高爐冷卻設(shè)備漏水是高爐生產(chǎn)中常見(jiàn)的現(xiàn)象。一般漏水對(duì)高爐生產(chǎn)影響不大,但若對(duì)漏水發(fā)現(xiàn)不及時(shí),或處理不當(dāng),***會(huì)發(fā)展成為事故。另外,漏水也是冷卻設(shè)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(biāo)志.因此了解高爐冷卻設(shè)備漏水事故及其處理,對(duì)搞好高爐安全生產(chǎn)和延長(zhǎng)爐體壽命都十分重要。
一、冷卻設(shè)備的功能
高爐冷卻設(shè)備的主要功能***是冷卻.冷卻水在冷卻器內(nèi)流動(dòng)將熱量帶走,達(dá)到降低砌體溫度和形成保護(hù)性渣皮的目的。另外,由于冷卻器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不同,除冷卻功能外,它還有某些特殊功能。如帶托臺(tái)的復(fù)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。
隨著高爐爐襯的侵蝕,冷卻設(shè)備還具有間接檢測(cè)功能,通過(guò)冷卻設(shè)備水溫差及熱流密度的變化,了解冷卻設(shè)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(qū),在這個(gè)敏感區(qū)內(nèi),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(jié)厚的程度以及高爐邊緣100一300mm內(nèi)煤氣流和爐料運(yùn)動(dòng)的情況。由于冷卻壁是延長(zhǎng)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(shè)備漏水的原因
冷卻設(shè)備漏水簡(jiǎn)單地分為管根漏水和燒漏.前者往往是由于設(shè)計(jì)不當(dāng)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、客觀兩個(gè)方面.從客觀上來(lái)說(shuō)是因?yàn)槔鋮s設(shè)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(shè)備得不到磚襯和渣皮的保護(hù),直接與煤氣流和爐料接損,再遇到護(hù)況失常***會(huì)產(chǎn)生破壞而漏水。
從主觀上來(lái)說(shuō),是因?yàn)槔鋮s器的性能不能適應(yīng)高爐惡劣的工作環(huán)境。這里所說(shuō)的主觀原因是由設(shè)計(jì)、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(shè)備漏不漏水在很大程度上決定于客觀原因,也***是說(shuō)決定于高爐操作。而高爐操作又是由工長(zhǎng)執(zhí)行的,所以高爐工長(zhǎng)對(duì)冷卻設(shè)備使用的好壞負(fù)有直接的責(zé)任。要消除冷卻設(shè)備漏水,冷卻設(shè)備應(yīng)朝著以下兩個(gè)方向改進(jìn):
(1)研究、設(shè)計(jì)、制造一種能適應(yīng)爐內(nèi)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(tǒng)。對(duì)漏水進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào),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(shè)備的檢漏
高爐冷卻設(shè)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(shè)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(shè)備漏水的一種方法.這種檢漏方法有發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)兩個(gè)過(guò)程。一般有經(jīng)驗(yàn)的配管工,只需看看冷卻器的出水頭***能發(fā)現(xiàn)冷卻器漏不漏水。但是要確認(rèn)漏水***需用煤氣點(diǎn)火試驗(yàn),一般點(diǎn)著了***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(rèn)是那一塊冷卻壁漏水,***得順著這個(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(qū),工作面狹窄,有時(shí)配管工人要戴著防毒面具工作,這***增加了檢漏的負(fù)擔(dān)。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(xiàn)有的11號(hào)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)閥門隔開(kāi),造成檢漏的距離過(guò)長(zhǎng)，開(kāi)爐后3~4個(gè)月***發(fā)現(xiàn)冷卻設(shè)備漏水,但是要確認(rèn)是那段、那號(hào)、那根水管漏水***非常困難。1990年10月6日先卡死4串托臺(tái)水管,仍舊漏水，接著在11月2日將7、8、9三段冷卻壁托臺(tái)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(xiàn)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(shè)備檢漏系統(tǒng)應(yīng)包括以下幾點(diǎn)。
(1)高爐檢漏應(yīng)以人工檢漏為基礎(chǔ)。人工檢漏的設(shè)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(shè)計(jì)一開(kāi)始***要充分考慮。
(2)要建立高爐檢測(cè)的網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的建立應(yīng)以完善現(xiàn)行檢漏機(jī)構(gòu)為出發(fā)點(diǎn),應(yīng)有科研人員參與.
