【技術文摘】論設備維護和安全穩(wěn)定運行在高爐生產(chǎn)中的重要作用

來源：市場資訊

（來源：中國煉鐵網(wǎng)）

王效東

摘 要：高爐煉鐵生產(chǎn)工序是由大量大型復雜的設備、眾多工序匯成的一道生產(chǎn)工序。高爐本體就是一個巨大的設備。維護好這些設備，不僅可以減少高爐波動，保持高爐長期穩(wěn)定運行，還將會大大降低污染物的排放，降低原燃料的消耗，對環(huán)保也會做出巨大的貢獻。減少故障停風，也會避免安全事故的發(fā)生。充分運用現(xiàn)代通信技術和大數(shù)據(jù)技術，完善高爐波動的各項報警功能，將會使操作者及早地發(fā)現(xiàn)不正常現(xiàn)象，及時采取措施進行處理?；蛘呃矛F(xiàn)代人工智能技術，實現(xiàn)高爐設備管理智能化，將會使高爐運行更加穩(wěn)定。

關鍵字：設備管理維護 智能化管理 高爐穩(wěn)定

鋼鐵在國民經(jīng)濟中占有非常重要的地位。隨著煉鐵技術裝備的現(xiàn)代化、大型化、自動化，冶金工業(yè)的科研發(fā)現(xiàn)和技術創(chuàng)新，以及信息技術的應用，使鋼鐵工業(yè)科學技術實現(xiàn)了歷史性的巨大跨越。生產(chǎn)技術指標不斷改善。但是殘酷的市場競爭和某些鋼鐵企業(yè)的經(jīng)營管理者對利潤無底線的最大化的追求弱化甚至忽視了管理的科學性，導致嚴重事故的發(fā)生，不僅造成重大經(jīng)濟損失，而且對安全和環(huán)保都造成嚴重影響。

高爐煉鐵技術發(fā)展到當前的水平，事故積累起來的經(jīng)驗教訓在高爐煉鐵技術水平的提升上起到了重要作用。從挫折中學習，減少直至杜絕事故的發(fā)生將是不斷提升高爐煉鐵技術水平、安全管理水平、環(huán)保工作水平的主要途徑之一。

高爐冶煉過程的決定因素（注1）

1.原燃料特性和供應水平

2.高爐技術裝備完善程度和技術水平

3.高爐操作制度的合理化與優(yōu)化

4.操作人員的專業(yè)技術水平

其中“高爐技術裝備完善程度和技術水平”是高爐冶煉過程的決定因素之一

高爐本質上是一種豎爐反應器。高爐與一般豎爐反應器的區(qū)別在于，其內(nèi)部是逆向運動的高溫、高壓下相互反應的物質流和能量流。豎爐要求能經(jīng)受高溫、高壓液態(tài)渣鐵和煤氣流的物理、化學侵蝕。如果高爐不能承受這些侵蝕，就會發(fā)生事故。為使高爐實現(xiàn)穩(wěn)定均衡生產(chǎn)，對物質流和能量流必須進行準確地計量和調(diào)控，這涉及物料的稱量設備，裝料設備，布料設備，壓力控制裝備。這些設備必須能夠對爐料在爐內(nèi)分布及時掌握并有效地加以控制。對高爐液態(tài)渣鐵產(chǎn)出物的排放，要有保證安全的設施。對高爐爐頂排出的煤氣，必須裝備確保安全的凈化和利用手段。為了保證高爐本體安全有序運行，除高爐主體設備外還要配備一系列輔助設施。

高爐裝備完善程度和技術水平的不斷提升，使事故發(fā)生率大幅度降低。

今天，世界上已有5000m以上的高爐數(shù)十座，單座日產(chǎn)鐵超過 12000噸。高爐裝備水平現(xiàn)在已進入一個新時代。20世紀80年代，一代壽命10 年以上的高爐就算長壽。進入21 世紀，許多大型高爐一代爐齡不中修的壽命超過了15 年，有的超過20年。高爐設備的作業(yè)率大幅度提升，不少大型煉鐵廠的高爐作業(yè)率達到了98%～99%。這不僅僅是生產(chǎn)效率的提高，也大大防止了安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，減少了排放，提高了環(huán)保水平。

