高温热凝结构爆破处理方法的探讨.pdf

3 4 爆破器材E x p ] o e i v eM a t e r i a l s 第3 8 卷第5 期 高温热凝结构爆破处理方法的探讨。 朱朝祥吴岩蔡伟杨建军 南京同大爆破工程有限公司 江苏南京。2 1 0 0 0 7 [ 摘要] 某炼铁厂高炉在生产过程中产生炉瘤，且有厚度逐渐增厚、范围进一步扩大之势，造成高炉有效容积减 少、炉况恶化，制约了高炉的生产能力，影响其正常生产。通过近年来对该公司高炉内部积瘤的爆破施工，总结了 处理高温炉瘤的多种方法，并进行了对比，提出了同类工程施工可行的施工方案，为类似工程提供了借鉴。 [ 关键词】爆破炉瘤高温热凝结构高炉 [ 分类号] T D 2 3 5 ．4 1 引言 南京钢铁集团联合公司炼铁厂共有多座炼铁高 炉，在生产过程中产生大量高温热凝结构，又称炉瘤 积瘤 ，如不经处理会逐步增厚，影响正常生产。 据厂方不完全统计，积瘤不除每座高炉日减少铁水 产量8 0t ，经济损失很大。积瘤一般集中于炉身上 部和底部。炉身上部积瘤呈环绕炉身内部一周分 布，厚度6 0 一1 0 0c m ，高度2 0 0 2 5 0c m 。炉身底部 积瘤主要呈堆状分布，厚度1 0 0 2 0 0e m 。炉瘤的 主要成分是铁水残渣、S i C 、屿0 3 、C 和少量其它杂 质。炉瘤残渣硬度较大、粘结力也较大，加上炉内温 度动辄达1 0 0 0 ℃，清除难度极大。笔者从2 0 0 3 年 至今每年都对该厂多座高炉内部炉瘤采用不同方法 进行多次清除。现根据近年来施工经验将炉瘤清除 方式进行探讨。 目前国内钢铁冶金行业高炉积瘤现象较为普 遍，由于冶炼工艺自身限制，短期内处理炉内积瘤的 手段不多，仅限于采用爆破法。马鞍山钢铁研究院 与上海宝钢集团曾经采用过裸露药包滑竿爆破法， 又称“溜炮”，在特定的积瘤部位取得了不错的效 果。对于胶结强度高的炉瘤，经过多次爆破也不能 彻底清除。于是，国内又有人采用了高温氧割烧孔 的钻孔爆破法，炉瘤清除效果有了显著的改善。爆 破法处理炉瘤受炉瘤性质、环境、工期等多种因素制 约，本文通过详细的对比，以解决实际工作中遇到的 难题。 2 裸露药包爆破法 裸露药包滑竿爆破的主要原理为通过炸药爆炸 产生的爆炸产物冲击炉瘤，爆炸产生冲击波，冲击波 强度超过炉渣间和炉渣与炉壁间的粘结强度，此时 炉瘤发生破坏。通过多次爆破逐步将炉瘤与炉壁分 开并从炉壁剥离脱落。 2 ．1 施工工艺 滑竿爆破的特点是施工简便，对炉体内温度无 太多限制，炉温8 0 0 1 0 0 0 。C 均能进行施工，无须提 前停炉降温。施工时将进料口打开，预留放置滑竿 的窗口，将滑竿药包预先制作好，药包采用导火索及 火雷管引爆。药包进入炉膛时点燃导火索，靠药包 自重沿滑竿下滑，溜至炉瘤部位时起爆，施工示意图 见图l 。 图1 滑竿爆破示意图 2 ．2 药包参数 滑竿爆破实质为裸露药包爆破，2 0 0 3 年至2 0 0 5 年对l 、2 、3 号炉进行多次滑竿爆破。实际施工中， 第一次药包质量为2 ．5k g ，此后药量逐步增加，用 4 ．0 k g 药包爆破至第5 次时，炉瘤6 0 ％从炉壁剥落。 2 ．3 施工要点 药包需进行耐高温处理，在药包外围包裹耐高 温石棉布。导火索预留长度应根据进料口至炉瘤部 位的滑竿长度计算，使导火索燃烧时间略大于从进 料口至炉瘤滑行时间。药包下滑速度1 0m ／s ，可通 过调节滑竿垂直度来调整滑速。经多次测算验证滑 收稿日期2 0 0 9 - 0 1 4 7 作者简介朱朝祥 1 9 7 8 一 ，男。工程师，主要研究方向土石方爆破和拆除爆破。E - n m l l e o u m s a I I I l 0 1 6 3 ．