宝钢集团公司750高炉爆破拆除.pdf

第2 0 鞋第3 期 爆破 V c d2 0N u3 2 0 0 3 年9 月B I 。A S T I N G m2 ∞3 文章编号1 0 0 l4 8 7 x 2 0 0 3 】0 3 一0 0 5 60 4 宝钢集团公司7 5 0 高炉爆破拆除 刘文广，程才林，卢云 上海消防技术工程有限公司，上海2 0 0 0 6 0 摘要采用爆破工艺拆除7 5 0 高炉，对高炉在垂向2 3n 1 范围内酌妒瘤、水葙、耐、上砖和炉底l6m 厚的 残坎采用不同的爆破方法进行破碎。介绍了高温状态 4 0 0 ℃ 下，采用强制降温、药包隅热、多点同时装药 等多种爆破工艺，确保在高炉停炉后6d 内完成了拆除任务。 关键词7 5 0 高炉；炉瘤爆破；高炉拆除 中图分类号T D 2 3 53 7文献标识码A B l a s t i n gD e m o I i t i o no f7 5 0 T y p eS t e e lF u r n a c e o fB a o s h a nI r o na n dS t e e IG r o u p L U lW m g H a “g ，C H E N G ＆确H ，I 』UY t ‘” s h a n g h a iF i r eT e c h n i q u e ＆E n g i n e er i n gc o ．L t d ，s h a ”g h a i2 0 0 0 6 0 ，c h i n a A b s t r a c t ； T h cd c m o l l t i o no f7 5 0 一t y p es l e e l f u m a c eb yb l a s t i n gi si n t m d u c e dD i f f e r e n tb I a s l i n gm e n s u r e s w c r c t a k e n 】nd e m o l l s “n gf u m a c cs 【a y ．Ⅵm r e p f a n k 耐r a c t 。r yb r i c k si n n e rt h cf u m a c eI n s i d e2 3n l e t e r s1 1 i g h ，a n db r c a k i n zs l e e Ir e m a l ni n1 ．6m c t c r st h i c ka tt h eb 试1 0 mo ft h ef u T n a c e ．A I n 饥gt h ed e m o l i t { o h np r 。c e d u r 铸t h eK g h e 时 t e m p e m t u r er e n l a i n e di nt h cf u r n a c c sw a su pt o4 0 0 ℃I no r d e rt oc n s u r cs a f e ‘yi nd e n l 0 1 n i o nm a n ym e a s u r c s w c r c t a k e ns u c ha sm a n d a t l o r yt c m p c r a t u r er e d u c l n gt h e r m a li s 0 【a L i o n c X p l 。s l v ep a c k a g ea n dc 1 1 a r g i n ga td l f f e r e n lp o i n T s w i t hh c 【DD ft h e s em e a 8 u r e s ，t 1 1 es t e d f u r n a c ew 船s u c c c s s f u l l yd e m o l i s h e dj L I s tm6d 8 pa f t c rt h ef u r n a c es t o p p l n g p r u c l n g K e yw o r d s 7 5 0 一t ”cf ㈣c e ；b l a s r i l l go ff ㈣a c es I a g ；d e I n o I i t i o no fs t e e lf u r n a c 8 1工程概况 宝钢集团上钢一公司7 5 0 高炉是我国自行设计 建造的第一座大型高炉。