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1、高炉送风系统结构稳定性的研究刘全兴 （青岛钢铁有限公司）摘 要： 随着高炉大型化和高风温技术的应用，高炉风压和顶压的提高，高炉及热风炉已等同于“压力容器”；另外，新设计的热风炉大多远离高炉，热风管道过长；旧有的热风炉在结构上存在着“老化”的重大隐患；热风炉的操作管理也时常存在“侥幸”心理，加之操作人员技术水平不佳，时而出现换错炉而断风事故、燃烧器爆炸事故、炉皮鼓开事故和冷风管道爆炸事故。给人民生命财产和设备造成重大损失，我们要认真应对，避免此类事故的发生。关键词：高炉 热风炉 送风系统 结构稳定性Study on Blowing System Structural Stability of B
2、last furnace LIU Quanxing (Qingdao Iron & Steel Co. ltd)Abstract: With large-scale operation furnace and applications of the high hot blast temperature technology, and the operation of high top-pressure and hot blast pressure in blast furnace, the blast furnaces and their hot blast stoves have been
3、tantamount to pressure vessel. In addition, most of the new design of the hot gas away from the blast furnace, hot air pipe had long; the old hot blast stoves in the structure of the existence major hidden dangers of ageing ; hot blast stoves of the operation and management had always existed lucky
4、psychological, coupled with poor technical level operators, sometimes for the wrong furnace operation in the accident off the wind, burning with the explosion of a burner accident and explosion of the blast pipeline system. To peoples lives and property and equipment, causing major losses, we must s
5、eriously deal with and avoid such accidents.Keywords: Blast furnace Hot Blast Stoves Air supply system Structural stability1.前言随着科学技术的进步，广大的科学工作者很好地解决了热风炉的重大关键技术，例如热风炉的燃烧技术，传热技术，气流流动和分布技术等，高炉大型化和高风温技术才得到了成功应用。高炉热风压力和炉顶压力的提高，高炉及热风炉已等同于“压力容器”；另外，新设计的热风炉大多远离高炉，热风管道过长；旧有的热风炉在结构上存在着“老化”的重大隐患；热风炉的操作管理也时常存
6、在“侥幸”心理，加之操作人员技术水平不佳，时而出现换错炉断风事故、燃烧器爆炸事故、炉皮鼓开事故和冷风管道爆炸事故。给人民生命财产和设备造成重大损失，我们要认真应对此类热风炉送风系统的结构稳定性问题，避免各类事故的发生，实现真正意义上的高温、绿色节能和长寿热风炉。2.高炉热风炉系统事故案例及原因分析2.1 事故案例案例1：1998年12月27日9：00左右，某厂3#高炉2#热风炉崩裂事故。当场死亡6人，重伤2人。直接经济损失万元。原因：炉体老化，检修中焊接质量欠佳。案例2：1997年3月6日17点30分,开炉仅两年的某厂10号高炉的热风围管在3号铁口上方爆裂鼓开,并将高压水总管(400mm)烧损
7、,大量的水从围管开口处(1200mm6000mm )由风管灌入炉缸，炉缸严重冻结。原因：设计与施工质量问题。案例3：1990年9月19日某厂7#高炉3#热风炉拱顶开裂事故。19日6：059：35，共计休风210分钟，损失生铁1200吨。直接经济损失万元。原因：某建设公司抢修拱顶后，炉皮焊接质量差，焊口没有深度，焊缝口夹有铁棍。案例4：1998年6月22日某厂7#高炉3#热风炉蓄热室管道盲板开裂事故。22日4：2511：45，共计休风440分钟，损失生铁2200吨。直接经济损失万元。原因：某修建部施工焊接质量差，焊肉没有达到技术要求，盲板没有加固筋。案例5：1995年12月22日某厂10#高炉1
8、#热风炉煤气短管开裂事故，休风935分钟，损失生铁4900吨。直接经济损失万元。案例6：2008年8月3日某厂6#高炉2#热风炉热风外短管膨胀节开裂、管道吹损事故，休风2465分钟，损失生铁5000吨。后来又多次处理。直接经济损失万元。原因：新设计的热风炉大多远离高炉，热风管道过长；膨胀节材质差，多次包补，施工焊接质量差，有串风现象。使用风温1230。案例7：2006年7月20日某厂2#高炉热风炉冷风管道爆炸事故，将2#冷风阀炸碎。直接经济损失万元。原因：热风炉烧嘴冷却用冷风阀门没有及时关闭，煤气由此倒流到冷风管道。案例8：2009年12月30日某厂2680m3高炉2#热风炉热风外短管三岔口开
