世界第一環(huán)保爐的“護花使者”——中冶寶鋼技術(shù)開創(chuàng)COREX設(shè)備檢修技術(shù)紀(jì)實

    發(fā)布日期：2008-10-10

世界第一環(huán)保爐的“護花使者”

　　　　　　——中冶寶鋼技術(shù)開創(chuàng)COREX設(shè)備檢修技術(shù)紀(jì)實                                           

□ 晁國榮

　　在環(huán)境污染日趨嚴(yán)重、資源日趨短缺、地球不堪重負(fù)的當(dāng)今世界，發(fā)展“綠色鋼鐵”、走循環(huán)經(jīng)濟和鋼鐵工業(yè)持續(xù)發(fā)展之路，已成為中國和世界鋼鐵行業(yè)的共識。
　　由國際鋼鐵巨頭奧鋼聯(lián)開發(fā)的具有環(huán)保、節(jié)能和資源循環(huán)利用等多重優(yōu)勢的COREX煉鐵工藝，從一聞世就受到世界關(guān)注，被公認(rèn)為發(fā)展“綠色鋼鐵”的主要方向。
　　不斷探索和完善提高COREX的生產(chǎn)工藝、操作技能和設(shè)備檢修水平，使COREX工藝得以在世界各國和中國各大鋼廠廣泛推廣，這是一項功德無量的偉業(yè)。承擔(dān)世界最大的COREX爐生產(chǎn)的浦鋼（即寶鋼股份中厚板分公司）員工和承擔(dān)浦鋼鋼鐵生產(chǎn)服務(wù)的中冶寶鋼技術(shù)第四檢修分公司員工，責(zé)無旁貸地?fù)?dān)當(dāng)起這一重任。
　　由奧鋼聯(lián)開發(fā)的COREX煉鐵工藝，與傳統(tǒng)的高爐煉鐵工藝相比，具有各方面的優(yōu)越性。
　　優(yōu)勢之一：COREX工藝可以直接用非焦煤、天然塊礦和球團作為原燃料，生產(chǎn)出高爐級鐵水，由于省卻了傳統(tǒng)高爐煉鐵對環(huán)境污染較嚴(yán)重的煉焦和燒結(jié)兩大環(huán)節(jié)，大大減少了污染物的排放量。據(jù)COREX流程與高爐流程污染物排放實測數(shù)據(jù)比較，SO2前者只有后者的4.9%，塵只有13.4%，酚只有0.04%，硫化物只有0.1%。
　　優(yōu)勢之二：解決焦煤資源短缺危機，促進鋼鐵工業(yè)持續(xù)發(fā)展。由于COREX工藝可以直接使用非焦煤生產(chǎn)鐵水，突破了傳統(tǒng)高爐煉鐵對焦煤資源的依賴。我國焦煤資源僅占整個煤炭資源10%左右，只能供應(yīng)30至50年使用量，50年以后高爐流程面臨焦煤資源短缺的危機。
　　優(yōu)勢之三：可以循環(huán)利用高熱值煤氣，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟。COREX爐在生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鐵水的同時，還生產(chǎn)大量高熱值煤氣，具有很高利用價值，不但可以作為燃料使用，還可以同MIDREX結(jié)合，做到噸煤生產(chǎn)2噸鐵的水平（1噸鐵水，1噸海綿鐵），也可同CCPP聯(lián)合進行發(fā)電。浦鋼建成的世界首套COREX-CCPP流程，到目前為止已發(fā)電超過5億千瓦時，用于全廠生產(chǎn)以及生產(chǎn)COREX所需氧氣，實現(xiàn)能源的綜合循環(huán)利用。
