袁武均 韦正强 李南保 汪玉华 邱未名 劳成鹏
（广西柳州钢铁集团有限公司炼铁总厂）
摘 要 高炉风机突发跳闸断风易诱发爆炸及高炉吹管灌渣灌煤等恶性事故，给企业造成重大损失。本文对柳钢2号高炉两次断风处理及快速恢复炉况进行总结，并结合应用拨风系统、高炉防灌渣自动降顶压控制系统、防止高炉风口灌渣的泄压控制程序等自动化控制举措，探讨在高炉出现突发断风防止事故扩大化的措施，缩短高炉断风处理时间，减轻处理难度，促进企业安全生产。
关键词 高炉 断风 防灌渣 恢复炉况
柳钢2号高炉有效容积2650m³，设计30个风口，3个铁口，6-8层铜冷却壁，炉渣采用因巴法水处理，2023年2月6日完成炉缸大修投产，2024年2次遭遇大面积停电风机跳闸断风事故，2次风机跳机后自动拨风均未有效启动，高炉风口出现不同程度的灌渣灌煤，经过休风处理风口后复风，炉况快速恢复到断风前高炉正常冶炼水平，下面作扼要介绍。
1 两次风机跳机断风处理及快速恢复炉况经过
1.1 第一次风机跳机断风处理及快速恢复炉况经过
突发停电事故前高炉保持高煤比（＞180kg/t）重负荷（4.90左右）下稳定顺行，水温差长期稳定3.5℃左右,炉型稳定，走料顺畅均匀，渣铁流动性好，铁水炉温合适，[Si]0.4%，物理热1495-1515℃,因市场原因控产，日产量7050t/d左右。
2024-8-23 21:00分左右，2号铁口喷口堵口，2分钟后上料系统、渣粒化系统跳闸，高炉所有监控画面跳闸，在送电过程中高炉逐步减风减氧控料线。因喷煤岗位座机手机都打不通，停煤时间滞后。因渣粒化系统跳闸停水不能过水渣，炉渣改为排到干渣池，炉前渣沟拦好红渣坝后21:15分钻开3号铁口出铁。21:18减风到0.12MPa，风量1712m³/min，此时风机跳闸，拨风未自动投入，风量快速降为0，分析认为18#-22#风口此时灌渣（因大面积停电风口成像没恢复），风机采取手动拨风。炉前液压站此时也跳闸，铁口已开出正常出渣铁。2分钟后21:20手动拨风成功，拨风风量1517m³/min，热风风压0.08Mpa。考虑到4号炉风机在拨风情况下2号炉开放风阀休风，风量波动大存在安全隐患，采用小幅开放风阀23：10休风。
24日1：08分送风，采用全风口送风，风口直径120mm，送风面积0.339m²，风温使用1020℃。布料矩阵由断风前C38536333229.4125.9110229.41O383363343322302 调整为C35533330226.4122.9110322.91O343323303282262,料线6.3米，送风后压量关系对称，送风后料走，快速加风至0.33Mpa，风量4330m³/min维持赶料，负荷3.80，批重65t。1:20喷煤20t/h，1:50煤喷至30t/h并适当富氧4000m³/h。2:35料线赶到2.5米，逐步加风加氧。24日夜班前中期铁水物理热稳定在1450℃左右，[Si]0.3%-0.4%，夜班末，喷煤及净焦反应后，炉温及热量回升到正常冶炼水平。送风后17h批重恢复至70.666吨，负荷恢复至4.87休风前正常冶炼状态。
1.2 第二次风机跳机断风处理及快速恢复炉况经过
突发停电事故前高炉保持高煤比（190kg/t）重负荷（5.07）下稳定顺行，炉型稳定，走料顺畅均匀，渣铁流动性好，铁水炉温[Si]0.4%，物理热1510℃,日产量7500t/d。
2024-10-16 4:03因动力厂电网波动引起2#炉风机跳闸，因2#炉拨风系统低压电停电自动拨风失效，2#炉风口受影响。8分钟后4#炉手动拨风给2#炉，于4:40休风检查抢修风口装置，经检查7#、23#风口灌渣，其余风口灌满煤粉，并更换16#、22#、26#三个漏水小套，及7#、23#吹管。
