CO2致裂爆破技术在欧冶炉上的应用

【摘  要】欧冶炉由于工艺原燃料条件的特点，造成煤气上升管内壁和竖炉壁内物料粘接堵塞气流通道，对欧冶炉的生产顺行产生严重影响。堵塞部位清理结料必须进行炉体开孔作业，采用人工手持工具进行，作业现场温度且伴随着煤气泄露和瞬间爆燃，作业安全风险极高，并且整个作业过程时间无法受控，作业效率很低。本文介绍了通过使用CO2致裂器爆破新技术，安全高效的处理了欧冶炉上述难题。

【关键词】欧冶炉;CO2致裂器;结料清堵处理方法

熔融还原是一种发展中的新炼铁技术，八钢目前的一座欧冶炉是从从COREX工艺优化进步而形成，由于环保、污染物排放少、煤气发生量大，物料适应性强，成本低，可处理城市废物垃圾等特有工艺特点受到许多国家的重视和关注。

八钢目前的欧冶炉由于工艺、原燃料条件的特点，在运行中频繁出现煤气上升管在气化炉出口部位内壁结料堵塞煤气流通道;和在竖炉内壁粘结物料影响竖炉还原工况，对欧冶炉的生产顺行产生严重影响。

传统的堵塞或结料部位清理结料必须长时间停产休风进行，炉体开孔作业，采用人工手持工具进行，作业现场温度高且伴随着煤气泄露和瞬间可能爆燃的安全作业风险，并且整个作业过程中，作业进度时间无法受控，作业效率很低。

针对上述难题，我单位专业技术人员积极搜索国内外相关信息，提出借鉴矿山和公路建设等行业领域近几年使用的CO2致裂器爆破新技术来解决欧冶炉遇到的堵塞处理难题。

一、二氧化碳致裂器结构和工作原理介绍

1、二氧化碳致裂器（以下简称致裂器）属于物理爆破设备，是利用液态二氧化碳受热气化膨胀，快速释放高压气体产生破断力清理堵塞的高温物料，解决了以往用炸药爆破清堵作业中破坏性大、危险性高及使用手续复等难点，并且二氧化碳本身具有抑制火焰的效果，为欧冶清堵爆破作业提供可靠保证，广泛适用于煤矿、非煤矿山和各种需要爆破的领域，在欧冶炉上是首次使用。

致裂器是根据煤矿行业标准设计而成，具有安全性高、可靠性高、爆破能量可控、可重复使用、操作维护简单等多種优点。

2、二氧化碳致裂器型号如图1所示，其系列产品见表1所示：

3、二氧化碳致裂器结构原理：

致裂器由起爆头、加热装置、主管、泄能片、密封垫、泄能头等六部分组成，如图2

4、工作原理：

二氧化碳在低于31℃且达到一定压力时态存在，而超过31℃时开始气化，且随温度的变化压力也不断变化。利用这一特点，在致裂器主管内充装液态二氧化碳，使用发爆器快速加热装置，液态二氧化碳瞬间气化膨胀并产生高压，当压力达到爆破片极限强度（可设定压力）时，定压泄能片破断，高压气体从泄能头释放，作用在煤（岩）体上，从而达到爆破的目的。

二、CO2致裂器处理欧冶炉堵塞技术介绍

1、设备、工艺技术人员研究炉体结构图纸，分析易发生堵塞部位，从而确定炉体CO2致裂器爆破孔的安装位置;

2、利用定修时间，在易结料堵塞的煤气上升管外壁和竖炉炉壁上预制清堵孔;具体作业方法：

2.1、在预先确定的开孔位置，用高强度合金磁力钻（也可用氧割或碳弧气刨）在煤气上升管壁和竖炉炉壳上形成一个直径85mm的孔;

2.2、用磁力水钻在开孔部位继续对炉壁内侧的耐材开孔，形成一个直径80mm的贯穿炉壳的通孔，作业完成后立即用隔热岩棉堵塞空洞;

2.3、加装φ76*6mm的内衬保护管，伸入炉体部分超过耐材20mm，炉壳外预留120mm，内衬保护管外壁和煤气上升管壁，竖炉炉壁可靠焊接;内衬保护管外侧焊接预留孔洞法兰和闷板，内孔堵塞隔热岩棉，做好法兰和闷板见得密封（耐高温450℃，耐压0.5MPa）， CO2致裂器爆破作业预留孔洞制作完成;

3、和专业CO2致裂器爆破单位技术人员制定清堵爆破作业方案，进行爆破当量计算，选择合适的CO2致裂器（直径小于60 mm），确定插入炉体的深度和释能口的方向;

4、制定安全方案，现场警戒，进行CO2致裂器爆破清堵作业，CO2致裂器插入孔洞前，表面要包裹隔热岩棉，避免高温自爆。

经过实践， CO2致裂器爆破新技术，可以安全、高效的解决欧冶炉特殊工况下（超高温、煤气、作业空间受限、人员无法靠近作业），各类管道和炉壁内侧结料、堵塞问题的清堵处理。

参考文献

[1] 《二氧化碳致列器研制与应用》，2015.08 煤炭技术第34卷08期 黄园月、尹岚岚、倪昊

[2]《COREX竖炉炉料黏结的机理研究和影响原因分析》，2011.06 宝钢技术第6期 许法海、郭丽、张志浩

[3] 《COREX竖炉清空工艺研究》，2015.06 新技术新工艺 第6期 钟声、刘建东

作者简介：牛斌，男，汉，1972，05，25，东北大学机械工程专业，研究生学历，冶金机械高级工程师。现在新疆八钢炼铁分公司欧冶炉任设备管理主任工程师。长期从事大型炼铁工艺设备的管理和维护。