　　自1995年韓國浦項鋼廠建成世界第一套COREX設(shè)備至2007年11月寶鋼集團浦鋼COREX爐建成投產(chǎn)，目前世界上已建成5套COREX設(shè)備。其中韓國浦項鋼廠1套、南非薩爾達納鋼廠1套、印度金達爾鋼廠2套均為C2000型，而浦鋼為C3000型，是目前世界上最大的COREX爐，被稱為“世界最大的綠色環(huán)保煉鐵爐”。有不少媒體大力呼吁要廣泛推廣COREX工藝，改變傳統(tǒng)的鋼鐵生產(chǎn)模式。然為什么這種嶄新的生產(chǎn)工藝只有少數(shù)國家和少鋼廠進入工業(yè)化生產(chǎn)階段？這是因為COREX生產(chǎn)工藝包括設(shè)備檢修工藝還沒有達到盡善盡美相當(dāng)成熟的階段，還需要進一步探索、完善和提高。
　　2007年7月15日，寶鋼集團通過奧鋼聯(lián)介紹派出由寶鋼檢測公司、浦鋼設(shè)備部、中冶寶鋼技術(shù)第四檢修分公司等單位和部門組成的11人考察團飛抵南非，對南非薩爾達納鋼廠考察COREX爐的生產(chǎn)操作和設(shè)備檢修工藝。中冶寶鋼技術(shù)四檢由公司經(jīng)理蔡志強和高爐檢修專家張建軍親赴南非考察。在南非薩爾達納鋼廠6天時間里，蔡志強和張建軍每天在百米高的爐子上登上爬下，與薩爾達納鋼廠有關(guān)人員交流，實地考察COREX爐設(shè)備檢修工藝流程，采用的工器具和勞防用品，關(guān)鍵部位的安全操作要領(lǐng)等，并一一拍下照片，將有關(guān)資料制作成光盤。
　　從南非考察回國以后，在公司主要領(lǐng)導(dǎo)的主持下，針對浦鋼COREX爐設(shè)備檢修的最大難題，成立了氣化爐氧氣風(fēng)口更換、豎爐清空、冷卻壁系統(tǒng)更換、熱旋風(fēng)除塵清灰等多個科技攻關(guān)小組。由于浦鋼COREX爐容積要大得多，南非的設(shè)備檢修工藝和模式只能借鑒參考，不能套用。四檢的科技攻關(guān)小組針對浦鋼COREX爐的實際情況，經(jīng)過反復(fù)攻關(guān)研究，制訂出一整套COREX爐的設(shè)備檢修方案。
　　中冶寶鋼技術(shù)四檢在COREX爐設(shè)備檢修中遇到的第一道難關(guān)是氣化爐氧氣風(fēng)口更換。
　　COREX爐煉鐵工藝與高爐煉鐵工藝最大區(qū)別除了不需要煉焦與燒結(jié)外，還使用冷態(tài)純氧（≥99.5%）助燃，而高爐使用熱風(fēng)爐產(chǎn)生的1200℃的熱風(fēng)助燃。純氧通過氧氣風(fēng)口進入爐內(nèi)，共設(shè)計28個氧氣風(fēng)口，沿氣化爐爐體圓周均勻分布。風(fēng)口由銅鑄造而成，在生產(chǎn)時靠冷卻循環(huán)水保證在超高溫環(huán)境下正常工作。由于煉鐵過程中經(jīng)常發(fā)生高溫鐵水滴落到鑄銅風(fēng)口上，導(dǎo)致風(fēng)口燒嘴和風(fēng)套被燒穿。風(fēng)口一旦被燒穿，冷卻水便會泄漏入爐導(dǎo)致氣化爐爐冷降溫，因此要對氧氣風(fēng)口進行不定期檢查，對燒損的氧氣風(fēng)口要及時更換。
　　2007年11月16日，中冶寶鋼技術(shù)四檢第一次對COREX爐氧氣風(fēng)口進行休風(fēng)更換檢修，一共更換28個風(fēng)口中的11個風(fēng)口，更換檢修完成以后進行檢測，發(fā)現(xiàn)有5個風(fēng)口泄漏。造成泄漏的原因主要有兩個：一是COREX爐用冷態(tài)純氧助燃，爐壓比高爐高一倍，風(fēng)口更換安裝稍有間隙就會泄漏。而高爐由于采用熱風(fēng)助燃，安裝后的風(fēng)口結(jié)構(gòu)由于熱膨脹的原因，卻使稍有間隙也不會泄漏。