复风前期：16日上午9点软水流量由6000 m³/h控至4000 m³/h，减少热量损失；喷煤管路系统检查，在高炉分配器处排净喷煤管内残余煤粉，确保喷煤管道畅通，为复风后高炉喷煤做好准备。
送风风机抢修试机正常后，2号炉于12：19全风口送风至0.05Mpa，风温使用1100℃，确认风口无异常后加风至0.150Mpa，风量2815m³/min；12：33风压加至0.250Mpa,风量3913m³/min，初始喷煤10t/h；12：36风压加至0.300Mpa,风量4308m³/min，喷煤20 t/h，12：40煤量加至30 t/h，12：46风压加至0.335Mpa,风量4592m³/min，开始富氧10000 m³/h，风温用完（1180℃），后逐步加风至0.370Mpa，风量4818m³/min。复风雷达料线4.5m，布料制度采取矿焦整体退2℃，加净焦两批，批重由75.666吨/批缩至69.666吨/批，负荷4.0。
13：00加煤至60 t/h，此时风压基本到位（高炉鼓风机静叶开度57.7°），风量5077m³/min，富氧量加至15000 m³/h，13：20开1号铁口，铁水物理热1460℃左右，[Si]0.4%，渣铁流动性好；15:02开出3号铁口，因长时间不出铁，两铁口同时出铁保沟，铁水物理热1485℃左右，[Si]0.3%，渣铁流动性较好，18点以后炉温及热量回升到正常冶炼水平。13:10赶上正常料线，13：30富氧加至20000 m³/h，走料顺畅，13：45扩批重2吨，矿焦布料角度整体加1°，负荷加至4.30。14：11扩批重至71.666吨/批，负荷加至4.60，矿焦布料角度再整体加1°，用回休风前布料制度C38536333229.4125.9110329.41O38336334332229.92 。15：26富氧加至21000m³/h,扩批重至73.666吨/批，负荷加至4.80。送风后18h后批重恢复至75.666吨，负荷恢复至5.05休风前正常冶炼状态。
炉温情况：复风后第一炉铁水初始硅在0.4%，随着出铁进行，硅下跌至0.25%，铁水物理热基本保持1460℃左右，第2炉铁水炉温开始回升，物理热达到1500℃，[Si]0.5%以上，第三炉铁水物理热达到1520℃以上，[Si]0.7%，复风后低炉温时间不长，6h左右炉温回升到正常水平，渣铁均保持较好的流动性。
2 两次休风炉况能够快速恢复的主要原因及操作
2.1 烧结矿转鼓强度
转鼓强度是烧结矿的主要质量，其高低直接影响到高炉顺行程度，实践证明，烧结矿的强度高、粉末少、粒度均匀是保证高炉合理布料和获得良好的料柱透气性的重要条件[1]。 两次断风复风恢复炉况过程，未出现滑塌料现象，送风后料线正常走动，分析认为，烧结矿质量改善，尤其烧结矿转鼓强度显著提高，增强了高炉块状区的“骨架”作用，促进了炉况快速恢复。专供柳钢2号高炉的3#360烧结机采取加高台车栏板高度（760mm加至860mm）提高烧结料层厚度、烧结机减速慢烧、适当提高烧结矿亚铁等措施显著提高烧结矿转鼓强度，2024年1-10月3#360烧结矿转鼓指数见表1。
2.2 焦炭质量
焦炭的质量直接影响料柱的透气性[2]，柳钢2高炉焦炭主要配用自产二焦干熄焦及30%四焦干熄焦，2024年焦炭主要性能指标CSR、CRI、ST,d、Ad等相对2023年均有改善，尤其焦炭ST,d（≤0.9%）、Ad（≤13%）达标率显著提高详见表2，焦炭主要性能指标详见表3。
2.3 装料制度
