高爐冷卻設備漏水是高爐生產中常見的現象。一般漏水對高爐生產影響不大,但若對漏水發現不及時,或處理不當,***會發展成為事故。另外,漏水也是冷卻設備損壞的一個征兆,特別是冷卻壁漏水則是爐體破損的重要標志.因此了解高爐冷卻設備漏水事故及其處理,對搞好高爐安全生產和延長爐體壽命都十分重要。
一、冷卻設備的功能
高爐冷卻設備的主要功能***是冷卻.冷卻水在冷卻器內流動將熱量帶走,達到降低砌體溫度和形成保護性渣皮的目的。另外,由于冷卻器設計結構不同,除冷卻功能外,它還有某些特殊功能。如帶托臺的復合式冷卻器和水平冷卻器***有支撐爐身上部磚襯的功能;風口和渣口分別具有送風和排渣的特殊功能。
隨著高爐爐襯的侵蝕,冷卻設備還具有間接檢測功能,通過冷卻設備水溫差及熱流密度的變化,了解冷卻設備自身工作狀態和高爐圓周工作情況.特別是高爐爐身有一個敏感區,在這個敏感區內,通過水濫差和熱流密度的變化,可以了解高爐爐墻侵蝕和結厚的程度以及高爐邊緣100一300mm內煤氣流和爐料運動的情況。由于冷卻壁是延長爐體壽命的重要一環,所以近代冷卻壁還要求有耐蝕功能。
二、冷卻設備漏水的原因
冷卻設備漏水簡單地分為管根漏水和燒漏.前者往往是由于設計不當在生產中因變形斷裂而引起,后者則與高爐操作有關。為便于分析,把漏水的原因分為主觀、客觀兩個方面.從客觀上來說是因為冷卻設備經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、冷卻設備得不到磚襯和渣皮的保護,直接與煤氣流和爐料接損,再遇到護況失常***會產生破壞而漏水。
從主觀上來說,是因為冷卻器的性能不能適應高爐惡劣的工作環境。這里所說的主觀原因是由設計、制造和高爐大中修的質量決定的。一旦高爐修好了,冷卻器的性能也***確定了。所以冷卻設備漏不漏水在很大程度上決定于客觀原因,也***是說決定于高爐操作。而高爐操作又是由工長執行的,所以高爐工長對冷卻設備使用的好壞負有直接的責任。要消除冷卻設備漏水,冷卻設備應朝著以下兩個方向改進:
(1)研究、設計、制造一種能適應爐內操作波動的經久耐用的冷卻器。
(2)建立一套科學的、完整的檢漏系統。對漏水進行預測預報,并及時查出漏水地點,把漏水事故消滅在萌芽之中。
三、冷卻設備的檢漏
高爐冷卻設備的檢漏有儀表檢漏和人工檢漏兩種辦法。到目前為止,工業水冷卻的高爐、冷卻設備檢漏大都以人為主。人工檢漏是通過水管漏煤氣來判斷冷卻設備漏水的一種方法.這種檢漏方法有發現和確認兩個過程。一般有經驗的配管工,只需看看冷卻器的出水頭***能發現冷卻器漏不漏水。但是要確認漏水***需用煤氣點火試驗,一般點著了***是漏水。以冷卻壁漏水為例,明顯的征兆是風口大套有水印。為了確認是那一塊冷卻壁漏水,***得順著這個水印向上找。一邊閉水一邊點火,這***得兩3個人互相配合.而且這里是煤氣區,工作面狹窄,有時配管工人要戴著防毒面具工作,這***增加了檢漏的負擔。采用汽化冷卻和軟水閉路循環冷卻的高爐檢漏***更困難一些。以鞍鋼現有的11號高爐(爐容2580m3）來說,采用軟水閉路循環冷卻,于1990年6月23日改造后投產。
由于是閉路循環,外面***無水頭可查。從6段到13段冷卻壁的水管都是串聯的,段與段之間無閥門隔開,造成檢漏的距離過長，開爐后3~4個月***發現冷卻設備漏水,但是要確認是那段、那號、那根水管漏水***非常困難。1990年10月6日先卡死4串托臺水管,仍舊漏水，接著在11月2日將7、8、9三段冷卻壁托臺的水管全卡死,還沒有解決檢漏問題。到1991年3·月5日又發現漏水,還是查不出來。這次沒敢閉水,而是把6，7，8三段冷卻壁的軟水改為工業水后,檢漏的問題才基本解決。作為一個科學的、完整的高爐冷卻設備檢漏系統應包括以下幾點。
(1)高爐檢漏應以人工檢漏為基礎。人工檢漏的設施,無論是工業水冷卻,或是軟水閉路循環和汽化冷卻,從設計一開始***要充分考慮。
(2)要建立高爐檢測的網絡。這個網絡的建立應以完善現行檢漏機構為出發點,應有科研人員參與.