(3)應(yīng)完善現(xiàn)有儀表檢漏系統(tǒng).包括電磁流量計(jì)在內(nèi)的各種流量測(cè)量設(shè)備、鹽漏計(jì)、CO分析儀、聲響儀等,對(duì)檢漏系統(tǒng)要有專人負(fù)責(zé)?，F(xiàn)鞍鋼11號(hào)高爐、上了24臺(tái)電磁流量計(jì)測(cè)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(tái)好使。
四、冷卻設(shè)備漏水事故的影響及處理
一旦冷卻設(shè)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(shè)備正常冷卻功能.而漏入爐內(nèi)的水既起著特殊的冷卻作用,又起著破壞作用,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(nèi)大量的汽化潛熱,在爐襯內(nèi)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(yīng)，吸熱的反應(yīng),它減少了爐內(nèi)熱量向爐墻傳遞,實(shí)質(zhì)上起到了冷卻砌體和保護(hù)爐境墻的作用。漏水的破壞作用是通過(guò)漏水的質(zhì)與量?jī)煞矫姹憩F(xiàn)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(dǎo)至爐涼、爐墻結(jié)厚、直至爐缸凍結(jié)。另外漏水多也意味著水蒸汽多,是引起高爐水汽爆炸的必要條件。1990年3月12日酒鋼1號(hào)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(guó)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(shè)備漏水后對(duì)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(guó)使用的檢漏技術(shù)是以人工檢漏為主,其檢漏的準(zhǔn)確性在很大程度上取決于檢漏工的素質(zhì)和責(zé)任心。對(duì)于工業(yè)循環(huán)水大家都習(xí)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(rèn)冷卻器是否漏水。如果火點(diǎn)著了,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(yàn)的配管工,為了延長(zhǎng)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)水閥門的方法,讓少量的水漏入爐內(nèi)汽化吸熱,形成汽幕和渣皮來(lái)保護(hù)爐墻。此時(shí)一定要有人監(jiān)護(hù),一定要與爐內(nèi)操作取得聯(lián)系,以防爐涼。但是***重要的還是及時(shí)發(fā)現(xiàn)燒壞的冷卻設(shè)備,否則事故會(huì)擴(kuò)大。
鞍鋼11號(hào)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(hào)冷卻壁燒壞沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致向爐內(nèi)漏水引起爐缸凍結(jié)。事故的經(jīng)過(guò)是這樣的,3月12日7：00左右,夜班發(fā)現(xiàn)東側(cè)風(fēng)口區(qū)冷卻壁連接螺柱處爐殼有漏水現(xiàn)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(hào)風(fēng)口掛渣,這是冷卻設(shè)備損壞的明顯征兆,立即進(jìn)行查找。接著5、6、7號(hào)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(hào)風(fēng)口相繼灌死,直到15：45才查明是6段12號(hào)冷卻壁燒壞、當(dāng)即卡死。至此,自發(fā)現(xiàn)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(dǎo)致?tīng)t缸全部?jī)鼋Y(jié)事故。類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(hào)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(xiàn)8段19號(hào)汽化冷卻壁水管燒壞,接著大量破損,不好查找,經(jīng)常向爐內(nèi)漏水,直接威脅著生產(chǎn)安全。1974年7月13日休風(fēng)29h焊補(bǔ)小鐘。休風(fēng)前冷卻壁燒壞沒(méi)發(fā)現(xiàn)。休風(fēng)后約5個(gè)多小時(shí),發(fā)現(xiàn)爐頂溫度急劇升高,***高達(dá)到900一950℃。嚴(yán)重時(shí)爐頂著火,將大鐘及上升管燒紅,爐頂放散閥著火,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(yán)重時(shí)往外淌水。此時(shí)才意識(shí)到爐內(nèi)無(wú)壓力冷卻壁向爐內(nèi)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(hào)冷卻壁有三根水管燒壞,時(shí)間長(zhǎng)達(dá)16h,由于處理不當(dāng),亦造成爐缸凍結(jié)。
軟水閉路循環(huán)的情況更加復(fù)雜。這種復(fù)雜性除了人工檢漏落后外,還由于對(duì)軟水閉路循環(huán)缺乏認(rèn)識(shí)。鞍鋼2號(hào)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(dāng)導(dǎo)至高爐失常。
在處理失常過(guò)程中,控制冷卻強(qiáng)度是重要措施之一。目前,鞍鋼控制冷卻強(qiáng)度主要是控制水量,這種方法***是一種“殺雞取卵”的方法。因?yàn)檫@樣做往往會(huì)帶來(lái)冷卻設(shè)備的破壞。在工業(yè)水冷卻時(shí),只要開(kāi)關(guān)閥門,***可從每塊冷卻壁出水頭看出水流的變化,并加以調(diào)節(jié)。但是使用軟水閉路循環(huán)冷卻時(shí),開(kāi)關(guān)閥門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(qiáng)度來(lái)處理失常爐況,***好比`瞎子摸象”。
鞍鋼2號(hào)高爐從汽化冷卻到軟水閉路循環(huán)年年失常,***長(zhǎng)達(dá)15個(gè)月之久,至今還沒(méi)有摸索出什么規(guī)律來(lái),這次爐況失常后,先懷疑是爐墻結(jié)厚,也采取了閉水措施,結(jié)果造成冷卻壁破壞。冷
