酒鋼6號高爐風口破損事故分析與探討

張豐紅

摘 要：風是高爐生產的必不可少的原料，風口結構是否正常工作，直接影響到高爐的正常生產。風口裝置，是保證高爐正常生產的關鍵部件，包括風口大套、風口二套、風口也稱風口小套或風口三套，是送風管路最前端的一個部件。該文介紹風口裝置的結構和作用，風口裝置的結構、材質、砌磚以及高爐操作水平，直接影響風口的使用壽命，從而直接影響高爐的正常生產。通過酒鋼6號高爐風口破損事故的發生、處理和原因分析，總結出高爐風口破損的主要原因以及加強原燃料的篩分，改變布料思路，堅決控制邊緣氣流，穩定風溫操作，穩定富氧噴煤操作，穩定渣鐵正點排出率，控制堿金屬入爐量等減少風口破損的主要措施，為確保高爐正常生產提供依據。

關鍵詞：風口破損 事故處理 破損原因 減損措施

中圖分類號：TF549 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）02（b）-0037-03

風是高爐生產的必不可少的原料，風口裝置是否正常工作，直接影響到高爐的正常生產。風口裝置，是保證高爐正常生產的關鍵部件。包括風口大套、風口二套、風口也稱風口小套或風口三套，是送風管路最前端的一個部件。它位于高爐爐缸上部，成一定角度探出爐壁。風口與風口中套、風口大套裝配在一起，加上冷卻水管等其它部件，形成高爐的風口設備，其結構如圖1所示。風口前端爐缸回旋區溫度約2 000 ℃左右，風口的工作條件十分惡劣，在使用一段時間后會損壞，從而迫使高爐休風，更換風口，風口是影響高爐生產效率的重要因素之一。風口中套的作用是支承風口小套，中套的工作位置與風口小套相比，離爐缸較遠，它不直接接觸熱風和高爐內的氣氛。但在大型高爐強化冶煉的工作條件下，風口中套周圍仍受到300 ℃左右高溫的影響。風口中套用鑄造紫銅制作。

風口大套的功能是支撐風口中套與小套，并將其與高爐爐體相連成為一體。風口大套的工作溫度約300 ℃。對風口大套主要考慮其強度性能。通常風口大套有鑄鋼件和帶鑄入冷卻水管的鑄鐵件兩種。

風口裝置的結構、材質、砌磚以及高爐操作水平，直接影響風口的使用壽命。高爐風口材質目前主要為高純紫銅，從風口的強度、剛度、抗龜裂性能不同考慮，材質狀態有鍛制、銅板卷制、鑄造不同的狀態。銅板卷制風口重量低，成本低，但若壁厚太薄剛度不足以發生變形。因高爐風口是通過水冷卻保持風口本體運行于低溫狀態，保持強度和剛度，所以銅的純度至關重要。

1 事故經過

2013年1月16日夜班，1：16分工長從值班室風口平臺監控畫面中發現8#風口處冒火星，并有發展趨勢，此時看水崗位工匯報工長8#風口燒穿，工長立即減風處理，將風量從1 180 m3/min減至200 m3/min，1：18分高爐改常壓，并減風到零，1：24分休風。休風后經檢查發現8#風口、吹管及二套均完好無燒損，8#大套上部燒穿。于1：24～16：55休風931 min更換風口大套，造成較大生產事故。

高爐休風拉下大套后發現大套上部前端燒損約350 mm×150 mm的長方形孔洞（見圖2）；8#風口大套上部距爐殼450 mm處風口組合磚有約400 mm×300 mm的橢圓狀孔洞（見圖3）；從風口組合磚砌筑圖看，該部位位于第一環與第二環風口組合磚交接處（見圖4）。

2 事故原因

（1）近期6號高爐爐況穩定順行，日產在1 560 t以上，焦比418 kg/t，平均風量穩定在1 200 m3/min。15～16日大套破損前爐況穩定順行，爐內壓量關系穩定、料尺工作正常，沒有滑尺、崩料。爐溫0.71%，鐵水溫度1 473 ℃，渣鐵物理熱充足，爐缸活躍。說明爐況處于正常狀態，不存在因爐況問題導致大套燒損的因素。

（2）8#風口大套上部第一環與第二環風口組合磚交接處燒損出400 mm×300 mm的橢圓狀孔洞，而二套上部組合磚仍存在，說明大套和二套風口組合磚之間出現掉磚，導致該區域爐內形成連接通道，渣鐵經此通道沉積在大套上部，將大套上部前端燒損，是導致8#大套燒損的主要原因。

