高爐冷卻設備漏水是高爐生產(chǎn)中常見(jiàn)的現象。一般漏水對高爐生產(chǎn)影響不大,但若對漏水發(fā)現不及時(shí),或處理不當,***會(huì )發(fā)展成為事故。另外,漏水也是冷卻設備損壞的一個(gè)征兆,特別是冷卻壁漏水則是爐體破損的重要標志.因此了解高爐冷卻設備漏水事故及其處理,對搞好高爐安全生產(chǎn)和延長(cháng)爐體壽命都十分重要。
一、冷卻設備的功能
高爐冷卻設備的主要功能***是冷卻.冷卻水在冷卻器內流動(dòng)將熱量帶走,達到降低砌體溫度和形成保護性渣皮的目的。另外,由于冷卻器設計結構不同,除冷卻功能外,它還有某些特殊功能。如帶托臺的復合式冷卻器和水平冷卻器***有支撐爐身上部磚襯的功能;風(fēng)口和渣口分別具有送風(fēng)和排渣的特殊功能。
隨著(zhù)高爐爐襯的侵蝕,冷卻設備還具有間接檢測功能,通過(guò)冷卻設備水溫差及熱流密度的變化,了解冷卻設備自身工作狀態(tài)和高爐圓周工作情況.特別是高爐爐身有一個(gè)敏感區,在這個(gè)敏感區內,通過(guò)水濫差和熱流密度的變化,可以了解高爐爐墻侵蝕和結厚的程度以及高爐邊緣100一300mm內煤氣流和爐料運動(dòng)的情況。由于冷卻壁是延長(cháng)爐體壽命的重要一環(huán),所以近代冷卻壁還要求有耐蝕功能。
二、冷卻設備漏水的原因
冷卻設備漏水簡(jiǎn)單地分為管根漏水和燒漏.前者往往是由于設計不當在生產(chǎn)中因變形斷裂而引起,后者則與高爐操作有關(guān)。為便于分析,把漏水的原因分為主觀(guān)、客觀(guān)兩個(gè)方面.從客觀(guān)上來(lái)說(shuō)是因為冷卻設備經(jīng)常處在高溫高壓高煤氣流速作用下工作,特別是在磚襯侵蝕后、冷卻設備得不到磚襯和渣皮的保護,直接與煤氣流和爐料接損,再遇到護況失常***會(huì )產(chǎn)生破壞而漏水。
從主觀(guān)上來(lái)說(shuō),是因為冷卻器的性能不能適應高爐惡劣的工作環(huán)境。這里所說(shuō)的主觀(guān)原因是由設計、制造和高爐大中修的質(zhì)量決定的。一旦高爐修好了,冷卻器的性能也***確定了。所以冷卻設備漏不漏水在很大程度上決定于客觀(guān)原因,也***是說(shuō)決定于高爐操作。而高爐操作又是由工長(cháng)執行的,所以高爐工長(cháng)對冷卻設備使用的好壞負有直接的責任。要消除冷卻設備漏水,冷卻設備應朝著(zhù)以下兩個(gè)方向改進(jìn):
(1)研究、設計、制造一種能適應爐內操作波動(dòng)的經(jīng)久耐用的冷卻器。
(2)建立一套科學(xué)的、完整的檢漏系統。對漏水進(jìn)行預測預報,并及時(shí)查出漏水地點(diǎn),把漏水事故消滅在萌芽之中。
三、冷卻設備的檢漏
高爐冷卻設備的檢漏有儀表檢漏和人工檢漏兩種辦法。到目前為止,工業(yè)水冷卻的高爐、冷卻設備檢漏大都以人為主。人工檢漏是通過(guò)水管漏煤氣來(lái)判斷冷卻設備漏水的一種方法.這種檢漏方法有發(fā)現和確認兩個(gè)過(guò)程。一般有經(jīng)驗的配管工,只需看看冷卻器的出水頭***能發(fā)現冷卻器漏不漏水。但是要確認漏水***需用煤氣點(diǎn)火試驗,一般點(diǎn)著(zhù)了***是漏水。以冷卻壁漏水為例,明顯的征兆是風(fēng)口大套有水印。為了確認是那一塊冷卻壁漏水,***得順著(zhù)這個(gè)水印向上找。一邊閉水一邊點(diǎn)火,這***得兩3個(gè)人互相配合.而且這里是煤氣區,工作面狹窄,有時(shí)配管工人要戴著(zhù)防毒面具工作,這***增加了檢漏的負擔。采用汽化冷卻和軟水閉路循環(huán)冷卻的高爐檢漏***更困難一些。以鞍鋼現有的11號高爐(爐容2580m3）來(lái)說(shuō),采用軟水閉路循環(huán)冷卻,于1990年6月23日改造后投產(chǎn)。