因技术改造。要求对高炉 钢砼基础 50 2m 以上部份，包括炉身和炉内物 及所有附属设施 包括冷却、测温、测压装置 全部拆 除。爆破拆除的重点和对象为 5 ．0 2 m 至 2 8 m 范围内的耐火砖、水箱、炉瘤、炉底残铁及碳砖层。 其中除残铁量尚不能确定外，拆除物总量计3 0 0 余 t n 3 ，约I5 0 0 余L 。 收稿日期2 0 0 3 一0 4 一f J 8 作者简介刺史广 1 9 6 9 一 ，男；上海上海消防技术工程有限公司爆 破分公司经理 7 5 0 高炉总高度3 3 ．5m ，底部外径1 0 ．6m ，『且 部直径5 ．4m ，高炉底部内径68m ；高炉基础为钢 砼结构，基础顶部标高 50 2m 自然地坪标高 2O m 。高炉外侧，在十1 0 m 、 1 8 m 、 2 0 m 、 2 3 m 、 2 5m 、 2 8m 分别建有作业平台，炉皮厚度占 1 8 m m 。 根据高炉结构特点，自下而上可分为5 个部分 如图1 1 从 50 2m 至十79 71 1 l 为炉底8 层碳砖及 耐火砖，侧壁为4 层立式水箱环绕炉内； 2 从 7 ．9 7 m 至 1 1 ．7 m 风口中心线 ，炉衬 耐火砖层厚度0 ．8 5m ，耐火砖和炉壁之间有碳砖； 其中 8 ．6 0 m 为出铁口中心线，十1 00 0 m 为出渣 万方数据 第2 0 卷第3 期 刘文广等宝钢集团公司7 5 0 高炉爆破拆除 罔1 7 5 0 高炉结构示意圈 单位m 口中心线 3 从 1 1 ．7 m 至 2 23 5m ，炉衬耐火砖层厚 度09 7m ，炉衬内共计有2 4 层卧式水箱，水箱问填 有耐火砖，并附有测温、测压装置； 4 从 2 2 ．3 5 ～ 2 8m ，炉衬主要为耐火砖，并 有少量水箱； 5 从 2 8m 往上，炉衬主要为立式钢砖。 7 5 0 高炉东南侧1 5m 处为中央控制室，东侧3 0 n 1 处是3 座热风炉；高炉南侧1 0m 是厂内运输铁 路；两侧1 2m 为出铁口、贮铁包；北侧为矿石、石灰 石等输料设备，详见图2 。 图27 5 0 高炉环境示意固 单位m J 2高炉爆破作业的特点及设计思想 1 由于高炉大修时间紧，故爆破拆除及清渣全 部丁作要求在停炉后立即开始实施并须在6d 内完 成。因此爆破作业和清渣工作均在高温下进行。根 据以往施工经验，停炉后即使进行2 4h 喷水强行冷 却，耐火砖层和炉底残铁等局部仍高达3 0 0 ℃以．卜 实测4 0 0 ℃ ；清渣时炉内温度高达7 0 ～8 0 ℃，并 伴有大量水蒸气、灰尘，作业环境十分恶劣，炉内作 业时问只能控制在2 0 ～3 0m i n 就需换班； 2 为确保高温爆破作业的安全，必须在测量爆 体温度之后，以模拟药包进行耐热试验，并根据试验 结果决定药包的隔热措施、起爆网路的保护措施厦 装药至起爆的时问； 3 为确保工期、确保装药过程中的安全，决定放 弃常规钻孔装药爆破工艺，采用小当量集中药包的 轰击震动工艺，使内容物被震松下坠。药量控制、布 孔参数主要依据我公司在对7 5 0 高炉中修时的爆破 经验 4 爆破作业对周围环境的安全问题．主要集中 于控制爆破飞散物和爆破诱发的地表震动这两个方 面。 5 本次爆破作业充分利用炉皮将予拆除这有 利条件，所有爆破作业将在炉内进行，炉皮将作为极 好的保护屏障，无需考虑炉皮的损坏及开裂，凶此炸 药用量可适当增大，“获得更好的爆破效果，以加快 拆除进度。 