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高炉渣铁口来水放炮事故

高炉铁口爆炸是炼铁生产中一种极其危险且破坏性巨大的事故。它发生在高炉出铁过程中,铁口区域(用于排出高温液态铁水和熔渣的出口)突然发生剧烈爆炸。

以下是关于高炉铁口爆炸的关键信息:

爆炸原因(根本原因:液态铁水与水或高含水量物质接触)

1. 水/潮气来源:
铁口泥套破损或潮湿: 用于密封铁口的炮泥(耐火材料)或泥套(铁口周围的耐火结构)如果含有水分、潮湿或破损渗水,遇到喷溅出的高温铁水会瞬间汽化膨胀爆炸。
   炉缸冷却壁漏水:铁口区域附近的炉缸冷却壁发生泄漏,冷却水渗入炉内或铁口通道,接触到高温炉料或铁水。
   未烘干的出铁沟、渣沟或罐体: 新砌筑或维修后的出铁沟、渣沟、铁水罐、渣罐等,如果未彻底烘干,残留的水分在接触铁水或熔渣时汽化爆炸。
    铁口区域积水:因设备漏水、清扫用水、雨水等导致铁口区域或铁沟附近地面有积水,铁水喷溅或溢出接触到积水。

   长期潮铁口出铁,出铁期间不断有打泡现象,时间长了,导致炉缸内衬被崩坏,冷却壁水管被烧坏,导致爆炸。
2. 物理过程:
    当高温(通常在1450°C以上)液态铁水与水或高含水量物质(如潮湿炮泥、渗漏水)瞬间接触时,水被剧烈加热至沸点以上,发生“快速相变”。
   水在极短时间内从液态急剧汽化为水蒸气,体积瞬间膨胀数百甚至上千倍(1立方米水汽化后在大气压下约产生1700立方米蒸汽)。
     这种剧烈的体积膨胀在密闭或半密闭空间(如铁口通道、出铁沟、炉内)内产生**极高的压力,无法及时释放,从而导致猛烈的蒸汽爆炸
     爆炸不仅产生冲击波,还会将高温铁水、熔渣和固体碎片以极高速度抛射出去。

爆炸后果

1. 人员伤亡:爆炸瞬间产生的高温火焰、高速飞溅的铁水熔渣(像霰弹枪一样)、强大的冲击波和飞射的碎片,对现场操作人员造成毁灭性伤害,往往是群死群伤。
2. 设备严重损毁:铁口区域设备(开口机、泥炮、液压站)、出铁沟、摆动流嘴、铁水罐/渣罐、炉前平台结构、甚至高炉本体部分结构都可能被炸毁或严重损坏。
3. 生产中断:事故导致高炉必须紧急休风(停止送风)进行抢修,造成长时间停产,经济损失巨大。
4. 环境破坏: 爆炸可能引发火灾,有毒有害物质(如煤气)泄漏,造成环境污染。


事故案例


1.鞍钢10号高炉铁口事故

  1972年11月1日,10号高炉(1805m)大修后开炉送风。13日0:00发现铁口来水,此后来水持续4 天之久。11月22日1:00,由于铁口来水,潮铁日出铁,出铁时不断“打炮”,崩坏了炉缸砖衬,铁水接触到冷却壁,冷却壁水管被烧坏,进而引起更大爆炸,结果造成严重的炉缸烧穿事故,烧坏了电炮和开口机,损失严重。


2.鞍钢11号高炉渣口爆炸事故


      1975年12月9日,11号高炉(2025m’)中修后开炉,发生了渣口爆炸事散。12月12日7:00,发现铁口来水。但处理不够果断,拖延了时间,使炉缸肉聚集了大量渣铁。打开东渣口放渣,由于渣中带铁多,渣口爆炸造成严重事故,炸坏了东渣口的大套和二套,还炸坏了2段19号和3段20号、21号冷却壁,另外冲水渣系统被炸,引起值班室着火,高炉不得不休风更换冷却设备。


3.鞍钢9号高炉铁口来水


1979年9月7日,9号高炉(944m3)检修后开炉。9日8:00发现铁口来水。这次铁口来水虽然未像10号和11号高炉那样造成重大事故,但由于处理铁口来水,使高炉连续两天不能加风,并休风370min。