由于是閉路循環(huán),外面***無(wú)水頭可查。從6段到13段冷卻壁的水管都是串聯(lián)的,段與段之間無(wú)閥門(mén)隔開(kāi),造成檢漏的距離過(guò)長(cháng)，開(kāi)爐后3~4個(gè)月***發(fā)現冷卻設備漏水,但是要確認是那段、那號、那根水管漏水***非常困難。1990年10月6日先卡死4串托臺水管,仍舊漏水，接著(zhù)在11月2日將7、8、9三段冷卻壁托臺的水管全卡死,還沒(méi)有解決檢漏問(wèn)題。到1991年3·月5日又發(fā)現漏水,還是查不出來(lái)。這次沒(méi)敢閉水,而是把6，7，8三段冷卻壁的軟水改為工業(yè)水后,檢漏的問(wèn)題才基本解決。作為一個(gè)科學(xué)的、完整的高爐冷卻設備檢漏系統應包括以下幾點(diǎn)。
(1)高爐檢漏應以人工檢漏為基礎。人工檢漏的設施,無(wú)論是工業(yè)水冷卻,或是軟水閉路循環(huán)和汽化冷卻,從設計一開(kāi)始***要充分考慮。
(2)要建立高爐檢測的網(wǎng)絡(luò )。這個(gè)網(wǎng)絡(luò )的建立應以完善現行檢漏機構為出發(fā)點(diǎn),應有科研人員參與.
(3)應完善現有儀表檢漏系統.包括電磁流量計在內的各種流量測量設備、鹽漏計、CO分析儀、聲響儀等,對檢漏系統要有專(zhuān)人負責?，F鞍鋼11號高爐、上了24臺電磁流量計測量軟水閉路循環(huán)的流量,目的是想通過(guò)水流量的變化來(lái)了解漏水情況,但是到目前為止沒(méi)有一臺好使。
四、冷卻設備漏水事故的影響及處理
一旦冷卻設備發(fā)生漏水***會(huì )給高爐操作帶來(lái)影響。首先是破壞了進(jìn)出水量的平衡,打亂了冷卻設備正常冷卻功能.而漏入爐內的水既起著(zhù)特殊的冷卻作用,又起著(zhù)破壞作用,所謂特殊的冷卻作用是指水漏入高爐之后,水被汽化,吸收爐內大量的汽化潛熱,在爐襯內表面產(chǎn)生汽膜冷卻。另外汽化的水又與爐墻邊緣焦炭作用，產(chǎn)生水煤氣反應，吸熱的反應,它減少了爐內熱量向爐墻傳遞,實(shí)質(zhì)上起到了冷卻砌體和保護爐境墻的作用。漏水的破壞作用是通過(guò)漏水的質(zhì)與量?jì)煞矫姹憩F出來(lái)的。
從量的方面來(lái)說(shuō),***是說(shuō)水漏得越多,吸收的熱量越大,***終導至爐涼、爐墻結厚、直至爐缸凍結。另外漏水多也意味著(zhù)水蒸汽多,是引起高爐水汽爆炸的必要條件。1990年3月12日酒鋼1號高爐崩塌很可能是由于水汽爆炸所引起。上述影響又因使用的冷卻介質(zhì)不同而有很大的差別。
目前我國高爐常用的冷卻介質(zhì)有三種,即工業(yè)循環(huán)水、汽化冷卻、軟水閉路循環(huán)。為什么冷卻介質(zhì)不同冷卻設備漏水后對高爐操作影響會(huì )不同呢?主要是檢漏技術(shù)落后引起的。前文已說(shuō)到我國使用的檢漏技術(shù)是以人工檢漏為主,其檢漏的準確性在很大程度上取決于檢漏工的素質(zhì)和責任心。對于工業(yè)循環(huán)水大家都習以為常地檢查爐頂煤氣中含氫量的變化,看出水頭水流的喘息,看是否漏煤氣,看管根與爐皮的焊縫處是否有水印,***后用閉水點(diǎn)火或打壓來(lái)確認冷卻器是否漏水。如果火點(diǎn)著(zhù)了,說(shuō)明冷卻器已損壞。通常用切斷進(jìn)水、封閉出水頭的辦法處理。一些有經(jīng)驗的配管工,為了延長(cháng)爐身壽命,有時(shí)不是采用切斷進(jìn)水的辦法,而是采用關(guān)閉1/2或1/3進(jìn)水閥門(mén)的方法,讓少量的水漏入爐內汽化吸熱,形成汽幕和渣皮來(lái)保護爐墻。此時(shí)一定要有人監護,一定要與爐內操作取得聯(lián)系,以防爐涼。但是***重要的還是及時(shí)發(fā)現燒壞的冷卻設備,否則事故會(huì )擴大。
