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一起高炉炉役后期炉缸危害的治理

一、典型案例

　　某公司1号高炉自2021年6月份开炉至2021年5月19日，共计铁水产量773.98万吨，折合单位炉容6046吨，已进入炉役中、后期生产阶段。2021-2021年高炉曾配用过低成本原燃料进行生产，2021年5月开始有高炉外部冷却水管开裂现象出现，且频次逐渐增加。经勘测制定单位连续5个月的在线检测，确证了高炉基墩以上设施均发生了不同程度的抬升现象。同时有炉壳变形、炉体跑煤气、炉身冷却壁损坏漏水、风口中套、小套损坏异常、炉基中心热电偶温度和炉底水冷管热流强度升高等现象，迫使高炉减负荷生产〔见表1〕。

　　依据该企业风险分级管控管理制度，通过安全检查表法〔SCL〕对1号高炉炉体进行危险源辨识，辨识出的危险源首先用“定性法〞进行评价，对不能用“定性法〞评价的，用“半定量法〔LEC法〕〞进行评价，最终判定高炉炉体变形为A级风险点。
　　按照《冶金企业和有色金属企业安全生产规定》和《冶金行业重大事故隐患判定标准》的要求，该企业在安全生产标准化建设工作中将上述实例中的不符合项列入重大事故隐患，针对设备设施本质安全化方面，继续采用措施进行限期改善。

二、风险管控过程与措施

　　针对因炉底严重漏煤气及炉体上涨等次生危害造成的高炉休、慢风增加对高炉生产的影响，从2021年6月开始，首先把问题高炉列为A级危险源由各级主要领导直接管控风险。并采用以下针对性的措施，降低高炉风险，坚决杜绝事故发生。
　　〔一〕高炉炉缸漏铁应急管理方法及事故演练
　　通过危害辨识，制定有针对性的《XX公司一号高炉事故应急救援专项预案》，成立以公司执行董事为组长的1号高炉事故预防与应急救援领导小组，做好高炉大修彻底改造前的事故预防及事故应急救援工作。
　　预案分一般性和重大两类事故。一般性事故应急处置：异常停水、停电等不会直接危及职工人身安全的生产设备事故。重大事故应急处置：炉顶煤气管道突然断裂，大量煤气泄露；炉底或炉缸侧壁突然烧穿，渣铁外溢等生产工艺事故。
　　从公司层面将现场人员撤离、防止事故扩展化管控、医疗、消防、应急设备、前、后道工序组织调度等方面形成了制度要求。
　　预案按周期进行各种状况下的应急预案演练，验证事故应急救援预案的合理性、有用性，提升员工避免事故、防止事故、抵抗事故的能力和对事故的警觉性。
　　〔二〕炉缸、炉底、炉基漏煤气封堵治理
　　1. 炉缸部位煤气封堵
　　〔1〕2021年6月-9月，分四次先后对冷却壁冷面〔炉皮侧〕和冷却壁热面〔碳砖侧〕部位煤气封堵压浆治理。
　　〔2〕2021年11-12月份，利用高炉年检中修机会对风口组合砖和铁口通道进行重新浇注和炉内喷涂作业，以封堵炉缸上部煤气下窜通道。
　　2. 高炉炉底封板部位煤气封堵治理
　　2021年9月和2021年1月，分两次对不同深度的炉底煤气封板上、下部炭捣层和下部耐热混凝土浇筑填充料进行取样分析和压浆封堵煤气通道作业。
　　3. 炉基部位煤气封堵治理
　　2021年11-12月对炉体基墩进行整体围壳建设并浇筑塑性结合耐火材料，彻底消除了高炉本体基墩的贯穿性煤气渗漏通道。
　　〔三〕炉缸腐蚀模型的恢复和完善
由于炉体上涨，炉皮变形使炉缸温度监控热电偶多处损坏，无法提供实时炉缸耐火材料的工作温度，利用检修时间于2021年4月—2021年4月对炉缸部位热电偶进行重新植入修复，恢复了炉缸腐蚀模型的原始数据源。并利用高炉炉缸腐蚀诊断与结构安全预警技术〔东北大学〕重新建立了一号高炉炉缸腐蚀模型，借助高校和院所的云数据处理技术和远程监控平台进行安全隐患的风险管控〔见表2〕。

  〔四〕提升设备设施本质性安全隐患措施
　　成立了公司总经理为组长的一号高炉大修改造项目组，积极推动项目准备工作，并定下本地年度完成改造工作的目标，以彻底解决设备设施本质性安全隐患。

三、隐患治理进度和效果

　　在高炉正常生产期间，利用五次计划检修时间，将一号高炉炉底、炉基泄漏煤气和冷却壁漏水等设备故障彻底地治理，检修后炉体及附属设施停止了形变，其他次生危害也得到消除；同时炉基中心热电偶温度逐步降低，高炉生产经济技术指标比治理前显著地提升。

四、关于高炉炉役后期安全生产标准化和应急管理制度的探讨

　　目前该一号高炉炉底、炉基漏煤气及次生危害经治理已得到解决，高炉炉缸及煤气危害危险源等级实现了降级变更；生产现场作业环境已达到安全生产法律法规、标准规范及规程等要求；高炉生产各项经济技术指标逐步恢复到高炉的历史最好水平。
　　总结对高炉炉役后期炉底、炉基漏煤气及次生危害危险源管控的经验如下。
　　〔1〕开展全体职工参加的安全风险标识和风险管控，制定上至企业董事长，下到现场操作的员工的安全职责，告知一线员工存在的隐患、风险及应对措施。
　　〔2〕建立企业安全生产应急管理预案，预案中有技术标准、有发生事故的前期迹象、有紧急状况下现场处置权限、有保证安全造成生产失误或设备失误的免责、承诺等；并通过多次演练、评审和改善，保证发生事故时损失最小且不发生人身伤害事故。
　　〔3〕及时管控和处理高炉炉底、炉缸漏煤气现象，防止安全事故的发生；同时避免对炉缸监控和预警参数及腐蚀模型的干扰和误报。
　　〔4〕保证高炉温度、冷却水、炉皮温度等监控点的参数准确度，建立高炉炉缸腐蚀模型，并保证其运行的有效性；及时掌控高炉重点危险源的技术参数的变化，预判风险变化趋势。
　　〔5〕依据不同炉底结构调整高炉炉底水冷部位的热流强度警戒值红线，使得事故临界点更加准确，建议对行业规范进行明确的限制性规定。
　　建议：炉底封板下设水冷管型炉底结构；一级响应阙值为：炉底水冷管温差5℃ ，对应热流强度14000kcal/m2h。
　　〔6〕定期检测冷却水质，控制循环冷却软水PH值和腐蚀率指标达标，提升冷却设备寿命。
据统计，2021年我国现有在线生产的炼铁高炉有1024座，其中：＜500m3高炉数量约为280座；500-1100m3高炉数量约为465座；≥1100m3的高炉数量约为279座，由于国内没有在线生产高炉的实际在线炉龄统计，常规按照制定炉龄统计〔见表3〕。

   资料显示，2021年在线生产的炉役后期的高炉约为69座，约占在线生产序列总数的8.35%，由于高炉结构和工艺的特别性，文中所述的问题和现象在各生产厂家炉役后期的高炉均不同程度的存在。
　　目前《中华人民共和国安全生产法》及相关行业法律、法规对炼铁高炉生产安全技术要求中定性的指标多，定量的指标较少，对如何实现和达到安全生产法的规定，没有明确的约束性的要求。炼铁生产企业处于炉役后期的高炉基本按照行业既有作法来执行，各企业的措施与方法区别大、规范性差。