4.铁口来水的原因分析


这3座高炉开炉阶段出现铁口来水的原因不尽相同,归纳起来主要有以下
问题:
(1)炉缸未留排汽孔。大中修施工中,砌砖、灌浆时有大量水分带进炉内。
由于高压要求,炉壳的密封性日益提高,炉缸未留排汽孔,炉壳与冷却壁间的灌浆水、砖衬与冷却壁间的泥浆水或是中修停炉残存焦炭的吸附水,不容易从炉内排出。开炉后这些水分受热蒸发,遇冷却壁后又会凝结成水从上部往下流,在其他区域找不到出路时,铁口就成了“排水口”。
(2)施工质量不好。在10号高炉处理事故的过程中发现,铁口左侧和左上方,炭砖和冷却壁间出现多达3m3的无填料空腔。大量的水蒸气在这里凝结成水,水直接渗透到铁口区,浸湿了泥包。潮铁口出铁打炮又导致空腔内积水大量渗漏,遇铁水爆炸,造成了严重的事故。
(3)未按计划烘炉。高炉中修开炉,烘炉时间一般为5天,烘炉温度应达到300~600元。11 号高炉炉底没有砌保护砖,烘炉仅37h12min,炉缸残存焦炭燃烧烘炉被迫停止。由于这一缘故,施工中泥浆水和残焦、残渣的吸附水未能从炉排出。9号高炉虽然在铁口左上角设有一个排汽孔,由于烘炉不彻底,水分未能排掉,开炉后仍出现铁口来水现象。

5.铁口来水的处理

开炉后如果出现铁日水水问题,处理上应既慎重又果断。否则,拖延了时间可能秀导更严重的事故发生。铁口来水处理应注意以下几点:(1)炉内要控制风量,必要时降低冷炼强度;(2)迅速判明铁口来水原因;

(3)立即采取压水、排水措施:

(4)抓好放流工作,防止渣口事故:

(5)强化铁口烘烤,力争接时出铁。
如果上述办法不能奏效,则应组织休风,对铁口采取如下措施:

(1)将铁口抠进600~700mm;
(2)塞进磷酸盐混凝土(磷酸、焦宝石、矾土水泥掺和而成)将渗水孔糊住;

(3)插进一根直径159mm 的无缝钢管;(4)塞进缝糊进行捣固;

(5)在铁口两侧两段冷却壁相接处开排汽孔;(6)进行烘烤直到铁口干燥。


6.预防措施


上述3例开炉事故损失严重,不但损坏了设备,而且还直接威胁到人身安全。为预防这类事故发生,必须采取以下措施:
(1)改进烘炉工作。从鞍钢高炉历次烘炉情况分析,大修高炉烘7天,中修5天,烘炉风温应达500~600°C。为防止炉缸炭砖或残存焦炭着火,在周壁和底面需砌一层保护衬,以确保烘炉按计划进行。烘炉时废气的含湿量应不大于5g/m3。
(2)在炉缸及铁口区炉壳上设排汽孔。虽然开炉前烘炉7天,废气含湿度达到5g/m3的标准,但这并不意味水分已从炉内全部排掉。大、中修开炉后3~5天甚至一周时间仍有水或蒸汽从风、渣口各套间排出就是佐证。可以认为,在上述部位设置排汽孔,对减少炉壳内水量以防铁口来水十分必要。
(3)彻底清除炉缸内铁口以上残存渣焦。以往中修开炉只将铁口与其上方的几个风口挖通,将残渣、碎焦撒向炉缸其他部位。实践表明,这会给迅速恢复炉况造成很多困难,同时也容易发生铁口来水事故。另外,中修停炉后应控制喷水量,能将剩余焦炭熄灭即可。喷水过量,焦炭吸水太多,对烘炉不利。要彻底清理炉缸,剩余少量焦炭中即使有些吸附水,也不会对铁口构成威胁。
(4)把灌浆工作提到砌砖前进行。中修更换炉身冷却壁或大修完毕,在炉壳和冷却壁间灌浆密封,泥浆达百余吨。这些部位的水分单靠烘炉不能究全排除。提前灌浆,使这些水分有较长的逸出时间,能减少炉壳内的水分。1977年鞍钢7号高炉(容积2580m3)投产,该炉灌浆工作于砌砖前进行,开炉后未发现铁口来水,从风口、渣口套间往外滲水也很少。根据7号高炉的实践祭验,建议灌象工作提前进行,这会对安全开如有利。


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