這些都是科學技術的進步對鋼鐵工業(yè)做出的貢獻。

裝備質量和科技含量的提升也意味著設備成本的增加。這就導致一些企業(yè)為了控制設備成本仍然沿用陳舊的設備，致使無法滿足生產(chǎn)節(jié)奏的要求，導致生產(chǎn)事故頻發(fā)。

嚴重的高爐生產(chǎn)事故都是逐漸演變的。但是起因往往是設備發(fā)生故障，影響了高爐的正常冶煉秩序，高爐管理和操作者又沒能及時關注，采取措施滯后，或力度不夠，導致影響加重，最終演化成技術操作事故，導致爐況波動甚至失常。

高爐緊急停水，鼓風機突然停風，高爐緊急停電是對高爐危害最大的事故。處理不好會造成嚴重后果，并引發(fā)人身傷害的安全事故和環(huán)境污染事故。

下面通過幾個案例看設備完善和安全穩(wěn)定運行在高爐生產(chǎn)中的重要作用。

案例一

鄂鋼煉鐵廠高爐停電斷水事故注2

2009年12月2日中班19:06左右，因城際鐵路施工觸動了鄂州一供電的電纜，導致鄂鋼一總降停電，能源動力廠循環(huán)泵站電源跳閘，煉鐵廠1號高爐 （544m）、2號高爐（620m）、3號高爐（380m3）突然斷水，停水時間約10min。雖然各高爐先后緊急休風，但3座高爐的風口小套全部燒壞，還燒壞2個風口中套和1個熱風閥閥芯，1~3號高爐分別休風382min、505min、1703min 更換處理燒壞的冷卻設備。

這次事故造成直接經(jīng)濟損失60多萬元，間接經(jīng)濟損失僅鐵廠就達500多萬元。煉鋼工序處于半停產(chǎn)狀態(tài)。軋鋼系統(tǒng)則因缺高爐煤氣幾乎全部停產(chǎn)。

停水是高爐生產(chǎn)的重大設備事故，它會影響冷卻系統(tǒng)的正常工作乃至縮短高爐的壽命。這起事故的慘痛教訓之一就是三座高爐的冷卻水系統(tǒng)沒有低壓報警功能。高爐供水系統(tǒng)的重要性不言而喻，設置報警功能是必須的，沒有儀表監(jiān)測作為保障，依靠人工很難做到及時發(fā)現(xiàn)風口斷水現(xiàn)象。

案例二

冀東某廠五號高爐爆炸事故注3

2006年3月30日，冀東某鋼鐵公司煉鐵廠5號高爐，（450立方米）發(fā)生了爆炸事故，造成爐頂設備嚴重損壞和人員傷亡，高爐被迫停產(chǎn)。

這次事故的起因是高爐懸料時間過長，爐頂溫度超過了布袋除塵的要求，采用打水進行冷卻的措施。該高爐的爐頂打水裝置簡陋，出水不是霧化狀態(tài)，而是直接將水打到爐內(nèi)落在料面上。打水量又過大，使過量的水存在爐料中。當崩料發(fā)生時，爐料驟然下降到高溫區(qū)發(fā)生水煤氣反應，煤氣體積急劇膨脹，最終引起爆炸。

這起事故的教訓之一就是爐頂打水裝置簡陋，降溫水沒有形成霧化狀態(tài)，不僅不能很好地發(fā)揮降溫作用，用水量還大，效率低。而且無法及時蒸發(fā)變成蒸汽隨煤氣排出。目前有的高爐仍在使用簡陋的爐頂打水裝置，這是很大的安全隱患，必須加以整改。

案例三

梅山鐵廠二號高爐爐殼崩裂事故注4

梅山二號高爐（1060立方米）于1971年5月17日投產(chǎn)，該高爐爐殼采用16Mn鋼板，在1978年3至4月中修時曾更換爐身中下部，使用從日本進口的SM 41B鋼板，爐殼厚度由25毫米改為30毫米。1981年爐身中下爐殼裂紋多，漏煤氣嚴重，又焊補了三塊材質為Q235的鋼板，焊補鋼板的面積為50平方米。經(jīng)以上處理后，爐殼開裂狀況并未好轉，高爐經(jīng)常被迫休風焊補爐殼。1982年2月12日，爐殼突然崩裂，高爐被迫休風檢修，損失產(chǎn)量25000噸。