鞍鋼11號高爐第六代(爐容588m3，12個(gè)風(fēng)口)于1970年10月29日投產(chǎn),使用工業(yè),水冷卻。1975年3月12日因6段12號冷卻壁燒壞沒(méi)有及時(shí)發(fā)現,導致向爐內漏水引起爐缸凍結。事故的經(jīng)過(guò)是這樣的,3月12日7：00左右,夜班發(fā)現東側風(fēng)口區冷卻壁連接螺柱處爐殼有漏水現象。爐頂煤氣含氫量由正常時(shí)的3.9%升至6.5%,風(fēng)口與二套間冒水泡,渣口往外淌水,全部風(fēng)口暗紅,5、6號風(fēng)口掛渣,這是冷卻設備損壞的明顯征兆,立即進(jìn)行查找。接著(zhù)5、6、7號風(fēng)口先后自動(dòng)灌渣、凝死,其它風(fēng)口普遍涌渣,14：45分,10、11、12號風(fēng)口相繼灌死,直到15：45才查明是6段12號冷卻壁燒壞、當即卡死。至此,自發(fā)現漏水到查出漏水的冷卻壁歷時(shí)近9小時(shí),致使漏水過(guò)多,爐子大涼,導致?tīng)t缸全部?jì)鼋Y事故。類(lèi)似的情況在使用汽化冷卻的高爐上也發(fā)生過(guò)。
鞍鋼11號高爐于1971年10月1日投產(chǎn)。容積為2025m3采用汽化冷卻,開(kāi)爐后5個(gè)月發(fā)現8段19號汽化冷卻壁水管燒壞,接著(zhù)大量破損,不好查找,經(jīng)常向爐內漏水,直接威脅著(zhù)生產(chǎn)安全。1974年7月13日休風(fēng)29h焊補小鐘。休風(fēng)前冷卻壁燒壞沒(méi)發(fā)現。休風(fēng)后約5個(gè)多小時(shí),發(fā)現爐頂溫度急劇升高,***高達到900一950℃。嚴重時(shí)爐頂著(zhù)火,將大鐘及上升管燒紅,爐頂放散閥著(zhù)火,并發(fā)出響聲。風(fēng)口堵泥向外冒潮氣或被鼓開(kāi),有時(shí)還有爆炸聲。風(fēng)口與二套間往外冒水泡。渣口淌水。鐵口眼黑,冒潮氣,嚴重時(shí)往外淌水。此時(shí)才意識到爐內無(wú)壓力冷卻壁向爐內漏水,便積極組織查找,但時(shí)間較晚,直到14日5：00才查出8段12號冷卻壁有三根水管燒壞,時(shí)間長(cháng)達16h,由于處理不當,亦造成爐缸凍結。
軟水閉路循環(huán)的情況更加復雜。這種復雜性除了人工檢漏落后外,還由于對軟水閉路循環(huán)缺乏認識。鞍鋼2號高爐(爐容900m3),1986年連月26日投產(chǎn),1988年5月風(fēng)口以上由普通工業(yè)水冷卻改為軟水閉路循環(huán)冷卻。1989年1,2月份,由于高爐生產(chǎn)條件變壞和操作不當導至高爐失常。
在處理失常過(guò)程中,控制冷卻強度是重要措施之一。目前,鞍鋼控制冷卻強度主要是控制水量,這種方法***是一種“殺雞取卵”的方法。因為這樣做往往會(huì )帶來(lái)冷卻設備的破壞。在工業(yè)水冷卻時(shí),只要開(kāi)關(guān)閥門(mén),***可從每塊冷卻壁出水頭看出水流的變化,并加以調節。但是使用軟水閉路循環(huán)冷卻時(shí),開(kāi)關(guān)閥門(mén)只能從儀表上看出每層總水量的變化,每塊冷卻壁的水量和水溫差卻不知道,也***無(wú)從知道高爐圓周工作情況。在這種情況下要通過(guò)控制冷卻強度來(lái)處理失常爐況,***好比`瞎子摸象”。
鞍鋼2號高爐從汽化冷卻到軟水閉路循環(huán)年年失常,***長(cháng)達15個(gè)月之久,至今還沒(méi)有摸索出什么規律來(lái),這次爐況失常后,先懷疑是爐墻結厚,也采取了閉水措施,結果造成冷卻壁破壞。冷