所以COREX爐風(fēng)口更換安裝精度要比高爐大得多；二是浦鋼COREX爐風(fēng)口更換安裝是在奧鋼聯(lián)專家指導(dǎo)下采用與南非一樣的用悠錘撞擊的辦法進行，因為浦鋼風(fēng)口結(jié)構(gòu)重達一百公斤，比南非大一倍，撞擊的力量大小很難掌握，撞擊力量小了安裝不到位，撞擊大了容易將風(fēng)口2個拉耳撞壞，以后檢修更換不容易拉出。風(fēng)口更換以后經(jīng)檢測如發(fā)現(xiàn)泄漏，必須重新拆裝，因為如有煤氣從風(fēng)口外泄，容易引起爆炸事故，對生產(chǎn)作業(yè)人員和巡檢的點檢人員的人身安全造成嚴(yán)重威脅。而重新拆裝風(fēng)口，還要進行打壓、檢漏、卸壓過程，至少需要5至6個小時，這樣勢必延長休風(fēng)停產(chǎn)時間5至6個小時，影響煉鐵產(chǎn)量，使浦鋼蒙受重大經(jīng)濟損失。
　　在COREX爐第二次氧化風(fēng)口更換檢修中，風(fēng)口再次發(fā)生泄漏，而且泄漏率達50%。如何破解氧氣風(fēng)口更換難題？奧鋼聯(lián)指導(dǎo)專家也毫無辦法。在往常的設(shè)備定修早會上，浦鋼煉鐵廠廠長田光亞一般都是坐著講話，由于氧氣風(fēng)口更換過不了關(guān)，焦慮不安的他站著作動員。他語重心重地對參加早會的中冶寶鋼技術(shù)四檢檢修隊長張建軍說：“你什么時候能讓我在會上坐著說話？”
　　張建軍從事寶鋼四座特大型高爐設(shè)備檢修已有20多年歷史，曾攻克了一系列設(shè)備檢修難關(guān)，有多項發(fā)明創(chuàng)造，獲得了全國五一勞動獎?wù)聵s譽。浦鋼煉鐵廠田廠長的話外音就是：“張隊長，你趕緊想辦法破解風(fēng)口更換這道難題，讓COREX爐生產(chǎn)早日趨于穩(wěn)定?！?BR>　　其實，承擔(dān)COREX爐設(shè)備檢修重任的張建軍，心里比誰都著急。在氧氣風(fēng)口第一次更換檢修發(fā)生泄漏以后，他就覺得用奧鋼聯(lián)推薦的悠錘撞擊辦法安裝風(fēng)口不太科學(xué)，風(fēng)口裝上后成一定的傾斜面，悠錘撞擊受力不均勻，必然產(chǎn)生縫隙。他結(jié)合安裝現(xiàn)場實際，朝思暮想，日夜揣摩，經(jīng)過一個多月的攻關(guān)研究，終于研制出裝有液壓頂和劑量表的比較科學(xué)的輕巧的專用設(shè)備——風(fēng)口更換防泄漏頂壓裝置，用于2008年1月28日浦鋼COREX爐定修第三次風(fēng)口更換，經(jīng)檢測更換的5個風(fēng)口一個不漏，一次更換檢修成功送風(fēng)恢復(fù)生產(chǎn)。在2月28日的第四次風(fēng)口更換中再次獲得成功，更換的5個風(fēng)口一個不漏。他請四檢總工為這種裝置設(shè)計出詳圖，請設(shè)備制造廠制造了2套頂壓裝置，專門用于風(fēng)口更換安裝，風(fēng)口更換安裝的難題一勞永逸地得到了解決。該裝置正在報批國家專利。奧鋼聯(lián)專家對這種裝置愛不釋手，像欣賞工藝品一樣把玩不已，伸起大拇指對張建軍說：“還是這種裝置靈光，OK！”
　　豎爐清空是COREX爐設(shè)備檢修中檢修工藝環(huán)節(jié)最為復(fù)雜、安全施工風(fēng)險最大、檢修作業(yè)最為艱苦的一項工程，也是確保COREX爐正常生產(chǎn)的一項十分重要的工程。整個清空施工哪個環(huán)節(jié)考慮不周，都有可能發(fā)生重大安全事故。據(jù)了解，在南非和韓國清空作業(yè)中相繼發(fā)生了人身傷亡事故。所以人們將豎爐清空作業(yè)區(qū)稱之為“地雷陣”、“炸藥庫”、“雷爆區(qū)”。
