2600 m3高爐風水沖渣擋渣墻防護技術改進

關 爽，金 遙，林良軍，李 偉，呂寶棟

（鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司，遼寧 朝陽 122000）

鞍鋼集團朝陽鋼鐵有限公司（以下簡稱鞍鋼朝陽鋼鐵）煉鐵廠1#高爐出鐵場分東、西兩場，共三個出鐵口（1#、2#鐵口共用東場，3#鐵口在西場），一條鐵溝從投用到大修的使用周期約為2個月，每條鐵溝大修理時間約為15天。高爐東西場各設有一套嘉恒輪法沖渣脫水系統。西場3#鐵溝每隔4個月需進行一次停場修理，此時由東場1#、2#鐵口出鐵，東場嘉恒輪法沖渣脫水系統需連續運轉15天左右，期間無法停機檢修，如果東場脫水器或其供水輔助系統出現故障，將直接導致高爐停產。根據已投產設備相關經驗，風水沖渣系統需建造一個長、寬各24 m，高15 m的大型渣倉廠房，相當于將嘉恒輪法接收塔的中轉倉放大，用高爐冷風夾帶水在渣倉內進行冷卻、淬渣。經費用測算,該廠房施工完畢后投資約達230萬元。由于該套風水沖渣系統為東場備用系統，是輔助生產線，于事故狀態下使用，大規模投資將造成資金長時間積壓，無法回收成本。因此，鞍鋼朝陽鋼鐵煉鐵廠提出在東場事故干渣坑原有結構基礎上加建一座鋼結構廠房，用于防止水渣隨意飄灑，避免造成重大環保事故。本文分析了該套系統的缺陷和不足，并針對現場應用后出現的問題提出了改進措施，取得了滿意效果。

1 存在缺陷和不足

根據生產過程中的實踐經驗摸索，利用現有東場事故干渣坑改造了一套風水沖渣系統作為東場嘉恒輪法沖渣脫水系統的備用設備，以保證在東場連出過程中脫水器能正常檢修或其出現故障的狀態下能代替原有生產線進行生產。風水沖渣系統工藝流程如圖1所示。

圖1 風水沖渣系統工藝流程Fig.1 Technological Process for Dehydration of Air-water Combined Quenched Slag

風水沖渣系統經過長達一年的施工、改造和試運行后，使用本套系統沖渣完畢后的水渣已達到外運標準，但在高爐紅渣風水淬化過程中，0.45 MPa以上的高爐冷風夾雜著的水和紅渣會對廠房彩板、頂棚及鋼結構框架造成嚴重的沖擊破壞，每次檢修完畢后都需要對沖擊造成損壞的墻體、屋面給予維修。受此限制，風水沖渣系統無法連續運行，且維修所耗的物力、人力成本巨大。

2 改進措施及效果

2.1 改進措施

為保證風水沖渣系統能夠起到正常的備用作用，經過對現場實際生產情況的摸索及小規模的生產性試驗，確定通過增設鋼板進行防護來增加渣倉防護墻的壽命，且針對防護鋼板的形式進行優化，以達到長久保護墻體并減少投資的目的，為輔線生產線創造良好的工作環境。

風水沖渣系統廠房長24 m、寬24 m、高15 m，下面7.5 m高為混凝土墻體，上方7.5 m為鋼結構彩板房。需對磨損嚴重的風水沖渣沖制箱正對面的墻體（10 m×24 m）、頂棚（12 m×24 m）進行強度防護，具體實施方案如下：

（1）現場預制零星組件

制作鋼結構防護墻組件：墻體由4 mm厚鋼板制作，將鋼板加工成長10 m、寬400 mm的零星構件，再兩兩拼接成三角形柱體，并采用低氫型E4315焊條進行組對焊接，加工成箱式三角板保護墻組件。