3 爆破拆除的内容及施工流程 31 2 3m 水平以上部份的爆破拆除 在 2 3m 平台处沿炉子圆周方向在炉皮上开 设4 0c m 宽 3 0c m 高 的窗口，窗口问的距离约 2m ，共计1 2 个窗口，采用风镐凿除耐火砖若干块， 将经过防热处理的炸药包放人被拆除的耐火砖f 寺 置，稍加堵塞，沿周向对称起爆，把 2 3 ～ 2 8 Ⅲ范 围内的炉衬 包括耐火砖、水箱 震松坠落。 炮孔布嚣详见图3 。 图32 3m 平台药包布置示意图 单位m m 32 1 0 ～ 2 3m 范围内炉内物的爆破拆除 1 此段范围内炉壁上安装有大量的热风管、卧 式冷却水箱及耐火砖，炉内还悬留有炉瘤。为使内 万方数据 爆破 妻竺竺2 下坠，必须将水箱进出管路与炉皮的连接 4安全技术措施 彻底割断； ’’⋯。。⋯ 2 在 l Om 平台、 1 8m 平台处，依3 ．1 节中 的爆破方案逐偿开设爆破窗口并由上而下逐层实施 爆破．使内容物逐层下坠至炉底。 33 炉底残铁及耐火砖层的爆破拆除 据建设方提供的分析资料，经长期使用后，炉底 耐火砖层局部已烧蚀至第5 ～6 层耐火砖层界面处， 且底部呈锅底形；停炉后虽经放掉部份残铁，但锅底 状的炉内仍遗留有3 0 0 ～4 0 0t 残铁固结在炉底。 因此爆破位置选定在炉底第5 层碳砖处。 1 从炉底第2 层碳砖处，割去炉皮和立式水箱． 沿周向每隔9 0 。均布，开设Im lm 窗口4 个，然 后．钻凿水平孔 略偏上 深约3n 1 ，采用扩壶爆破 法，最终使每个孔能装人1 2 ～1 5k g 炸药，略加堵塞 后采用毫秒延期网路沿周向逐孔起爆，将炉底彻底 翻个，使残铁层破碎、耐火砖松动； 2 本次爆破作业时由 2 3n 、处掉落下来的耐 火砖层覆盖在残铁层上面，这样有助于残铁层破碎 均匀，又能有效防止残铁小块在大药量爆破时上冲 甚至从炉顶飞出； 3 由于炉底残铁和耐火砖相交处温度达4 0 0 ℃．必须对炮孔进行强制降温，扩壶用的药量从1 0 0 g 起逐次加倍进行直至扩至所需的容积。 3 ．4 开设炉底出渣口 在炉子南侧 靠铁路处 和北侧两个方向从 50 2n 1 起开设3 m 3 m 的出渣口，割去炉皮和 立式水箱，然后从此处将上述爆破的残渣、残铁通过 运输传送带运至火车车皮内。 3 ．5 炮孔温度的测量及模拟药包试验 针对炉内爆破作业高温问题，为确保安全，每个 工序爆破作业之后均需进行炮孔温度的测量及进行 注水冷却。如经冷却后孔壁温度尚不能降至8 0 ℃ 以下而工期紧张必须进行爆破作业时，要进行下述 模拟试验 1 模拟药包内不装任何爆炸物品。仅将测温探 头装入。模拟药包装入炮7 L 位置后，测定模拟药包 内的时间．温度曲线； 2 模拟药包内仅装填起爆雷管，装入炮孔位置， 测量雷管不起爆的最大时问问隔，上述试验应平行 进行2 3 次； 3 根据上述模拟试验的结果，确定药包的防热 措施和规定许可装药时间。许可装药时问不应超过 2 项试验时间的1 ／3 ，以绝对保证作业安全。 1 所有炮孔成型后，必须注水冷却，经温度测量 之后，如孔壁温度超过8 0 ℃，必须进行模拟药包试 验，从而确定药包的防热措施和规定许可装药时间； 2 凡与炉壁接触的起爆网路一律采取隔热措 施，防止网路受热熔化或早爆； 3 根据钢铁厂内的环境，起爆网路不得采用电 雷管起爆，亦不宜采用导火索起爆，选用非电导爆系 统网路； 4 扩壶作业时必须待孔壁温度下降到许可值以 后再行下一次扩壶作业，期问应不断地用水冷却和 测量孔壁温度； 5 每次爆破作业时，根据许可装药时间和炮孔 数量，合理安排人员，统一指挥，事先选择好撤离的 途径和次序；一旦规定时间到，不管装药工作完成与 否，一声令下，依次按规定的次序和途径撤至炉下安 全处隐蔽； 6 每次爆破作业之后，必须经过规定的时闽后 方可上炉检查，并确认无哑炮后方可进行其它作业。 