啪 万方数据 2 0 0 9 年1 0 月高温热凝结构爆破处理方法的探讨朱朝样等 3 5 竿垂直角度为4 5 0 时能获得此滑速。经过试验后的 滑速，要保证药包沿滑竿滑至炉瘤处期间药包不早 爆。同时导火索不宜过长，防止药包没有引爆的情 况下，炉膛内高温将炸药熔化而失效。一般要进行 多次爆破方能将炉瘤清除，第一次爆破后，应根据目 测爆破情况适当增加药包药量。 这种爆破方法的优点是施工简便易操作，受炉 膛高温影响小，施工时间短。缺点是风险较大，上海 曾出现过伤 亡 人事故，另外爆破冲击波大，爆破 噪音大，不能一次清除需进行多次爆破。 3 炉底炉渣烧孔爆破法 氧割烧孔爆破实质是钻孔爆破，由于爆破介质 为坚硬的炉瘤，采用普通钻机无法获得满足需要的 炮孔，只能采用高温氧割烧孔的方法。这种爆破方 法大多用于炉底大量积瘤的清除，炉身积瘤也可用。 3 ．1 施工工艺 将炉底铁皮割出一个2 m 2 m 的进出通道，使 用高温氧割枪在炉瘤部位烧水平孔。因炉底积瘤厚 度一般在1 ．0 2 ．0m ，水平孔间距1 ．5 m 左右，最小 抵抗线取1 ．5m 。烧孔时孔口应稍微向下倾斜，便 于烧出的铁渣流出。施工模式见爆破示意图2 。 图2 氧剖烧孔爆破示意图 3 ．2 爆破参数 炮眼直径d 5 0 r a m ；炮眼深度L 2 ／3 0 “ ，矿为 炉瘤厚度，水平方向厚3m ；最小抵抗线I V 2 5 d 1 ．2 5 m ；炮眼水平间距口 1 ．0 I V 1 ．5 m ；炮孔排距 b 0 ．7 I V 0 ．9 m 。 p ‰￡彤1 2 】 式中Q 单孔装药量，k g ； K 单位体积炸药消耗量，k g ／m 3 ，取1 ．0 k g ／m 3 ； 口炮孔间距，c m ； 三炮孔长度，m ； 形最小抵抗线，m 。 以南钢炼铁厂3 号炉炉底积瘤爆破为例，积瘤 厚2m ，面积3 m 2 m 。单孔药量为Q 1 ．0 1 ．5 2 ．0 1 ．5 4 ．5 k g ，共5 个孔，上层两个，下层三个， 总药量2 2 ．5k g 。 3 ．3 爆破效果 2 0 0 4 年至2 0 0 7 年对3 号炉炉底积瘤实施了多 次爆破，每次使用雷管1 0 发，炸药2 2 ．5k g ，爆破后 炉瘤破碎效果理想，经风镐氧割处理全部清除。爆 破时因通道口防护措施不力导致飞溅铁渣损坏了附 近办公室的若干块玻璃。这种爆破方法的优点是炉 瘤处理较为彻底，缺点是工期长，既要打开炉壁进入 炉膛施工，又要进行氧割烧孔，一般工期在7 1 0 d 。 施工时间整个高炉处于停产状态，对生产影响大。 4 炉体炉渣拓深冷却孔爆破法 随着冶炼工艺的改进，高炉冷却系统由传统的 氮气冷却改为水循环冷却，南钢炼铁厂5 号炉就是 2 0 0 7 年投产的一座新型高炉，运行一年后内部积瘤 厚度达1 ．5m 。5 号炉炉身按照排距6 0c m ，间距 1 0 0c m 有若干冷却孔，冷却孔规格为2 0 c m 2 0 c m 。 经过研究，决定采用拓深冷却孔爆破法，即取出冷却 装置利用冷却孔穿孔至积瘤内部，装药爆破，爆破示 意图见图3 。 a 爆破部位放大图； b 药包形状示意图 图3 冷却孔爆破示意图 单位锄 4 ．1 施工工艺 在炉身外侧根据对积瘤部位进行定位，打开积 瘤部位的冷却孔，取掉耐火砖。用专用的设备在炉 瘤内部烧出同冷却孔规格相同的药孔，药孔深度控 制在使药包位于炉瘤厚度的2 ／3 处。炉壁厚1 0 0 c m ，炉瘤厚1 5 0c m ，药孔深度为2 0 0c m 。制作好抗 高温药包，对药孔进行冲水降温，通过红外测温仪测 量孔内温度，当温度在8 0 ℃左右时开始装填药包， 迅速使用耐高温炮泥填塞，人员撤离，采用高压脉冲 起爆器起爆。