曹治民 陈智平 雷晓海 计 策

（陕西龙门钢铁有限公司炼铁厂）

摘 要 龙钢近年来发生过多起炉缸冻结事故，着重对4号高炉炉缸冻结事故进行了分析，重点介绍龙钢处理炉缸冻结事故的措施，通过加强高炉操作，采取合理的操作制度，完善各类操作预案，杜绝事故发生。

关键词 高炉 炉缸冻结 事故

1 引言

从2008年12月8日新2号高炉点火投料起，新的一轮设备更新和日益严格的环保要求下，龙钢的八座小高炉（有效总容积1749m³）相继退役，完成了历史使命。二座1280 m³高炉、两座1880m3高炉相继顺利建成投产，龙钢炼铁高炉生产进入了一个新的里程碑。产量指标较前有了质的飞跃，但随之而来的生产、设备事故充分暴露出了技术力量的薄弱和操作经验的严重不足。3号、4号高炉炉缸冻结事故的发生最为典型，事故造成的损失是惨重的，教训是深刻的。

2 炉缸冻结事故

2.1 事故概况

2013年3月23日夜班3时50分左右，4号炉7号风口小套烧损（工业水冷却），大量焦炭喷出，高炉休风处理事故。24日送风恢复期间风口频繁烧损，大量冷却水进入炉缸，渣铁放不出，最终形成炉缸冻结事故。4号高炉是2013年11月6日休风13日喷涂后恢复由于大量的反弹料没有扒出，恢复期间急于求成，大量烧损风口小套和中套，加之发现不及时大量冷却水进入炉缸, 形成事故。3号高炉2013年12月25日按计划进行36小时检修，恢复期间由于对原燃料的质量严重下滑因素估计不足，恢复进程过快，炉缸热量不足，渗液性差，渣铁出不净，用风过快，导致风口大量烧损，频繁休风复风，最终造成炉缸冻结事故。

2.2 事故损失

三次事故共计烧损中小套55个，焦炭消耗 800余吨，氧管烧损15捆每次恢复都在10—15天时间，产量的影响和对上下道工序的影响是非常大的。龙钢炼铁人特别是高炉操作者心里都是沉甸甸的，各方压力而至，痛定思痛，炼铁厂领导班子多次组织各种形式的分析研讨会，鼓励大家畅所欲言，认真总结恢复过程中的不足，肯定长处。教训是沉重的。做好总结，来日方长。

2.3 重点对4号高炉3月23日因养护小套烧开处理不当而造成的事故进行分析。

2.3.1 事故经过

3月23日夜班3时50分（铁后10分钟左右），7号风口小套突然击穿（工业水冷却），大量焦炭喷出，形成事故。4时10分左右紧急休风处理，更换中套5个、小套5个；于24日中班22：40分开12个风口送风（南场），恢复期间炉温低、渣铁流动性差，送风恢复期间风口频繁烧损，大量冷却水进入炉缸，渣铁放不出，最终形成炉缸冻结事故。渣铁不能及时排出，导致25日白班10：05分，16号风口再次烧穿，焦炭、渣铁喷出，高炉紧急休风，造成所有送风的风口（12个）全部灌死；更换送风装置及风口后，于27日5：53分开14号风口送风，因渣铁放不出，28日5：03分钟第三次休风，烧通13、14号风口与铁口之间通道，于29日20：50分开13、14号风口送风，恢复期间逐渐加风，共捅全15个风口；因北边风口捅不开，于4月1日10：28分休风处理北边堵死的风口，烧开后重新堵风口（北边11个），于14：15分开南边15个送风，根据恢复状况逐渐加风捅风口，于3日白班9时所有风口全开，至3日中班炉况恢复正常。