（3）由于砌筑存在質量問題，組合磚在熱膨脹的作用下，將大套與二套組合磚向上頂起，是組合磚脫落形成通道的主要原因。

3 延長風口壽命的措施

（1）提高制作風口的紫銅純度，以提高風口的導熱性能。

（2）改進風口結構，增強風口冷卻效果，使用貫流式風口；這種風口的冷卻水道結構各廠雖然不完全相同，但其共同點是風口前端設計成3～4圈螺旋形水通道，后端為空腔式。我國寶鋼鍋爐采用的貫流式風口如圖5所示。貫流式風口工作時，冷卻水首先通過前段熱負荷最高的第一道螺旋水道，然后依次流過后面的各螺旋水道及空腔，最后進入排出水管流出。這種水道結構及冷卻水流向的優點是冷卻水到首先進入風口前端水通道，不僅使低溫水首先進入高溫區，而且風口前段水通道截面面積最小，水速最高，均能加強風口前端熱交換；而冷卻水返回到后端的空腔，由于水道截面面積的增加、水速減慢、水溫升高、熱交換減弱，從而減弱了由于風口冷卻使風溫降低的作用。酒鋼煉鐵廠高爐風口為貫流式鑄銅水冷風口，結構如圖5所示。

（3）對風口前端進行表面處理，提高其承受高溫和磨損的能力。

（4）提高冷卻水質量和增加水速；工業水改為純水密閉冷卻，風口平臺水壓有0.3～0.4 MPa提高到目前的1.0～1.4 MPa，風口水速由過去的腔式風口水速不足0.7 m/s，提高到目前的貫流式風口前端水速達14 m/s。

（5）加強風口監測。當然，風口的使用壽命還與高爐采用的操作工藝、爐況、水冷條件等多種因素有關。

4 減少風口燒損的主要措施

（1）加強原燃料的篩分。對高爐入爐料進行全程篩分監控考核。嚴格制定和執行槽下清理篩底的工作。尤其是在雨季，最大限度地避免大量粉末爐料入爐。減少由此造成的爐料透氣性差，爐內壓差偏高，邊緣氣流發展的原料條件。

（2）改變布料思路，堅決控制邊緣氣流。發展中心氣流，控制邊緣氣流，提高煤氣利用率。這是降成本、穩順行的重要布料手段。打透中心，控制邊緣，穩定渣皮，嚴格執行“壓邊”操作，高爐順行才有保證。當然，具體手段及幅度視各爐的具體情況而定。

（3）穩定風溫操作。應該按照各熱風爐的具體狀況，采取折算后的平均風溫值來使用混風控制。而不應該單純的全關混風閥機械性的操作。避免換爐前后的風溫大幅波動導致的爐內溫度場的變化。

（4）穩定富氧噴煤操作。根據噴煤比的水平，在結合風溫的使用水平基礎上，維持合理的風口前理論燃燒溫度。避免過多富氧導致的風口前煤氣發生量過少，sio大量生成等因素對爐料透氣性影響，同時控制過量渣鐵生成速度，在爐料中能及時滲透到爐缸，避免在風口前大量積蓄而燒損風口。尤其是在連續的休復風的爐況下，過早富氧噴煤更是因爐內熱儲備不足加劇爐內渣鐵難以滲透爐缸，從而導致風口燒損。

（5）穩定渣鐵正點排出率。調配好鐵水罐車，及時排凈渣鐵，使爐內生成的渣鐵有空間，不在風口前積攢是避免風口套燒損的重要一環。

（6）控制堿金屬入爐量，采取適當降低爐渣堿度的方式進行排堿。可以放寬鐵水含硫的范圍，由當前的0.01%～0.02%放寬至0.03%～0.045%即可。但此操作要求入爐礦的各成分（尤其是燒結堿度）必須相對穩定。

（7）錳礦進行洗爐的操作有待于進一步觀察和商榷。原則上高爐應盡量避免此操作。一是對成本的影響，二是經常性洗爐對渣皮的穩定不利，但是具體情況下的爐況則需另談。

（8）同一風口區連續燒損小套的風口要進行相應的堵風口操作，同時檢查好該方位冷卻壁的工作情況。在爐缸熱量及風口周邊渣鐵流動性好的情況下再適時開風口，避免連續燒損頻繁休風造成惡性循環。

參考文獻

[1]朱建秋.承鋼2 500 m3高爐合理操作爐型的探索與實踐[C]//河北省煉鐵技術暨學術年會.2012.

[2]謝廣安.煉鐵工藝[M].中國工人出版社，2004.

[3]周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊[M].北京：冶金工業出版社，2003.

[4]雷春森，楊浩，侯勇.高爐風口破損機理及壽命分析[J].黑龍江冶金，2013（5）：17-18.

[5]周文勝.2 500 m3A高爐風口破損分析及對策[J].黑龍江冶金，2010（3）：51-52.

[6]李振華.鼓風動能對高爐風口損壞作用的探討[J].河北冶金，1983（4）：1-9.

[7]肖釗聚.萍鋼1號高爐連續燒壞風口中小套的事故分析[J].煉鐵，2005（1）：54-55.

[8]李紅，齊俊茹，劉士朝.唐鋼4#高爐風口破損原因分析及對策[J].甘肅冶金，2012（3）：39-40.