整个过程持续不超过4r a i n 。 4 ．2 爆破参数 炮孔直径币f f i 2 0 c m ；炮孔间距口 l m ；炮孔排 距6 0 ．6 m ；药孔深度工 B 2 ／3 炉瘤厚，炉瘤厚 1 5 0c m ；其中，B 为积瘤处炉身壁厚，1 0 0 c m ；布孔方 式梅花型布孔，布孔为两排。 Q C [ 2 B ／3 0 ．1 ] 3 3 ．0 2 1 ．5 ／3 0 ．1 3 2 ．2 k g ‘’】 万方数据 3 6 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s第3 8 卷第5 期 式中卜单孔药量，k g ； c - ．曝破系数，取3 ； B 栌瘤厚度，m 。 实际施工中为了确保将炉瘤炸掉，药包质量为 3 ．0k g 。 4 ．3 装药结构 将炸药外包裹隔热石棉捆绑在一根2 ．0m 长的 木棍上，便于向孔内装填。药包外围包裹双层石棉 布。雷管脚线均用隔热P V C 管 耐高温1 6 0 ℃ 石 棉布包好。装药时手持木棍迅速塞进炮孔中，采用 隔热炮泥堵塞并用炮棍迅速捣实，装药结构如图4 。 瘤 图4 装药结构图 单位锄 5 爆破安全 炉瘤爆破中主要爆破危害是爆破飞溅物、爆炸 冲击波以及早爆等。 5 ．1 爆破飞溅物控制 滑竿爆破基本不会产生飞溅物，但爆炸空气冲 击波较强烈。采用氧割烧孔爆破和冷却孔辅助爆破 时会产生少量飞溅物，其防护措施在炉壁开口处， 无论是进料口或出铁口，悬挂双层钢丝胶质皮带，就 可以完全把飞散物挡在炉膛内，达到防护目的【3 】。 5 ．2 爆破冲击波的控制 对于滑竿爆破必须对炉身开口部位进行挂双层 胶质皮带防护。对于烧孔爆破必须加强堵塞，并在 孔口前5 0 c m 处挂胶质皮带【‘】，以减弱冲击波强度。 5 ．3 早爆的预防 高炉炉瘤属高温热凝结构，不停炉情况下温度 高达1 0 0 0 ℃，停炉后短时间内也不能降到药包允许 的8 0 ℃。爆破时一定做好孔内降温及药包耐高温 处理，并做耐高温实验，预防炸药早爆。通常采用高 压水枪冲水降温法，特殊条件下可以充氮气。冲水 降温时施工人员禁止面对炮孔，防止高温水蒸气烫 伤。降温的同时，使用红外测温仪测量孔内温度，如 在8 0 ℃能保持2m i n 方可开始装填炸药，才能有效 预防早爆。另外，爆破前应先做隔热试验，将雷管用 石棉严密包裹放人炮孔内，如果雷管在5m i n 内仍 未自爆则为合格。否则应加厚石棉包裹，再做实 验‘5 1 。 6 结束语 通过笔者多次对高温炉瘤的处理，发现滑竿爆 破处理的效果较差，而且随着2 0 0 8 年6 月导火索的 停止使用，这种爆破方法在以后的施工中已不具备 实用性。在炉瘤部位使用氧割烧孔爆破效果虽然较 为理想，但是施工人员要进入炉膛内施工，必须等待 炉膛内温度降到一定程度，需要较长的时间，对高炉 生产影响大⋯，上海宝钢集团即用此法。 拓深冷却孔爆破法是目前最为理想的施工方 法，不但停炉时间短，而且炉瘤清除效果良好。甚至 在没有冷却孔可以利用的高炉中，也可以通过在炉 瘤部位割开炉身铁皮，使用钻机钻孔进行爆破。南 钢5 号高炉施工中，从停炉爆破到恢复生产不到1 2 h ，缩短了工期，提高了经济效益。在今后类似工程 施工中推荐拓深冷却孔爆破法施工。 参考文献 [ 1 ] 于亚伦．工程爆破理论与技术[ M ] ．北京冶金工业出 版社，2 0 0 7 ．3 9 0 - 4 1 9 ． [ 2 ] 戴国峙．爆破技术在宝钢一号高炉大修中的应用[ J ] ． 爆破，1 9 9 7 ，1 4 1 3 2 ． 【3 ] 刘殿中．工程爆破实用手册[ M ] ．北京冶金工业出版 社，1 9 9 9 ．5 9 9 ． [ 4 ] 汪旭光．中国典型爆破工程与技术[ M ] ．