2.3.2 事故原因

（1）7号风口小套2月25日漏水，长期通工业水冷却养护（27天），未及时更换是造成此次风口喷焦炭事故的主要原因。

（2）7号小套击穿后工长休风不果断，造成大量焦炭喷出，烧坏短管、排气管、水管阀门等设备，增加事故损失。

（3）一次休风后送风恢复过程渣铁流动性差、出不净，造成风口二次击穿，大量冷却水进入炉内，是形成炉缸冻结的主要原因。

2.3.3 本次经验教训

（1）针对漏水的风口套要加强监护，严格控制水温差＜8℃，同时养护的时间不宜超过5天，超出规定要求必须组织更换。

（2）处理非常炉况时，不得盲目乐观，必须选择合适的送风制度，控制合理冶强，增加出铁次数，确保出净渣铁，防止炉况反复。

（3）提高高炉工长和当班调度主任应对突发事故的处理能力，要求必须在最短时间内采取有效措施，减少事故损失。

（4）堵风口时必须堵严、堵好，杜绝送风后风口自动吹开延长了炉况的恢复进程。

3 炉缸冻结的原因

3.1 炉况失常

在很多情况下，由于原燃料质量变差或基本操作制度不当引起高炉炉况失常。连续性的崩料、坐料，使大量未经充分还原的炉料进入高炉下部，在进行直接还原时吸收大量热量。如果此时减风、减轻负荷、加净焦等措施不到位，就可能引起炉况大凉，甚至导致炉缸冻结。

有些高炉炉缸冻结起源于恶性管道。恶性管道发生时煤气分布严重失常，其热能、化学能不能得到有效利用，管道伴随的崩料使大量生料降到高炉下部，使本来正常的炉温骤然下降，可能引发炉缸冻结。

崩料、坐料，特别是发生在已经炉凉时的崩料、坐料，一般伴有风口涌渣、灌渣。恶性管道伴随的崩料，也常引发风口灌渣，甚至风口烧穿。无论风口烧穿或灌渣，特别是多个风口灌渣，必须休风处理，而炉缸冻结则往往发生在这种休风以后。

3.2 操作失误

炉缸冻结的前奏是炉凉。高炉炉温在一定范围内波动本来就是正常现象，而导致炉缸冻结的炉凉则往往是由于操作不当引起的，即由炉凉而剧冷，最后到冻结。

龙钢3号高炉炉缸冻结案例，是在原燃料质量严重下滑的情况下未及时调整检修计划中休风料的组成引起的。更多的事故可归结为工长操作经验不足，对炉温走势反向判断，进行反向调剂。例如，在炉温向凉的情况下反而采取降风温、提负荷、撤煤量、加风量等措施，或调剂力度不当，使炉温进一步向凉，甚至发展到剧冷、炉缸冻结。这就是所谓“小失误引来大事故”。

当然还有“大失误”引发的炉缸冻结，龙钢老4号高炉(原205m3高炉)多年前曾发生过因装料程序错误，矿石数量输入错误拉坏炉顶天轮，导致炉缸冻结的严重事故。

高炉长期严重发展边缘，长期低料线作业，往往引起炉凉乃至炉缸冻结，也值得警惕。

3.3 大量冷却水漏入炉缸

向炉内漏水的可能是冷却壁，也可能是风口。在较长时间休风未对漏水的冷却设备处理，龙钢2005年450m³高炉在计划检修过程中由于没有发现多块冷却板漏水，休风期间炉内没有热源水蒸发量小，没有压力使漏水量加大。这一来大量水容易流入炉缸，使炉内残存的渣铁冷凝，复风时打不开铁口，形成炉缸冻结。

3.4 长期休风或封炉

即使没有冷却设备漏水，长期休风也是诱发炉缸冻结的常见原因。长期休风时炉内没有新的热量产生，存料处于逐渐冷却状态，如果停炉或者封炉方案有误，就可能在复风时发生炉缸冻结。这些失误可能包括：