考慮頂棚荷載影響，與原設計單位對廠房鋼結構圖紙進行討論得出，風水沖渣屋面荷載不允許超過1.5 kPa，根據《建筑結構荷載規范》非上人屋面均布活荷載標準值取0.5 kPa［1］。屋面恒荷載包括原有彩板及相關箱式三角板防護墻組件。彩板折彎展開系數為1.2，彩板厚度為0.6 mm,鋼材密度為7.851 g/cm3，廠房長方向等邊三角形兩個防護板總長為2 m，箱式三角板原材料板厚為3 mm。計算屋面彩板荷載=12×24×1.2×0.000 6×7.851=1.63 t，屋面箱式三角板防護墻荷載=24×2×12×0.003×7.851=13.57 t，故屋面恒荷載為（13.57+1.63）×9.8/（12×24）=0.517 kPa，屋面荷載共計 0.517+0.5=1.017 kPa＜1.5 kPa。故屋頂防護采用3 mm鋼板為原材料進行箱式三角板組件的制作符合相關規范荷載要求情況。

（2）安裝

組件焊接完成后每8組焊接成一個構件，在混凝土墻上方通過錨固固定底梁、中梁，利用生產間歇階段進行安裝。由于受廠房高度制約，現場安裝時采用兩臺16 t吊車配以人工纜繩從廠房大門口向內進行滑移，每個構件安裝時間約為2.5 h。側墻護板、頂棚護板安裝完畢后在整體護板兩側采用拉結梁固定在原廠房混凝土墻面上以保證整體穩定。

（3）使用材料

4 mm厚鋼板約16.3 t，廠房頂棚加固采用的3 mm厚鐵板約13.57 t，兩面封堵12 mm厚鋼板2.8 t，加固三角箱型板采用16#槽鋼約3 t。以上材料除槽鋼外，其余全部使用廢鋼料場軋廢的鋼板進行制作。箱式三角板保護墻俯視圖如圖2所示。

圖2 箱式三角板保護墻俯視圖Fig.2 Top View of Protective Wall with Box-type Triangle Plate

箱式三角板保護墻改造原理為：擋墻工作情況下，風水沖渣渣水直接作用于擋墻，原有彩板及磚墻磨損嚴重、防護困難；箱式三角板防護墻安裝完成后，風水沖渣渣水作用于保護墻上方的時候，行進方向會產生滑移，減少對墻體的沖擊力，降低對墻體保護板的磨損，延長保護板的使用壽命。

2.2 實施效果

鞍鋼朝陽鋼鐵煉鐵廠風水沖渣系統箱式三角板保護墻已投入使用1年多，風水沖渣共計投用30余次，其中2018年11月年修后由于更換高爐東場脫水器，使用該套風水沖渣系統代替原有嘉恒輪法沖渣脫水系統連續生產9天，投產至今保護墻無嚴重損壞、磨損的情況發生。

3 效益計算

本項目使用鋼板為公司廢鋼料場軋廢鋼板，廠級單位之間協調廢鋼抵賬約600元/t，鋼板費用共計（16.3+13.57+2.8）×600=19 602 元；16#槽鋼使用3 t，采購鋼材按當地市場價格約4 000元/t，槽鋼費用共計3×4 000=12 000元；該保護板改造項目立項進行安裝，施工費用共計6萬元，項目共計投資約9.2萬元，現已經保證風水沖渣備用一年以上且無事故運行。較混凝土廠房節省投資超過210萬元。

4 結語

鞍鋼朝陽鋼鐵煉鐵廠通過對改造后的風水沖渣系統擋渣墻防護進行技術改進，風水沖渣渣倉廠房受到沖擊損壞而影響備用的情況已基本解決，廠房使用壽命、維護周期均大大延長，現已穩定使用一年以上，無任何影響生產的事故發生。根據本技術改進實施后的成功經驗，此項技術改進方法已按本項目實施要點應用于2個相同生產工況的區域，均取得了良好的效果，值得推廣和借鑒。