北京冶金工 业出版社，2 0 0 6 ．1 0 7 4 ． [ 5 ] G B 6 7 2 2 - 2 0 0 3 ，爆破安全规程I S ] ． T h eD i s c u s s i o no fI 玎g hT e m p e r a t u r eC o a g u l u mP r o c e s s i n gM e t h o db yD e m o l i t i o n Z H UC h a o x l a n g ，W UY a h ，C A ／W e i ，Y A N GJ i a n j u n N a n j i n gT o n g D aB l a s t i n gE n g i n e c r l n gC o ．，L t d ． J i a n g s uN a n j l n g ，2 1 0 X Y 7 [ A B S T R A C T ] I r o n w o r k sb l a s tf u r n a c ep r o d u c e st h ea c c r e t i o n si nt h ep r o d u c t i o np r o c e s s ，a n dh a sp o t e n t i a lo fs r a d u a l l y t h i c k e n i n ga n df u r t h e re x p a n d e ds c o p e ，w h i c hc a u s e 8t h eb l a s tf u r n a c ed i s c h a r g e a b l ec a p a c i t yt or e d u c e ，t h ef i l m a c ee o n d i - t i o n st ow o r s e n ，a n dh a sr e s t r i c t e dt h ep r o d u c t i v i t yo fb l a s tf u r n a c e ，a n da f f e c t e dt h er e g u l e rp r o d u c t i o n ．T h eb l a s t i n g p r o - j e c t so fb l a s tf u r n a c ea c c r e t i o n si nt h i sc o m p a n yt h r o u g h o u tt h er e c e n ty e a r sa r es t u d i e d ，m a n yk i n d so fp r o c e s s i n gh i g ht e m - p e m t u r ea c c r e t i o n sm e t h o d sa r es u m m a I i z e d ，a n dt h ew o r k a b l ec o n s t r u c t i o ns c h e m eo fs i m i l a rp r o j e c ti sp r o p o s e db yc o m - p a r e da n a l y s i s ，s e r v i n ga sa r e f e r e n c ef o rs i m i l a rp r o j e c t s ． [ K E YW O R D S 】d e m o l i t i o n ，a c c r e t i o n s ，I f i i s ht e m p e r a t u r ec c 咀g l l l 哪，b l a s tf u r n a c e 万方数据