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李醒品、文雅、黄伟航 （柳钢集团柳州钢铁股份有限公司炼铁厂） 摘 要 高炉冷却壁的工作环境十分恶劣，特别是炉腹区域的冷却壁长期受到炉内高温液态渣铁、煤气流、炉料的剧烈冲刷以及碱金属、CO、H₂的侵蚀，很容易出现磨损漏水，对高炉炉况、生产安全及各项经济技术指标影响很大。 关键词 冷却壁 漏水 停炉 开炉 1 前言 冷却壁是高炉重要的生产设备，它的作用是通过冷却壁内部流通的冷却水带走热量，对其热面的高炉内衬进行有效冷却，从而保护好炉壳，当炉腹至炉身下部区域的内衬损坏消失后，能够在冷却壁热面形成保护性渣皮，利于炉料下降顺畅和煤气流合理分布，利于维持适宜的操作炉型。柳钢炼铁厂5号高炉有效容积1500m³,设22个风口，两个铁口，采用串罐式无料钟炉顶，炭砖+碳复合砖炉底炉缸结构，薄壁炉衬，软水密闭循环+工业水冷却系统，重力+干法布袋除尘，炉吼十字测温等先进设备，于2008年2月18日停炉扩容中修，2008年6月2日送风开炉，2015年4月23日停炉进行炉缸大修改造（冷却壁未更换），2015年7月14日送风开炉，冷却壁经过多年连续生产，已接近使用寿命期限。2 冷却壁漏水及日常维护 2017年12月炉腹第六层冷却壁西北方向的134﹟135﹟136﹟管开始破损漏水(这三根管属于同一块冷却壁),2018年3月29日年修时于此块冷却壁开孔安装9根铜冷却棒，炉壳外部打水降温维持生产。由于2018年生产任务重，需保持较高的冶炼强度，第六层冷却壁相继不同程度地破损漏水，查出漏水水管后改通工业水，利用休风机会分拆出来，采取上进下出的方式单独通工业水，出水管加粗为DN50并在侧面安装阀门连接高压水便于反冲。随着生产的进行旧漏水点逐渐变大，出水管偶尔有夹带炉料的黑水喷出，严重时焦炭堵塞出水管，出水喘气且震动大，需要看水工及时反冲以减少漏水入炉，另外出现新增漏水点时炉内产生爆震，煤气中H2含量猛涨，出现翻料管道行程，煤气流变乱，引起炉温波动和影响高炉顺行，需要退布料角度﹑大幅加焦退负荷及控料速保顺行提炉温，发生过几次低硅高硫的三级质量事故，严重影响高炉的产量和指标，厂部下达的生产任务难以完成。随着第六层冷却壁漏水的范围逐渐扩大，多块破损冷却壁已经连成片，多个风口各套之间不同程度地流水或喷水汽，风口平台，炉身炉底的煤气浓度严重超标，查漏工作变得十分复杂和困难，经常需要厂调安排其他高炉工作经验丰富的看水工支援协助查漏。首先要判断是旧漏点变大还是新增漏点，优先从已破损的冷却壁相邻水管开始查，炉身炉底上下两组人，每组至少两人，穿戴好劳保着装，携带好煤气表﹑对讲机﹑手电筒和打火机等，利用排水点火法检查，如果漏点大则能直接点燃煤气火，漏点小可用煤气表检测查出，未能确认漏水则多根管改通工业水观察，如果软水补水量减少，这说明这几根有漏水，再把其中一根改通软水，如果软水补水量增多则判断此根漏水，以此类推，逐步排查。查漏作业环境十分恶劣，高炉本体各平台煤气浓度超标且通风性差﹑局部照明不良和空间狭窄，查漏人员容易煤气中毒或闷热中暑，只能间歇性作业，查漏耗时长，有时需要一两个班才能查出漏点，甚至要两三天才能确认。高炉长时间低负荷生产，炉温按中上限控制，以增强抗风险能力，焦比高燃料比高，极不利于节能降耗，查漏结束后漏水得到控制又容易出现高炉温，炉温波动大也给炉前工作造成较多困难，炉温低时渣铁难流，易造成撇渣器不通，大沟渣沟结渣难化掉，需要钩机协助处理;炉温高时龙沟容易粘沟结块，影响炉前出铁安全，烧氧又造成冒黄烟扬尘大，影响环保工作，炉前劳动强度大。高炉需要休风或大减风时必须通知看水工将漏水冷却壁及时控水，防止大量漏水入炉造成炉凉和恢复炉况困难。冷却壁漏点继续扩大后出水管频繁堵塞，反冲无效时则改通蒸汽，炉壳外部打水，但冷却强度难以满足生产需求，已严重威胁高炉生产安全和人身安全，2018年6月高炉车间立项申报更换第六层冷却壁，筹划冷却壁备件工作。截至停炉时，10﹟13﹟15﹟16﹟79﹟80﹟84﹟89﹟128﹟131﹟冷却壁管通常压水（10根），6﹟7﹟14﹟82﹟83﹟122﹟123﹟124﹟125﹟126﹟127﹟129﹟130﹟133﹟ 冷却壁管通蒸汽（14根），134﹟135﹟136﹟安装铜冷却棒（3根），共27根冷却壁管破损，东北方向6根，西北方向14根（其中两块相邻且全部破损），西南方向7根（其中一块全部破损）。