(3)應完善現有儀表檢漏系統.包括電磁流量計在內的各種流量測量設備、鹽漏計、CO分析儀、聲響儀等,對檢漏系統要有專人負責。現鞍鋼11號高爐、上了24臺電磁流量計測量軟水閉路循環的流量,目的是想通過水流量的變化來了解漏水情況,但是到目前為止沒有一臺好使。
四、冷卻設備漏水事故的影響及處理
一旦冷卻設備發生漏水***會給高爐操作帶來影響。首先是破壞了進出水量的平衡,打亂了冷卻設備正常冷卻功能.而漏入爐內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,吸收爐內大量的汽化潛熱,在爐襯內表面產生汽膜冷卻。另外汽化的水又與爐墻邊緣焦炭作用，產生水煤氣反應，吸熱的反應,它減少了爐內熱量向爐墻傳遞,實質上起到了冷卻砌體和保護爐境墻的作用。漏水的破壞作用是通過漏水的質與量兩方面表現出來的。
從量的方面來說,***是說水漏得越多,吸收的熱量越大,***終導至爐涼、爐墻結厚、直至爐缸凍結。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不同而有很大的差別。
目前我國高爐常用的冷卻介質有三種,即工業循環水、汽化冷卻、軟水閉路循環。為什么冷卻介質不同冷卻設備漏水后對高爐操作影響會不同呢?主要是檢漏技術落后引起的。前文已說到我國使用的檢漏技術是以人工檢漏為主,其檢漏的準確性在很大程度上取決于檢漏工的素質和責任心。對于工業循環水大家都習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,***后用閉水點火或打壓來確認冷卻器是否漏水。如果火點著了,說明冷卻器已損壞。通常用切斷進水、封閉出水頭的辦法處理。一些有經驗的配管工,為了延長爐身壽命,有時不是采用切斷進水的辦法,而是采用關閉1/2或1/3進水閥門的方法,讓少量的水漏入爐內汽化吸熱,形成汽幕和渣皮來保護爐墻。此時一定要有人監護,一定要與爐內操作取得聯系,以防爐涼。但是***重要的還是及時發現燒壞的冷卻設備,否則事故會擴大。
鞍鋼11號高爐第六代(爐容588m3，12個風口)于1970年10月29日投產,使用工業,水冷卻。1975年3月12日因6段12號冷卻壁燒壞沒有及時發現,導致向爐內漏水引起爐缸凍結。事故的經過是這樣的,3月12日7：00左右,夜班發現東側風口區冷卻壁連接螺柱處爐殼有漏水現象。爐頂煤氣含氫量由正常時的3.9%升至6.5%,風口與二套間冒水泡,渣口往外淌水,全部風口暗紅,5、6號風口掛渣,這是冷卻設備損壞的明顯征兆,立即進行查找。接著5、6、7號風口先后自動灌渣、凝死,其它風口普遍涌渣,14：45分,10、11、12號風口相繼灌死,直到15：45才查明是6段12號冷卻壁燒壞、當即卡死。至此,自發現漏水到查出漏水的冷卻壁歷時近9小時,致使漏水過多,爐子大涼,導致爐缸全部凍結事故。類似的情況在使用汽化冷卻的高爐上也發生過。
鞍鋼11號高爐于1971年10月1日投產。容積為2025m3采用汽化冷卻,開爐后5個月發現8段19號汽化冷卻壁水管燒壞,接著大量破損,不好查找,經常向爐內漏水,直接威脅著生產安全。1974年7月13日休風29h焊補小鐘。休風前冷卻壁燒壞沒發現。休風后約5個多小時,發現爐頂溫度急劇升高,***高達到900一950℃。嚴重時爐頂著火,將大鐘及上升管燒紅,爐頂放散閥著火,并發出響聲。風口堵泥向外冒潮氣或被鼓開,有時還有爆炸聲。風口與二套間往外冒水泡。渣口淌水。鐵口眼黑,冒潮氣,嚴重時往外淌水。此時才意識到爐內無壓力冷卻壁向爐內漏水,便積極組織查找,但時間較晚,直到14日5：00才查出8段12號冷卻壁有三根水管燒壞,時間長達16h,由于處理不當,亦造成爐缸凍結。
軟水閉路循環的情況更加復雜。這種復雜性除了人工檢漏落后外,還由于對軟水閉路循環缺乏認識。鞍鋼2號高爐(爐容900m3),1986年連月26日投產,1988年5月風口以上由普通工業水冷卻改為軟水閉路循環冷卻。1989年1,2月份,由于高爐生產條件變壞和操作不當導至高爐失常。
在處理失常過程中,控制冷卻強度是重要措施之一。目前,鞍鋼控制冷卻強度主要是控制水量,這種方法***是一種“殺雞取卵”的方法。因為這樣做往往會帶來冷卻設備的破壞。在工業水冷卻時,只要開關閥門,***可從每塊冷卻壁出水頭看出水流的變化,并加以調節。但是使用軟水閉路循環冷卻時,開關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***無從知道高爐圓周工作情況。在這種情況下要通過控制冷卻強度來處理失常爐況,***好比`瞎子摸象”。
鞍鋼2號高爐從汽化冷卻到軟水閉路循環年年失常,***長達15個月之久,至今還沒有摸索出什么規律來,這次爐況失常后,先懷疑是爐墻結厚,也采取了閉水措施,結果造成冷卻壁破壞。冷