　　COREX還原豎爐在生產(chǎn)過程中料倉形成兩種類型的結(jié)塊，一種是在豎爐中心或者DRI螺旋之間形成死料區(qū)的結(jié)塊，另一種是從這些死料區(qū)結(jié)塊延伸出來連接到其它死料區(qū)的結(jié)塊。由于浦鋼C3000型爐有8個分料倉，結(jié)塊沿分料倉隔墻向上蔓延會形成連環(huán)結(jié)料，嚴(yán)重時會堵塞圍管通風(fēng)孔，使COREX爐不能正常生產(chǎn)，需要半年左右進行一次清理。所謂豎爐清空，就是將還原豎爐內(nèi)各部分被堵塞的積料清除干凈，保證豎爐生產(chǎn)運轉(zhuǎn)暢通。
豎爐清空分機械清空和人工清空兩個階段。豎爐休風(fēng)停產(chǎn)以后，在攝氏700度左右的高溫狀態(tài)下即用遙控工程機械拆包機和扒渣機進行爐內(nèi)機械打鑿和扒渣清理。機械清空作業(yè)48小時以后，爐溫冷卻到攝氏80度以下，作業(yè)人員穿著防高溫幅射的鋁鉑防護服輪番進入爐內(nèi)進行人工清渣。豎爐清空之所以有很大的風(fēng)險，一是爐內(nèi)高溫、粉塵和有毒氣體，安全防護工作難度大；二是豎爐上下人孔不能同時打開，稍有疏忽爐內(nèi)空氣對流造成煤氣爆炸；三是機械清空不可能將爐內(nèi)所有懸料清除掉，進入人工清理以后高溫懸料坍落很可能造成人身傷亡事故和爐內(nèi)設(shè)備能源介質(zhì)管道和電纜傷害。
中冶寶鋼技術(shù)四檢承擔(dān)的豎爐清空主要任務(wù)有：圍管通風(fēng)孔的清理（圍管清灰孔40個）；還原豎爐的清理（8個DRL螺旋孔、8個分料倉及8個觀察人孔上部結(jié)料）；豎爐內(nèi)80個圍管通風(fēng)孔的清理； 4條粉塵返吹線疏通；發(fā)生煤氣管道疏通。
　　2008年3月26日，浦鋼COREX爐進行第一次豎爐清空施工。盡管中冶寶鋼技術(shù)四檢在南非考察時將考察重點放在豎爐清空上，考察時間也安排在南非COREX爐定修豎爐清空期間進行，但由于爐內(nèi)人工清空作業(yè)太危險，外方未能安排中方人員進入爐內(nèi)參觀，只是向中方介紹了豎爐清空的流程和工期節(jié)點。從南非考察回國以后，四檢雖然制訂了詳盡的豎爐清空方案，但心里仍然不十分踏底，又組織有關(guān)科技人員集思廣益，在第一次豎爐清空進行之前對作業(yè)方案又作了三次比較大的修改。他們還完成了所有清空作業(yè)用的工器具如鋼釬、盲板、擋料槽等的制作。由于清孔作業(yè)方案考慮得比較周全，準(zhǔn)備充分，領(lǐng)導(dǎo)高度重度，在浦鋼和其他兄弟單位的共同努力下，世界最大煉鐵環(huán)保爐的第一次豎爐清空盡管遇到了一些波折，如曾發(fā)生過煤氣響爆和部分坍料，但總體進展得還算順利，歷時180個小時，比計劃和南非清空作業(yè)時間168個小時稍有延時，未發(fā)生重大人身和設(shè)備傷害事故。
2008年7月7日，浦鋼COREX爐進行第二次豎爐清空。在第一次清空施工完成任務(wù)后，四檢在清空作業(yè)程序、工器具使用狀況和防護用品的安全性等方面進行了全面的總結(jié)、改進和完善。他們對清空作業(yè)程序作了全面優(yōu)化，如對8個螺旋孔海綿鐵積料清理時，第一次按照順序一一清除，由于間隙太小，機械來回擺動不方便，花了很長時間；這一次改為間隙清料，優(yōu)化了作業(yè)程序，大大縮短了清料作業(yè)時間。對工器具在第一次清空作業(yè)中缺陷，進行一一改造。