備的事故；三是要準(zhǔn)備充足的焦粉、河沙、氧氣管等物資，保障需要時的充足供應(yīng)；四是爐前要組織好大量的人員和機械力量，以最快速度做好爐前的清理工作，做好下一次出鐵的準(zhǔn)備工作，為爐況的盡快恢復(fù)爭取時間；五是要準(zhǔn)備更多的設(shè)備維修力量，在設(shè)備出現(xiàn)故障時盡快盡早恢復(fù)。
復(fù)風(fēng)后操作
在做好充分而周密的準(zhǔn)備工作后，高爐復(fù)風(fēng)后的操作要做好以下幾個方面：
出鐵口的選擇。2個以上鐵口的大型高爐，長期非計劃休風(fēng)后出鐵口的選擇，原則上選擇2個出鐵口進行出鐵，特殊情況下甚至只選擇1個出鐵口出鐵。對于選擇2個出鐵口的情況，要有主出鐵口的概念。主出鐵口的選擇，一是要根據(jù)現(xiàn)場渣鐵溝的長度，選擇較短的，以減輕爐前清理工作量，及時清理好渣鐵溝，具備出鐵條件對高爐爐況的恢復(fù)較為重要；二是要根據(jù)氧槍拔出后流出的渣鐵量和渣鐵流動性情況而定，渣鐵流動性好、排出量較大的，作為主出鐵口。當(dāng)以上2個條件矛盾時，原則上依據(jù)第二條定。
富氧時機的選擇。長期非計劃休風(fēng)高爐爐缸熱量嚴(yán)重不足，特別是對于重負(fù)荷料非計劃休風(fēng)的情況，高爐復(fù)風(fēng)后，根據(jù)情況要盡早進行富氧，以提高爐缸溫度和改善渣鐵流動性。當(dāng)輕負(fù)荷料下達，鐵水溫度回升后，可根據(jù)風(fēng)口前理論燃燒溫度情況進行減量或停止。
開風(fēng)口時機的選擇。開風(fēng)口是高爐爐況恢復(fù)進程的重要一步，高爐具備開風(fēng)口條件，說明高爐爐況恢復(fù)有了進展。但開風(fēng)口一定要在具備條件下進行，否則急于強行開風(fēng)口會導(dǎo)致風(fēng)口燒漏等事故的發(fā)生，拖延爐況恢復(fù)的進程。高爐開風(fēng)口要遵從一定的原則和具備一定的條件：一是送風(fēng)的風(fēng)口要活躍，特別是臨近要開的鐵口的風(fēng)口要活躍；二是爐溫已經(jīng)上行，渣鐵流動性良好；三是前期要控制開風(fēng)口的節(jié)奏，爐溫上行后可適當(dāng)加快開風(fēng)口的速度。
合理風(fēng)速的控制。容積不同的高爐，根據(jù)開風(fēng)口數(shù)量按照正常生產(chǎn)時的風(fēng)速控制風(fēng)量。復(fù)風(fēng)前期風(fēng)量小，為了有利于松動料柱和爐況的恢復(fù)，按照正常風(fēng)速的上限控制。爐溫已經(jīng)上行，硅含量達到1.5%以上時，為了緩解壓量關(guān)系，可以按照正常風(fēng)速的中下限控制。
爐況恢復(fù)效果
通過以上措施的實施，1號高爐在幾次長期非計劃休風(fēng)的恢復(fù)過程中，復(fù)風(fēng)后爐況恢復(fù)順利，未出現(xiàn)設(shè)備及安全事故，在較短時間內(nèi)爐況基本恢復(fù)到正常狀態(tài)。幾次爐況恢復(fù)情況見附表。
序號為2、3、5的3次非計劃休風(fēng)，高爐爐況恢復(fù)較為順利，在恢復(fù)過程中，未出現(xiàn)設(shè)備及安全事故，爐況恢復(fù)按照制訂的方案穩(wěn)步推進，取得較好的效果。
總結(jié)
高爐長期非計劃休風(fēng)嚴(yán)重危害著高爐的安全正常生產(chǎn)，復(fù)風(fēng)后的恢復(fù)過程若處理不當(dāng)，可能引發(fā)各種生產(chǎn)安全事故。為了高爐復(fù)風(fēng)恢復(fù)過程的安全、平穩(wěn)、快速，要著重做好以下幾個方面工作：
第一時間做好爐體密封保溫工作，減少高爐熱量損失是爐況快速恢復(fù)的基礎(chǔ)。
復(fù)風(fēng)前充分的設(shè)備調(diào)試，確保設(shè)備特別是受損修復(fù)設(shè)備的功能恢復(fù)和正常運轉(zhuǎn)，是爐況恢復(fù)的保障。
細(xì)致、必要的安全防護措施和周密、高效的生產(chǎn)組織，可以預(yù)防和減少爐況恢復(fù)過程中的突發(fā)事故，是爐況恢復(fù)過程中不可或缺的重要因素。
復(fù)風(fēng)前確認(rèn)風(fēng)口和鐵口之間貫通是整改爐況恢復(fù)的核心工作，而借助氧槍和氧槍的正確使用是確保風(fēng)口和鐵口之間貫通的有效途徑，也是高爐得以順利恢復(fù)的重中之重。
科學(xué)合理的復(fù)風(fēng)料和高爐送風(fēng)相關(guān)參數(shù)的選擇，是高爐復(fù)風(fēng)后穩(wěn)定恢復(fù)爐況的重要支撐。
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