高炉通过不断摸索找到了比较适合当前原燃料条件的装料制度，在两次休风前均使用矿焦同角差的中心加焦装料制度（C38536333229.4125.9110229.41O383363343322302 ），该制度下，高炉两道气流保持较好的状态，边缘气流均匀柔和，中心气流集中有力，顶温长期稳定在100℃左右，操作炉型稳定，软水温差长期保持在3-4℃，实现了长期稳定顺行，并取得了良好的经济技术指标。
2.4 提风温早喷煤
复风后通过采取尽快提高风温、尽早喷煤等措施，补充炉缸热量损失，少加净焦避免炉温大幅波动[3]，高炉通过总结第一次复风后的生产状态，第二次复风在操作上更加进步、高效。第二次复风风温使用1100℃较第一次复风在风温使用上提高了80℃，第二次复风风压0.25Mpa便开始喷煤。第一次复风后得知炉缸蓄热水平较好，在两次休风均加2批净焦恢复的情况下，第二次送风后风温使用更高、喷煤更早，所以加负荷更加快速，只用了3个多小时负荷便加至4.80，快速提高煤比，降低消耗。
2.5 及时处理喷煤管路
高炉断风休风后，及时处理灌渣灌煤风口装置及疏通喷煤管路，确保送风后高炉喷煤正常及送风后快速喷煤至正常喷煤量，为高炉炉温提供了保障，促进了复风后炉况的快速恢复。
2.6 强化冶炼
高炉炉缸比较活跃，2024年以来高炉强化水平比较高，日产量保持在7000t/d以上，10月份放开生产后，高炉日产达到7500t/d以上，上部气流稳定与下部炉缸活跃，送风后料柱透气好，很快就开始走料，利于快速喷煤和使用高风温，为炉温尽快恢复打下基础。
3 高炉风口灌渣灌煤的预防研究
3.1 拨风系统及高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法
高炉鼓风系统通常都是一台风机供一座高炉，并且设有备用风机，但发生紧急事故时，备用风机并不能及时启动投用，此时鼓风系统的拨风系统就能发挥重要作用，避免高炉风口大面积灌渣[4-5]，柳钢炼铁总厂现有4座高炉正常生产，且设计安装有一套拨风装置来避免因突发停电给生产高炉带来的安全风险，但2024年2次风机跳机2号高炉拨风系统中断均是因2#炉2#风机低压电停电后因ups电源失效，不能向PLC和操作电脑供电，导致PLC和拨2气动拨风阀的电磁阀失电，信号不能给到现场，拨2气动拨风阀自动关回，导致2#炉自动拨风中断。风机跳机后，高炉防灌渣自动安全降顶压控制系统正常启动，避免了风口大面积灌渣恶性事故发生。所述高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法主要是基于高炉在用的PLC控制系统和高炉煤气余压透平发电装置（blast furnace top gas recovery turbine unit,简称TRT）的顶压控制功能，在出现送风系统故障时，通过TRT协助高炉自动降低高炉炉顶压力[6]，防止煤气倒灌造成煤气爆炸及风口恶性灌渣，避免事故扩大化，缩短组织恢复生产时间，减轻处理炉况的难度[7]。
3.2 防止高炉风口灌渣的泄压方法
在高炉断风的极短时间内，打开炉顶放散阀，卸掉炉顶压力，减轻炉内煤气倒灌的力度[8]，可有效预防高炉风口灌渣。第一次风机跳机断风，高炉工长未及时打开炉顶放散阀泄压，导致5个风口吹管灌渣；第二次风机跳机断风，当班高炉工长及时打开炉顶放散阀泄压，显著降低风口灌渣程度。总结提炼多次断风事故案例，研发了一种防止高炉风口灌渣的泄压方法[9]，所述防止高炉风口灌渣的泄压方法如下：实时监测高炉热风总管处的两个热风压力检测点位的压力以及高炉炉顶两个炉顶压力检测点位的压力，在高炉出现无拨风系统、风机跳闸拨风系统不起作用、送风管道炸裂、放风阀电气故障短路异常放风等导致热风压力骤降突停情况下，高炉内压力升高，监测到两个热风压力检测点位的压力均小于70KPa时，满足自动开启炉顶大放散的第一条件；监测到两个炉顶压力点位均大于30KPa时，满足自动开启炉顶大放散的第二条件；当第一条件与第二条件同时满足时，PLC发出自动泄压指令，炉顶大放散电磁阀阀台接收到指令信号，大放散电磁阀通电，启动炉顶液压系统油泵，打开炉顶大放散阀门，完成泄压。