（1）休风料或封炉料中净焦不足。

（2）复风后续炉料负荷过重。

（3）休风前渣铁未出净。

（4）休风期间风口未堵严，或炉壳开裂未处理，吸入空气使炉内焦炭燃烧。

3.5 设备事故诱发

如果开炉前试车不充分，常会造成频发的设备事故，引起高炉较长时间的反复休风。由于开炉初期炉体各部门未经充分预热，这种情况下容易造成炉凉，甚至发展成炉缸冻结。

突然发生的、重大的设备事故，往往造成高炉紧急的、长期的休风。由于事先在配料、出铁方面毫无准备，休风时还可能造成风口大面积灌渣，复风时很容易发生炉缸冻结。2008年龙钢1280m3高炉上料溜槽钢丝绳断裂、煤气总管拉裂移位，造成的长期休风，这两个事故虽然尚未达到炉缸冻结的程度，实际上炉缸也已基本处于“凝结”状态。

3.6 原燃料质量恶化

原燃料质量恶化，特别是焦炭强度、热强度下降，或者碱金属含量高，都会使炉内料柱透气性变坏，风量、风压关系失常，引起崩料、悬料、管道等炉况失常的行程。如果处理不当，就会导致炉凉，严重时可能发展为炉缸冻结。

烧结矿强度恶化，焦炭、烧结矿筛分组成变差，也可能引起上述结果。焦炭中存在的碱金属，对其强度其劣化作用，恶化高炉行程。

4 炉缸冻结事理故的处理

炉缸冻结事故处理的关键有两点：一是熔化炉缸内温度低的渣铁和炉料；二是将低温的渣铁从炉内排出。

4.1 熔化渣铁和冷料

4.1.1 加够净焦

炉缸冻结的根本原因是炉内热平衡失调，必须靠外加热源才能使炉况起死回生。加净焦的数量因炉缸冻结的程度而不同，但应足够。净焦之后的后续料，一般采取正常料间隔加净焦的加料方法，直至接近正常负荷。负荷恢复正常的进度应根据炉凉程度、恢复顺利情况以及风温等条件确定。净焦量的控制：

（1）及时，集中加焦量要大。

（2）中型高炉净焦体积应为炉缸容积的2-3倍。

（3）大型高炉则为炉缸容积的1倍以上。

4.1.2 形成小冶炼区

积存在炉内的焦炭，其燃烧所产生的热量不足以熔化和加热炉内的冷料，必须从炉顶加入净焦，净焦到下风口带，才能使炉内的冷料顺利熔化并加热到从铁口流出。因此，送风初期不应该打开多个风口，那会使大量冷料下到风口区，加剧炉凉。等待净焦下降到风口区这段时间是处理炉缸冻结事故最困难，也是最关键的阶段，要求操作者有足够的信心和耐力。处理炉缸冻结时，开始开多少风口是成败的关键环节。开风口数目一定要少，可视炉缸冻结的程度选用风口总数的1/10-2/10，一般是铁口两侧的2至4个。这样在送风后能在炉内形成一个在冷料包围中的小冶炼区域。其目的一是减少单位时间内需要还原、熔化的冷的渣铁，减小渣铁排出的困难，二是减缓冷料的熔化速度，避免因冷料熔化过快，升温速度低，拖长炉况恢复时间。加风条件必须有足够的炉温做基础，必须在顺行的前提下进行。

4.2 按单风口风量送风

处理炉缸冻结送风初期，应按单风口风量操作，即每个送风风口的风量与正常炉况时单个风口的风量大体相当。其优点在于：单个风口的风速与正常炉况相当，可保持一定深度的风口回旋区，有利于活跃局部炉缸，扩展熔化区域。在炉况好转增加风量时，也要遵循这一原则增加新开的风口。初始送风的风温应采取热风炉能达到的最高风温，因为这时风量较低，向高炉的供热仍然有限。

4.3 排出冷渣铁

排出冷渣铁是处理炉缸冻结事故最关键、最困难的工作。实际上，只要铁口与风口能够贯通，冷渣铁能排出去，处理难度就小得多，不论是计划的还是非计划的长期休风，要尽最大可能出好最后一次铁，做到大喷铁口。长期休风的复风以前，不论炉内积存多少渣铁，都应尽量挖出铁口周围几个风口下面的焦炭和冷凝物，填以新的焦炭。但是大型高炉铁口与风口之间距离大，挖空很难，但尽可能多挖一些。