此次事故原因，是對這樣老化的爐體狀況及其潛在危險重視程度不夠。從爐殼崩裂的裂縫看，橫向裂紋多在焊補爐殼與原爐殼的焊縫處。在生產(chǎn)中當高爐內(nèi)的壓力超過爐殼本身和焊縫所能承受的壓力時，造成了爐殼的開裂。

從以上事故案例中可以看出，導致事故最終發(fā)生的都是設備使用維護不到位，或設備功能不健全。從而可以看出，設備功能的健全和安全穩(wěn)定運行對高爐安全穩(wěn)定運行的重要意義。

古人云：工欲善其事，必先利其器。確保設備安全、精準、穩(wěn)定運行是高爐穩(wěn)定運行的基礎。

完善設備功能，加強設備的日常維護，定期進行檢修，規(guī)范化操作，避免設備突發(fā)故障，確保設備安全、精準、穩(wěn)定運行有效措施。

完善設備功能。

案例一中提到，冷卻水系統(tǒng)沒有低壓報警功能，是冷卻水系統(tǒng)功能嚴重缺失的典型表現(xiàn)。就是這么一個功能的缺失，使得崗位人員不能及時發(fā)現(xiàn)水壓的變化，最終演化成重大生產(chǎn)事故的發(fā)生。

有的情況是設備本身具有某種功能，由于長時間沒有發(fā)生作用而被忽視，導致功能失靈。所以必須定期對設備的功能進行檢查，出現(xiàn)問題及時修復。

還有的情況是設備整體發(fā)生故障，導致某種功能失靈，急于恢復生產(chǎn)，只把不影響生產(chǎn)的主要功能進行了恢復，舍去了事故預警功能，這是不可取的。這些做法一旦遇見需要報警功能發(fā)揮作用的情況而不能發(fā)揮，就必然會導致事故的發(fā)生。如果確實無法恢復，要有臨時補救措施，比如加強去現(xiàn)場巡回檢查。同時要積極采購備件，安排計劃檢修進行更換。切不可長時間執(zhí)行臨時措施。

加強設備的日常維護。

為了保證設備各種功能的正常發(fā)揮，必須加強設備的日常維護。加強設備的日常維護，可以確保設備使用周期，確保檢修按計劃進行，減少高爐提前非計劃休風，確保高爐作業(yè)的時間的穩(wěn)定，對降低消耗，減少碳排放和降低對環(huán)境的污染也具有明顯的效果。

設備日常的維護簡單地說就是清掃、緊固和加油。

設備管理混亂不是設備管理措施缺乏的問題，而是執(zhí)行力不足的問題。就說簡單的清掃工作，某些維護人員卻不能嚴格按要求去做。設備長期得不到清掃，表面被灰塵或油污嚴重覆蓋，甚至侵入到機箱內(nèi)部，影響設備正常運轉。有的電閘箱因為大量灰塵的侵入導致電路短路釀成事故，這種事故特別是在高爐原燃料倒運或轉運場所并不鮮見。

水沖渣設備管理。水沖渣設備所處的環(huán)境非常惡劣，高溫水和蒸汽導致人員難以靠近。但是又容易溢渣、漏渣，長時間得不到清理，越積越多，將設備掩蓋，最終導致設備突發(fā)故障，停止運轉，而影響到高爐正常生產(chǎn)。所以，一是必須定期組織人員進行清理。二是要不斷完善改造設備，最終杜絕溢渣、漏渣現(xiàn)象的發(fā)生。

運輸皮帶漏料現(xiàn)象，不僅威脅設備正常運轉，對人員行走安全也構成威脅。

設備發(fā)生故障必須及時處理。某單位高爐爐體冷卻軟水系統(tǒng)管道出現(xiàn)凍裂，補水出現(xiàn)異常，而且?guī)缀踹_到了最大量。因為管道是埋入地下的，很難發(fā)現(xiàn)。一開始先是檢查高爐冷卻壁是否有漏水，崗位工人連續(xù)檢查好幾天沒有發(fā)現(xiàn)問題，高爐爐頂煤氣分析儀也沒有顯示煤氣成分異常，如果冷卻壁漏水到爐內(nèi)，煤氣中的氫氣含量會異常升高。同時高爐運行也沒有發(fā)生異?，F(xiàn)象。后來發(fā)現(xiàn)供水管道經(jīng)過的地下有水冒出，才判斷是供水管道漏。補水異常皆由供水管道泄漏造成的。由于高爐正常生產(chǎn)時水不能停，處理管道需要準備備件，挖管道找漏點，在這些準備工作做完之前高爐還得正常生產(chǎn)。這期間高爐煤氣分析儀出現(xiàn)了故障，不能正確顯示煤氣成分的變化。因為沒有備件，就沒有及時恢復。結果這期間高爐出現(xiàn)異常，不斷退負荷，等到做好管道搶修準備工作，高爐按計劃停風后大量水從風口流出，看水崗位人員查出高爐冷卻水水管漏。因為供水系統(tǒng)和煤氣分析儀同時都不正常，掩蓋了對異?，F(xiàn)象的判斷。給生產(chǎn)造成嚴重困難。