對長方形的積料斗銜接接口加以改進，防止紅態(tài)海綿鐵漏料燒損底下電纜設(shè)備；將下料斗從原設(shè)計布置在平臺上改為平臺上方，使鏟車鏟積料時不再撒落在平臺上，影響車輛和人員通過；將用于清料的打擊桿從原設(shè)計的1.2米修改為2.5米到4米的不同長度，對爐周和爐子中間的積料清除都能使用。對防護用品的選購更加安全可靠。第一次清空作業(yè)選購的防護用品和照明在使用中出現(xiàn)一些問題，如帶有帶子的普通型呼吸器，帶子傳熱，使用不方便；連接電源的強光燈，由于爐溫高，將電源線烤焦；使用分體式鋁鉑隔熱服，熱量滲透到體內(nèi)。這一次選購可以隔熱的背帶式空氣呼吸器，可以充電的手提式強光燈，可以完全隔熱的連體式鋁鉑防護服。由于第二次豎爐清空作業(yè)方案作了全方位的優(yōu)化，僅用134個小時完成了全部清空作業(yè)施工，比計劃工期144個小時提前整整10個小時，整個清空作業(yè)完成得比較順利。
　　在第二次豎爐清空作業(yè)完成以后，四檢對前兩次清空作業(yè)再次進行了比較總結(jié)，又編制了新的清空作業(yè)方案，為下一次清空作業(yè)作了準(zhǔn)備。他們還在浦鋼的大力支持下，開始著手完全采用遙控工程機械進行豎爐清空作業(yè)的開發(fā)研究，這樣可以從根本上杜絕重大人身和設(shè)備傷害事故的發(fā)生。
熱旋風(fēng)系統(tǒng)清堵也是COREX爐設(shè)備檢修的一項重要內(nèi)容，是改善還原豎爐爐況、確保COREX爐正常生產(chǎn)的一項重要舉措。
從熔融氣化爐產(chǎn)生的煤氣帶有很多粉塵，粉塵出來后由冷煤氣冷卻，在還原煤氣進入豎爐前，大多數(shù)粉塵通過熱旋風(fēng)系統(tǒng)來分離。這些粉塵被收集在熱旋風(fēng)的底部，在通過流態(tài)化粉塵倉、TP室、粉塵燒嘴后由氮氣帶著吹入氣化爐。在正常生產(chǎn)中，氮氣會持續(xù)地把粉塵從熱旋風(fēng)吸到燒嘴處，并吹回氣化爐，但在粉塵返吹系統(tǒng)中粗顆粒很容易堵塞，導(dǎo)致整條粉塵線堵塞。在這樣的情況下粉塵返吹系統(tǒng)就失去了它的作用，粉塵不能分離，直接吹到豎爐里，使熱風(fēng)圍管堵塞，豎爐爐況惡化。
　　熱旋風(fēng)系統(tǒng)清堵就是將熱旋風(fēng)系統(tǒng)被堵塞的部分粉塵加以清除，保證熱旋風(fēng)系統(tǒng)分離粉塵的功能正常發(fā)揮。在南非考察的時候，由于時間限制，未能將熱風(fēng)旋風(fēng)清堵列入考察項目。中冶寶鋼技術(shù)四檢根據(jù)浦鋼COREX爐的實際情況進行攻關(guān)研究，完全依靠自己的的力量制訂出熱旋風(fēng)系統(tǒng)清堵的作業(yè)方案、施工工藝和作業(yè)程序，并經(jīng)過清堵實踐不斷修改完善，使浦鋼COREX爐熱旋風(fēng)系統(tǒng)多次清堵作業(yè)進行得比較順利。
實踐出真知。人們完全有理由相信，富有創(chuàng)新精神和聰明才智的中冶寶鋼技術(shù)第四檢修分公司員工通過浦鋼COREX爐的設(shè)備檢修的反復(fù)實踐，一定能夠攻克COREX爐設(shè)備檢修的所有難關(guān)，探索出一整套COREX爐設(shè)備檢修最佳工藝技術(shù)，為COREX綠色環(huán)保煉鐵工藝在中國和世界廣泛推廣作出貢獻。
　　在浦鋼和中冶寶鋼技術(shù)的共同努力下，世界最大的COREX綠色環(huán)保煉鐵爐2008年8月月產(chǎn)量首破10萬噸，達到10.8萬噸。

來源：中冶寶鋼技術(shù)?、?/P>