4.4 慢捅风口

送风风口与正式铁口贯通，铁口能流出渣铁，标志炉缸冻结最困难的时期已经过去，此后转入扩大战果，全面恢复路况阶段。但是，这个阶段最容易犯的错误和最忌讳的是急性，捅风口过早、过快。这会导致路况恢复工作返工，延长处理时间。这个阶段炉缸热量不足，大量冷料下来后炉温向凉，甚至重新造成凝结，使渣铁排出不顺。因此，捅开风口应遵循以下3条原则：

（1）送风的风口明亮、活跃，并已持续一段时间，使相邻的风口有时间加热。

（2）铁口出铁、出渣正常。

（3）每次增开风口最多2个，即在已开风口两侧一边一个。不可多开风口，也不可与已开风口相隔捅开风口。如遇到相邻的风口捅不开，必须捅隔开的风口时，捅开风口的时间间隔要拖长一些。

（4）每次捅风口前都要测量新开风口的水温差，水温差趋于正常后方可开相邻风口。

4.5 加强炉前工作

处理炉缸冻结时，炉前工作负担很重，主沟也随时需要清理，因此必须准备充足的人员。打开铁口初期，一般渣铁不多，流动性差，需要制作临时撇渣器，以避免渣铁不分的冶炼产物凝死撇渣器。

4.6 长期休风时闭小冷却水

在长期休风过程中要闭小冷却水，一般可在休风后逐渐减少炉体冷却水，两天后停泵。软水在及时补水的前提下保持自循环状态，风口改工业水保持自循环状态。

4.7 恢复正常

一旦铁口能够正常出铁，工作风口占到总数的90%以上，炉缸冻结处理即告圆满完成。此后的工作转入调整负荷、恢复喷煤、调整炉温等操作，以逐步恢复路况顺行。如果炉缸冻结处理过程没有反复，一般情况下从处理开始到基本正常大约需要1周时间。随着高炉容积的大小和冻结程度不同，炉缸冻结的处理时间可能有一些差异。

4.8 炉缸冻结事故处理小结

炉缸冻结事故的处理有时相当困难，特别是在等待焦炭下达、风口涌渣、铁口也烧不开的情况下。这时需要操作者有足够的耐心、信心和毅力，相信按照正确的方法一定能处理好。在恢复过程中切忌急躁，开风口、加负荷、加风量、恢复喷煤等操作都要循序渐进，避免返工，避免欲速而不达。

5 事故整改措施落实

5.1 高炉事故状况下的减风操作（一般事故状态下，高炉工长患得患失操作不够果断是诱发重大事故的关键）

5.1.1 原则：龙钢高炉在事故状况下需要紧急减风操作，在降低高炉事故损失的情况下，也要兼故风机、煤气系统的安全。

5.1.2 高炉工长减风及放风操作规定

5.2 高炉事故状况下的减风操作

原则：高炉在事故状况下需要紧急减风操作，在降低高炉事故损失的情况下，也要兼故风机、煤气系统的安全。

6 结语

6.1 龙钢炼铁厂完善各类预案(炼铁厂随后整理各类预案12个)，并组织所有高炉操作和管理人员学习，提高操作人员应对事故的能力，各类事故大幅降低。

6.2每天组织炉况分析会，确定操作参数，控制好上下限，保证炉况久稳长顺。

6.3 原燃料条件豪无起色，指标下滑。认真研究目前原料条件下高炉最优指标，操作参数，防止事故是当前炼铁头等大事。

7 参考文献

[1] 张寿荣,于仲洁编著.高炉失常与事故处理[M].北京：冶金工业出版社.2012年1月.

[2] 徐矩良,刘琦著.高炉事故处理一百例[M].北京：冶金工业出版社.1986年.

[3] 周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社.2005年.

[4] 胡燮泉,凌绍业. 中小高炉实用操作技术[M].北京：冶金工业出版社.1993年4月.