設備要按計劃定期進行檢修，更換。

設備都有使用周期，到周期后一定要更換，特別是關鍵設備?，F(xiàn)在有的單位為了降低成本，只要設備不發(fā)生故障就一直使用，給事故的發(fā)生埋下了隱患。造成高爐運行中設備突發(fā)故障，導致高爐突然緊急停風。如果是重大關鍵設備，更換需要較長時間，對高爐的沖擊會非常嚴重的（爐頂裝料設備）。所以設備一定要嚴格按使用周期使用，定期更換，對換下來的設備進行線下檢查維護，確認無誤，可作為備件。

規(guī)范化操作。

做事做到位，才能把事情做精。設備的安裝運行必須嚴格按照安裝和運行要求精準執(zhí)行。安裝位置嚴格到位，緊固到位。運行條件要滿足要求。

設備的操作使用者要嚴格按照操作規(guī)程和使用說明進行操作和使用。

充分利用現(xiàn)代通訊系統(tǒng)和數(shù)字科技提高設備管理自動化水平

上述4項措施都離不開人的參與。而人受情緒環(huán)境的影響，會對工作執(zhí)行力造成影響。

充分利用現(xiàn)代通訊系統(tǒng)和數(shù)字科技提高設備管理自動化水平能夠有效避免單一靠人管理存在的缺陷。

隨著5G通信技術的廣泛應用，極大促進了工業(yè)管理水平的提升，信息能夠快速傳送，使管理者能夠更加及時了解最新的信息，及時做出決策，提高效率。設備之間的信息傳送速度的提升，大幅提升了設備的自動化水平。

設備的運轉都有自己特有的信息特征。比如聲音、振動，正常運轉時的信息特征與非正常運轉時的特征存在差異，比如聲音大小的變化，振動頻率或幅度的變化，這些都反映出設備運轉狀態(tài)的變化。平時利用信息采集系統(tǒng)對這些信息進行收集對比，找出設備正常運轉時與非正常運轉時的信息的差異，形成大數(shù)據(jù)，根據(jù)設備實際運轉時這些信息的變化能夠迅速判斷出設備運轉狀態(tài)的變化，從而及時發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，避免釀成事故。

設備管理必須專業(yè)化，系統(tǒng)化，科學化

專業(yè)化。不斷提升煉鐵專業(yè)隊伍的技術和理論水平。21世紀，隨著信息化，數(shù)字化水平的不斷提升全球經(jīng)濟的發(fā)展速度，廣度和深度將遠遠超過20世紀。自第二個鋼鐵工業(yè)高速增長期以來，我國鋼鐵工業(yè)規(guī)模擴張很快，平均年增產(chǎn)鋼6000萬噸。鋼鐵工業(yè)規(guī)模的大發(fā)展，使我國鋼鐵工業(yè)調(diào)整結構和淘汰落后的任務更加艱巨，改變目前落后局面的出路在于，從根本上提升鋼鐵工業(yè)專業(yè)隊伍總體的技術和理論水平。

鋼鐵工業(yè)規(guī)模擴張?zhí)欤鴮I(yè)人才培養(yǎng)要有一個過程，人才成長跟不上發(fā)展要求。這就要求企業(yè)要提前抓隊伍培養(yǎng)，要理論聯(lián)系實際，重點在于提高專業(yè)技術人員解決實際問題的能力，這樣才能使我國鋼鐵工業(yè)由大變強?，F(xiàn)在企業(yè)一味地“減員增效”，崗位人員非常緊張，一旦出現(xiàn)人員流失，很難迅速補充懂得專業(yè)知識的人員，進而影響工作安全有序進行。