3 停炉及开炉 经过公司、厂部、车间等各相关部门统筹规划，决定于2019年1月10日5号高炉空料线停炉更换第六层全部冷却壁（共40块）。由炼铁厂生产技术科制定《2019年5号高炉停炉方案》，成立停炉安全小组，停炉过程由炼铁厂工艺技术专家亲自现场指挥。1月10日夜班2:00开始下停炉料。（按1月3日实际用料：烧结78%+球团12%+块矿10%的炉料结构，“H”=4.30，矿批36000kg，喷煤量26t/h，烧结R=2.0，综合品位57.21 %，焦炭水分3%计算）
下完停炉料后停止上料，开炉顶打水控制顶温，尽量多降料线，但顶温较高难控制。7:45预休风(雷达料线14.6m±)，从十字测温孔安装8根炉顶打水管，每根打水管都安装流量表，确保水管分布均匀，雾化效果好且安全可靠，尽可能覆盖整个炉喉面积，并从炉顶引煤气管路至炉前平台，便于停炉过程中人工煤气取样分析。13:05复风，开始空料线降料面，煤枪送氮气，13:10引煤气，甩开TRT由调压阀组控制顶压，风压0.250MPa,风温960℃，视顶温控制炉顶打水量，13:20富氧6000,13:50停富氧，13:56西铁口出铁，14:10出现第一次爆震（较大），雷达料线16.8m,减风至0.200MPa，14:56西铁口起喷堵口，出铁量约75吨。之后出现多次小爆震，视情减风控制，15:50东铁口开出，16:25堵口，出铁量约20吨，17:08软水总温差最高达8.6℃，17:20炉顶煤气曲线CO﹑出现交叉（约12.8%），17:50风口全部变黑，煤气中含量17%，人工捅风口探测为空荡，立刻组织东铁口出最后一炉铁，渣铁热量低，仅放出少量渣铁（铁水没有流到罐内），18:37切煤气，18:40休风，此时雷达料线22.09米，关炉顶打水，空料线停炉过程结束。
（1）炉顶打水管分布合理，雾化均匀，全程只有一次较大的爆震，其余均是小爆震，出现爆震时马上减风控制并加大炉顶打水，避免大爆震而被迫切煤气，实现了全程回收煤气及低噪音停炉。（2）降料面初期使用富氧，目的是在安全可控的前提下加快停炉速度。（3）控制开铁口次数。目的是为了炉缸有一定渣铁量，让炉缸焦炭上浮而有利于快速燃烧，出铁后焦炭又能下沉至炉缸，最终实现降料面至风口小套下沿且无鱼峰山。（4）出最后一炉铁时，渣铁热量不足，流动性差，顶温100℃左右，说明炉顶打水量过大，容易造成干法布袋板结损坏，且此时炉顶煤气中氧含量高达18%,大量氧气进入煤气系统，具有一定的危险性。（1）凉炉，1月11日卸完吹管后从风口插入水管间隔打水降温，铁口通入氮气阻止炉缸焦炭燃烧而产生煤气和放出热量。（2）扒炉，用煤气表和氧气表检测炉缸煤气和含氧量，条件达标后才允许人员进入炉缸作业，1月14日白班吊钩机进炉缸，中班开始扒炉，炉料通过皮带机清理至东面干渣池。（3）拆卸旧冷却壁，1月17日中班开始拆卸第六层冷却壁，从炉壳外部用反力支架把旧冷却壁顶进炉缸。（4）打炉墙，1月19日中班钩机进入炉缸打第六层冷却壁背后的灌浆料。（5）安装新冷却壁，1月22日夜班开始安装新冷却壁，背部填料。（6）吊出旧冷却壁，1月24日白班新冷却壁安装完成，中班开始吊出旧冷却壁。（7）扒炉缸，1月26日夜班继续清理炉缸至见西面铁口。（8）喷涂，1月27日开始喷涂，1月28日结束后清理反弹料。（9）烘炉，安装好铁口导风管及中小套后，1月28日14：:16用拨风烘炉，15:18用风机送风烘炉，1月30日8:42休风时烘炉结束。(10)试压检漏，1月30日白班关闭炉顶大放散阀及重除单钟，送风憋压，分几个梯度逐步升压（0.050-0.100-0.150-0.200MPa），每步升压后稳定5分钟再升压，用肥皂水检查送风系统和高炉本体各部位漏点，并用石笔做好标记，试压检漏结束后休风安装布料溜槽、测量布料参数、补焊漏风点。（11）装料，根据《2019年5#高炉开炉方案》，从风口及炉顶大方孔装入枕木200多根填充炉缸，再装开炉料至料线12米左右，堵严1﹟-10﹟风口。（12）开炉前准备工作，各系统联合试机,确认风机房、热风炉、干法、TRT、净环、上料、喷煤、高炉本体、泥炮开口机、除尘、仪表等设备运转正常，炉前铁口烘烤好并垫成干沟，拦好撇渣器过道眼和红渣线，清理好干渣池，准备好足量有水炮泥、氧管、河沙、保温剂等消耗品，对好铁水罐，危险区域拉好安全警戒线，配备好灭火器和常用药品。（13）开炉，确认具备开炉条件后，1月30日21:57用11﹟-22﹟风口送风开炉。