值得一提的是，在休风、悬料等状态下，退出自动泄压，正常减风，减风同时会降顶压，可以防止出现过早自动打开炉顶大放散造成冒烟，造成环保问题。此外，可增加设定发出声光、文字报警，在自动泄压打开炉顶大放散阀门完成炉内泄压后，提醒岗位人员及时处理。
3.3 防止风口灌煤的自动停煤方法
两次大面积停电高炉断风事故，都存在喷煤岗位联系不上，高煤比大喷煤冶炼条件下停煤时间滞后导致风口灌煤现象，处理风口灌煤及疏通喷煤，存在安全风险及污染环境。提供一种防止风口灌煤的自动停煤方法，所述防止风口灌煤的自动停煤方法：将高炉主控画面的两个热风压力值接到喷煤主控操作电脑；当热风压力（P1且P2）＜200KPa，执行自动关当前开着的出煤阀（气动阀），实现自动停煤操作，并发出声光报警，提醒喷煤岗位已执行自动停煤操作；设置一键投用程序及退出自动停煤连锁程序按钮，当喷煤岗位人员联系高炉工长，确认不是断风，高炉无异常情况下，退出连锁程序，手动恢复喷煤。
柳钢高炉投用了拨风系统和高炉防灌渣自动降顶压控制系统，防止鼓风风机跳机造成高炉风口大面积灌渣的安全风险。但在大面积停电、单座高炉无拨风系统联保、送风管系炸裂等情况下，防止高炉风口灌渣的泄压控制程序及防止风口灌煤的自动停煤方法等自动化控制举措的应用，能够起到防止高炉异常工况下事故扩大化的作用，缩短高炉断风处理时间，减轻处理难度，促进企业数字化、安全绿色生产。
4 结语
（1）两次突发停电事故前炉况保持良好状态，在风机跳闸没有拨风的情况下仅有少部分风口灌渣，说明炉缸状态活跃，这也为复风后快速恢复奠定了良好的基础。
（2）复风前工作准备充分，复风前疏通喷煤管路，提前实施了预送风检漏，主沟提前做好拦沟，渣沟拦好红渣坝，尽快实施撇渣器保温，出铁备有挖掘机辅助等，为复风后及时排净炉内冷渣铁奠定了坚实基础。
（3）高炉突发断风事故，安全及时组织休风，非计划长期休风后的保温工作非常重要，风口堵严实，及时降低炉体冷却强度，减少高炉热量损耗，为顺利复风炉温快速回升创造好条件。
（4）复风快速加风，快速富氧喷煤，使用高风温是尽早提升炉缸热量的基础。两次休风复风后1小时风量、氧量、煤量基本到位，3小时负荷加至4.80，第6小时炉温达到正常水平。
（5）拨风系统、高炉防灌渣自动降顶压控制系统、防止高炉风口灌渣的泄压控制程序等自动化控制方法的应用，防止事故扩大化，缩短高炉断风处理时间，为快速恢复炉况创造了条件。
（6）两次送风恢复未出现滑料及翻料现象，送风料线正常走动，分析认为：烧结矿转鼓强度大幅提升对高炉炉况快速恢复起到了促进作用，同时高炉各项操作制度相互匹配，炉况长期稳定顺行，炉型规整，炉缸活跃，也是复风后炉况得以快速恢复至关重要的因素。
参考文献
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[4]李素静，李广.高炉拨风原理以及应用[J].电子世界，2017，（13）：95.
[5]秦萍.高炉自动拨风系统[J].黑龙江冶金，2015，35（2）：37-38,41.
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[8]张寿荣，于仲洁.高炉失常与事故处理[M].第一版.北京.冶金工业出版社,2012:64.
[9]韦正强,袁武均,莫朝兴,等.防止高炉风口灌渣的泄压方法 ：中国专利 [P].2024.