設備的管理和維護人員必須有設備專業(yè)知識?，F(xiàn)在大量設備維修維檢隊伍，為了降低人工成本，從社會上招收一些沒有設備專業(yè)知識的人員，也不經(jīng)過系統(tǒng)的專業(yè)培訓就上崗，導致設備管理混亂，設備故障頻出，對生產(chǎn)造成嚴重影響。

所以，無論是否是專業(yè)畢業(yè)的人員，上崗前必須進行培訓。

培訓不能是一次性的。隨著生產(chǎn)的變化，設備的更新改造，對使用和維護人員的培訓要及時跟進。

培訓不能走過場，要經(jīng)過考試，合格后才能繼續(xù)上崗。

培訓內(nèi)容不僅包括專業(yè)知識，還要講職業(yè)道德，愛崗敬業(yè)。

系統(tǒng)化。從采購到日常巡檢維護，再到檢修都必須有嚴格的標準。

把設備的使用壽命與采購人員掛鉤，壽命期內(nèi)設備頻頻發(fā)生故障就要對采購人員問責。

巡檢時要攜帶工具。要通過觸、摸、聽判斷設備是否正常。發(fā)現(xiàn)異常可以及時用隨身攜帶的工具進行處理。

檢修過的設備要有保質期，確保檢修質量，保質期內(nèi)不發(fā)生故障。

設備管理維護人員要樹立正確的意識，要認識到設備管理是為生產(chǎn)服務的，而不是為技術操作人員服務的，確保設備的正常運行與技術操作人員正確的操作具有同等重要的作用。摒棄高爐運行的好壞只跟操作有關的錯誤認識。

科學化。建立臺賬，對設備生命全周期進行記錄。就像醫(yī)院病人的病歷一樣。利用現(xiàn)代通訊技術和數(shù)字技術，把設備的臺賬以二維碼形式附在設備上，隨時能夠查看。

科學地制定巡檢頻次，根據(jù)不同設備制定不同的巡檢周期和頻次，既要有效地利用人力資源，又要避免使用過度。

制定科學的監(jiān)督檢查機制。要給巡檢人員配備巡檢記錄儀，把巡檢記錄實時上傳到云端；不定期對設備進行抽查，抽查查出的問題要對巡檢人員進行問責。

制定科學的獎懲機制。針對設備不發(fā)生故障的時間進行階段性和累計獎勵，對于保證了設備使用周期內(nèi)沒有發(fā)生故障的要有重獎。

對于發(fā)生故障的設備，要對故障原因分析清楚：是采購質量問題，還是使用不當問題，還是巡檢維護不到位問題。要責任明確，獎罰分明，才能充分調(diào)動和發(fā)揮相關人員的積極性。

對于平時需要上鎖的重要場所，改用電子門禁，刷臉或指紋解鎖，避免因找鑰匙耽誤時間。對進出場所人員也能隨時記錄下進出痕跡。

科學精準實施“TPM”（Total Productive Maintenance，“全員參與的生產(chǎn)保全”）、“六西格瑪”管理。

總之，高爐煉鐵生產(chǎn)工序是由大量大型復雜的設備、眾多工序匯成的一道生產(chǎn)工序。高爐本體就是一個巨大的設備。維護好這些設備，不僅可以減少高爐波動，保持高爐長期穩(wěn)定運行，還將會大大降低污染物的排放，降低原燃料的消耗，對環(huán)保也會做出巨大的貢獻。減少故障停風，也會避免安全事故的發(fā)生。充分運用現(xiàn)代通信技術和大數(shù)據(jù)技術，完善高爐波動的各項報警功能，將會使操作者及早地發(fā)現(xiàn)不正?，F(xiàn)象，及時采取措施進行處理。或者利用現(xiàn)代人工智能技術，實現(xiàn)高爐操作調(diào)節(jié)智能化，將會使高爐運行更加穩(wěn)定。

注1：高爐失常與事故處理，張壽榮于仲潔等編著，冶金工業(yè)出版社，2012,4-7

注2：高爐失常與事故處理，張壽榮于仲潔等編著，冶金工業(yè)出版社，2012,294,296

注3：高爐失常與事故處理，張壽榮于仲潔等編著，冶金工業(yè)出版社，2012,287-7

注4：高爐失常與事故處理，張壽榮于仲潔等編著，冶金工業(yè)出版社，2012,297,298