开炉后炉况顺行，走料正常，逐渐加风到0.150MPa±，风量15万m³/h±。开炉前18:00左右炉前开始平烧西面铁口但一直没烧通（烧入深度约5米），炉内渣铁量越来越多而排放不出，形势非常严峻，1月31日白班8:00被迫减风到0.090MPa，风量8.3万m³/h；9:00减风到0.068MPa，风量6.6万m³/h；10:00减风到最低安全风压0.055MPa，风量5.5万m³/h，控制炉内渣铁量保安全，尝试西铁口埋氧枪，但铁口有热风喷出而密封不了，氧枪被烤红变形而被迫放弃，用有水炮泥重新堵口后往上烧铁口，烧进深度6米仍未烧通，白班后期组织烧东铁口，但铁口水汽重，点火困难，铁口无法烧开。视炉内渣铁量越来越多，已严重威胁高炉安全，中班21：32休风烧三通，尽管休风速度控制较慢，但仍造成所有已开风口和被吹开的5个风口共17个风口全部灌渣，组织人员抢修，从西铁口上方的12﹟13﹟风口往下烧氧，西铁口往上烧氧，但风口熔渣多排不出，烧氧困难且效果差，决定西铁口埋氧枪，2月1日夜班4:20埋好氧枪开氧，4:50拔出，大量冷渣铁流出（约100吨），铁口终于烧通。处理完风口灌渣后用11﹟-15﹟风口送风，堵严其余风口，炉内走料正常，随着冶炼进程及逐步开风口，中班16:55西铁口放第一炉水渣，铁水正常下罐，出铁量约170吨。由于采用有水炮泥堵口，铁口通道容易被冲刷扩大，内部没有泥包保护，跑大流，被迫减风控制，改用无水炮泥堵口并维护好铁口。2月2日19:20东铁口烧通，也由于铁口没有泥包保护造成跑大流，减风控制，之后炉前出铁逐渐正常，逐步开完风口及恢复各操作参数至正常炉况。本次停炉检修按计划完成了更换第六层冷却壁工作，但存在一些不足之处和经验教训。（1）采用风口间隔打水和铁口通氮气凉炉，考虑到打水过多会泡坏炉缸碳砖，凉炉速度慢且不到位，扒炉缸时蒸汽大，钩机无法作业，只能过量打水才能有效降低蒸汽以维持作业，施工进度慢。（2）扒炉挖至3米深左右时才考虑到拆完冷却壁后要打掉炉墙耐火材料，此时钩机已够不到第六层冷却壁炉墙上部，只能靠炉缸铺枕木垫高钩机打炉墙。（3）钩机、皮带机、炉顶行车多次出现故障抢修，严重影响施工进度，因工期紧迫又要赶进度，导致新冷却壁水管接头多处漏水，固定螺杆没有完全紧固好，封罩漏煤气。（4）烘炉时间短，计划烘炉72小时，实际烘炉42小时26分钟，而且没有安装风口导风管，烘炉效果差，挖炉缸未达要求，炉缸冷料多导致开炉时铁口长时间烧不通，大量渣铁无法及时排出。（5）关于铁口埋氧枪的三次分析：第一次，原计划送风前西铁口预埋氧枪以快速提高炉缸热量和顺利出铁，需要精确控制好氧枪埋入深度、风氧比例和流量、开氧时间和拔出时间，防止烧坏铁口通道甚至铁口冷却壁，但由于没有成熟可靠的方法经验，考虑到安全问题而放弃使用；第二次，西铁口一直烧不开，炉缸渣铁量超标而形势严峻时，只能尝试西铁口埋氧枪，由于是在线带压埋氧枪，铁口有热风喷出影响人员操作，氧枪被烤红变形而被迫放弃；第三次，休风烧三通时，有了前一次埋氧枪的操作经验以及休风状态下方便埋氧枪，最终成功实现埋氧枪操作。（6）铁口一直没烧通，炉内渣铁量超过安全容量，没有及时休风处理，导致被迫休风烧三通时所开风口全部灌渣，损失较大。4 结语 柳钢5号高炉从冷却壁开始漏水，逐渐扩大范围，反冲无效改通蒸汽，到立项申报，研究论证，制定停炉方案，再到空料线停炉更换冷却壁，开炉恢复生产，整个过程有比较成功的操作方法，也存在一些不足之处，我们要认真分析总结好，为我们今后的工作积累和提供宝贵的经验，值得我们借鉴，把优秀的操作方法发扬与传承，把不足之处加以改进与纠正，懂得如何应对和避免，在生产实践中不断提高与进步。5 参考文献 [1]范广权. 高炉炼铁操作. 北京：冶金工业出版社，2008 [2]周传典. 高炉炼铁生产技术手册. 北京：冶金工业出版社，2002
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