9、裂、管道吹损事故，损失生铁5000吨。后来又多次处理。直接经济损失万元。原因：结构稳定性差，多次包补，砌筑质量差，有掉砖现象。使用风温1200。案例9：湘钢1号高炉(2580m3)，采用三座卡鲁金顶燃式热风炉。2006年11月投产，2009年9月27日1 号热风三岔口烧塌。此后，不到2年时间，3、2号也相继烧塌。案例10：2010年2月11日7:39某厂5800m3高炉热风炉热风管道拉杆断裂，热风总管堵头盲板脱落，随后在总管进入围管前约10 m处，膨胀节开裂、热风总管开裂，管道落下约27.8m，高炉断风。当时顶压250kPa；炉内倒灌煤气引起的大火烧坏和砸毁去炉顶、炉前和看水工等处的设备电缆。
10、这一切发生在2-3秒时间内。休风229小时24分，直接经济损失万元。原因：新设计的热风炉大多远离高炉，热风管道过长；膨胀节材质差。原因：热风管道长。热风管道拉杆断裂；膨胀节材质差，使用风温1230，高风压，高顶压。其他：韶钢、杭钢、南京也曾出现过此类事故。2.2 几起典型事故原因分析2.2.1某厂10号高炉热风围管爆裂和炉缸严重冻结两大事故1997年3月6日17时35分，某厂10号高炉3#铁口上方突然发生围管爆裂事故，致使紧急休风。该高炉由30个风口，4个铁口及事故发生前使用的1#和2#铁沟（2#铁沟由3#铁沟报废改制的）。当时发现爆裂的围管将高压水管崩坏，大量循环水顺着爆裂的围管通过风口流进
11、炉内，造成炉缸冻结。形成热风围管爆裂和炉缸严重冻结两大事故。这次围管爆裂，主要原因是设计与施工质量问题。热风围管强度满足不了高温高压的要求；也有人认为，热风围管上方的大量积灰，直接影响管皮散热，也可能为一“诱因”。处理此次事故，从3月6日开始抢修、9日正式送风至25日恢复正常，共计16天。一般来说，开始时，由于对这次事故严重性估计不足，没有认清炉缸漏水是炉缸冻结所致，做出3-5天即可恢复高炉生产的错误判断。10号高炉没有渣口装置，恢复炉况时又几次波动，炉前的两次堵炮时机掌握不准确，忽视了对铁口两侧的维护以及对碱度和炉温调剂不及时等，都是造成这次恢复炉况缓慢的直接原因。2.2.2某厂3号高炉2号
12、热风炉炉皮鼓开事故某厂3号高炉炉容为1053m3。于58年开始兴建，60年投入生产。高炉于73年进行全面大修。2号热风炉先后于87年6月、92年、95年6月、98年10月进行了多次大中小修，其主要维修的内容有：热风出口挖补、球顶填水渣、更换球顶砖、蓄热室标高30.99m以上格子砖全换，蓄热室标高30.99m36.99m的大墙和火井墙更换、火井墙标高30.99m以下内环砖更换、球顶以下炉皮进行打带焊接（共计7带）等。在历年的维修中，2号热风炉标高30.99m以下的炉壳及耐火砖衬自73年以来也基本未更换过。事故发生于1998年12月27日早9：00时。事故发生时，三号高炉的三座热风炉中，1号炉处于
13、燃烧期，2号炉处于送风末期，3号炉正在做由燃烧转为送风的操作工作。当时，助燃风机已停，煤气阀和煤气调节阀已关，燃烧阀及烟道阀还未关闭；2号热风炉停送操作尚未执行，在这之前，其各阀启闭位置正确，开关运动灵活无卡阻，热风阀无漏水现象。事故发生前主要的生产运行参数：2号热风炉：冷风压力0.225MPa；风量2300m3/min；风温860；拱顶温度 960。1号和3号热风炉（2号热风炉与1、3号基本相同）。煤气压力：6.3kPa；煤气量：3800040000 m3/h座。12月22日高炉计划休风检修，同时对2号热风炉进行检修，检修项目主要是对热风出口部位炉壳进行挖补，挖补用料为普碳钢板，厚度12，总
14、面积约26.4。 当日早8：00时高炉休风，修建公司检修人员进现场开始施工，直至26日中午11：00时，挖补工作基本完成，炼铁厂人员用冲压阀进行了冲压实验，实验介质为冷风管道的冷风，实验压力为0.22 MPa，实验期间对施焊焊缝进行了检查，在确认无跑风漏气的情况下，于26日中午12：00开始烘烤，烤炉。但此时尚有部分补焊钢板的加强筋未焊完，局部补焊处内部未补填水渣，随之既投入使用。当晚在运行中，先后两次发现施工部位有500和200长的竖缝漏风，均停止送风进行了处理。截止27日9：00时，该炉已在检修后进行了燃烧，送风五个工作周期。27日早8：00，修建公司上白班的检修人员又进入施工现场，准备继
15、续完成扫尾项目。事故发生前，由于2号热风炉投入运行时间长，风温水平低，高炉已停止喷煤2小时，早8：20分打开铁口开始出铁，事故发生时，出铁已继续40分钟，渣、铁已基本出净，高炉操作未发现异常现象，运行一切正常。 导致事故突发的几种可能性，主要集中于煤气爆炸和焊接质量不佳，炉壳强度差上。煤气爆炸：考虑爆炸为本次事故原因的依据主要是：热风炉是大量使用煤气的设备，热风炉区域内各种设备发生煤气爆炸的事例比较多见。这次2号热风炉事故造成的破坏非常严重，炉壳钢板破口面积大，飞溅物抛掷的距离远，这些现象与爆炸产生的效果相似。煤气爆炸必须具备三个基本要素，一是要有足够量的煤气，二是煤气与空气均匀混合到一定的比
16、例，三是温度要达到着火点，而且三个要素缺一不可。从2号热风炉发生事故时的工作状态来看，正处于送风末期，换炉操作尚未执行，煤气阀烧阀均处于关闭状态，不可能有煤气进入热风炉。即使煤气阀、燃烧阀关闭不严，在送风期内，燃烧室里充满0.22MPa的热空气，压力只有6.3KPa的低压煤气也不可能由煤气阀、燃烧阀泄漏至热风炉内，因此不具备煤气发生爆炸的基本条件。另一方面，高炉在事故发生之前，处于顺行状态，没有用热风炉进行倒流休风、倒流坐料等操作；鼓风机运转正常，没有突然停风等事故发生，因而不会产生高炉炉缸内煤气倒流回热风炉的情况。由此可见，热风炉内不存在煤气，因煤气发生爆炸的几率为零。发生爆炸的另一个可能的原因是有大量的水漏入热风炉，当水遇到