5 爆破设计及施工 卜3 1 综上所述，本次高炉大修爆破拆除的形式主要 有2 种炉壁附着物 包括耐火砖、冷却水箱、炉瘤 等 的爆破震落及炉底残铁 包括炉渣 的爆破解体； 由于待爆体温度高，决定了装药时间短 从装药、连 线至撤离、起爆不得超过3m j n ，药包的绝热措施 必须强化从而使药包的体积增加；因此设计方案带 有下述特点 】 药包的数量应尽可能地少，故须采用相对集 中的大药包形式； 2 由于作业时间短，无法采用常规的炮孔装药、 堵塞的方法；而且有炉皮起保护屏障。炸药用量可适 当增大； 3 从施工组织上必须周密计划、分工到位，并按 设计的装药次序及撤离次序依次进行，并事先进行 模拟演习，从而确保在规定的时间内完成装填、撤离 及起爆工作。 5 ．1 炉壁附着物的爆破拆除 附着物的爆破震落，药量计算方式有2 种 第一种采用水玲爆炸管形式，炸药用量为 Ⅱ～o ．1 一昙 Q c 等 _ 一三 3 J‘ 式中Q 为硝铵炸药类似物，k g ；c 为爆破系数 2 万方数据 第2 0 卷第3 期刘文广等宝钢集团公司7 5 0 高炉爆破拆除 ～3 ；“为炉瘤厚度，m 。 第二种以附着物的体积容量来决定炸药用量 0 C V 式中Q 为硝铵炸药类似物，奴；C 为爆破系数 1 ～3 ，取c 15 ；V 为内容物体积，m 3 。 本工程采用集中药包，故采用后一种公式计算 炸药用量，假设附着物的厚度为O5r n ，药包的间 距、排距均为2n 、，则Q 3k 。 由于在同一水平面上沿高炉周向需布设8 ～1 2 个药包，在装药时间允许的前提下，每次可起爆5 ～ 6 个药包；为充分利用爆破震动的能量，每个药包的 起爆时间相隔0 ～0 ．1 5s ，使爆破震动的能量有所迭 加，从而改善爆破削弱的效果。 5 ．2 炉底残铁的爆破解体 炉底残铁及残渣的厚度在1 ．5 ～25m 内变 化，由于炉内温度高、残铁硬度大，无法在炉内钻垂 直孔进行爆破劈裂，因此，采用在残铁下部掏孔形成 药壶，再行采用类似药壶爆破法将残铁顶起并撕裂。 在耐火砖层中的扩壶作业从O ．1k 起逐次加倍至 扩到所需容积为止，药壶药量的计算采用体积计算 法[ 1 ] Q C V 式中Q 为R D x 炸药当量，k g ；c 为爆破系数 10 ～l2k g ／m 3 ，取c 1 ．2k g ／m 3 ；V 为待裂解的残 铁体积，m s 。 炉底残铁近似看作直径6m 的半球体，经计 算Q 6 78 妇。 故需约6 78k g R D x 当量 ，换算成乳化炸药 约7 8 ．7k g 换算系数1 1 ．1 6 。将上述药量分为2 个药包，则每个药包的药量约4 0k g 左右。 上述的药量计算是十分粗略的，结合该J ‘7 5 0 高炉中修．I 。、2 8 小高炉的爆破拆除，以及宝钢l 8 高炉 42 0 0m 3 大修爆破拆除的经验，根据爆破现 场环境条件稍作调整。 6 爆破作业的效果及体积 经过6 个昼夜的艰苦作业，顺利、安仝地完成了 7 5 0 高炉炉内物的爆破拆除，这充分表明 1 在炉内温度高，大修工期紧的前提下．上述设 计方案总体上是合理的，亦是行之有效的； 2 爆破作业的效果比预计的要好，主要是残铁 解体的块度比设想的要小，最大块度在5t 左右，这 对清渣十分有利，加快了残骸外运的进度，并免去了 二次破碎作业； 3 炉内物的爆破解体作业带有很大的经验性， 尤其是炸药用量的影响因素很多，应根据工况＆环 境不断予以调整。 参考文献 [ 1 j 日本工业火药胁会新癸破八h7 。 日文版 [ M ] ．1 9 5 9 ， [ 2 ]程才林．7 5 0 高炉大修爆破拆除设计方案盈施工组织 [ R ] 2 0 0 1 ． [ 3 ]北京科技大学宝钢残铁爆破科研组残铁劈裂爆破小 规模工业 爆破 试验总结报告[ R j2 0 0 2 万方数据