【技术文摘】论设备维护和安全稳定运行在高炉生产中的重要作用

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（来源：中国炼铁网）

王效东

摘 要：高炉炼铁生产工序是由大量大型复杂的设备、众多工序汇成的一道生产工序。高炉本体就是一个巨大的设备。维护好这些设备，不仅可以减少高炉波动，保持高炉长期稳定运行，还将会大大降低污染物的排放，降低原燃料的消耗，对环保也会做出巨大的贡献。减少故障停风，也会避免安全事故的发生。充分运用现代通信技术和大数据技术，完善高炉波动的各项报警功能，将会使操作者及早地发现不正常现象，及时采取措施进行处理。或者利用现代人工智能技术，实现高炉设备管理智能化，将会使高炉运行更加稳定。

关键字：设备管理维护 智能化管理 高炉稳定

钢铁在国民经济中占有非常重要的地位。随着炼铁技术装备的现代化、大型化、自动化，冶金工业的科研发现和技术创新，以及信息技术的应用，使钢铁工业科学技术实现了历史性的巨大跨越。生产技术指标不断改善。但是残酷的市场竞争和某些钢铁企业的经营管理者对利润无底线的最大化的追求弱化甚至忽视了管理的科学性，导致严重事故的发生，不仅造成重大经济损失，而且对安全和环保都造成严重影响。

高炉炼铁技术发展到当前的水平，事故积累起来的经验教训在高炉炼铁技术水平的提升上起到了重要作用。从挫折中学习，减少直至杜绝事故的发生将是不断提升高炉炼铁技术水平、安全管理水平、环保工作水平的主要途径之一。

高炉冶炼过程的决定因素（注1）

1.原燃料特性和供应水平

2.高炉技术装备完善程度和技术水平

3.高炉操作制度的合理化与优化

4.操作人员的专业技术水平

其中“高炉技术装备完善程度和技术水平”是高炉冶炼过程的决定因素之一

高炉本质上是一种竖炉反应器。高炉与一般竖炉反应器的区别在于，其内部是逆向运动的高温、高压下相互反应的物质流和能量流。竖炉要求能经受高温、高压液态渣铁和煤气流的物理、化学侵蚀。如果高炉不能承受这些侵蚀，就会发生事故。为使高炉实现稳定均衡生产，对物质流和能量流必须进行准确地计量和调控，这涉及物料的称量设备，装料设备，布料设备，压力控制装备。这些设备必须能够对炉料在炉内分布及时掌握并有效地加以控制。对高炉液态渣铁产出物的排放，要有保证安全的设施。对高炉炉顶排出的煤气，必须装备确保安全的净化和利用手段。为了保证高炉本体安全有序运行，除高炉主体设备外还要配备一系列辅助设施。

高炉装备完善程度和技术水平的不断提升，使事故发生率大幅度降低。

今天，世界上已有5000m以上的高炉数十座，单座日产铁超过 12000吨。高炉装备水平现在已进入一个新时代。20世纪80年代，一代寿命10 年以上的高炉就算长寿。进入21 世纪，许多大型高炉一代炉龄不中修的寿命超过了15 年，有的超过20年。高炉设备的作业率大幅度提升，不少大型炼铁厂的高炉作业率达到了98%～99%。这不仅仅是生产效率的提高，也大大防止了安全生产事故的发生，减少了排放，提高了环保水平。

这些都是科学技术的进步对钢铁工业做出的贡献。

装备质量和科技含量的提升也意味着设备成本的增加。这就导致一些企业为了控制设备成本仍然沿用陈旧的设备，致使无法满足生产节奏的要求，导致生产事故频发。

严重的高炉生产事故都是逐渐演变的。但是起因往往是设备发生故障，影响了高炉的正常冶炼秩序，高炉管理和操作者又没能及时关注，采取措施滞后，或力度不够，导致影响加重，最终演化成技术操作事故，导致炉况波动甚至失常。

高炉紧急停水，鼓风机突然停风，高炉紧急停电是对高炉危害最大的事故。处理不好会造成严重后果，并引发人身伤害的安全事故和环境污染事故。

下面通过几个案例看设备完善和安全稳定运行在高炉生产中的重要作用。

案例一

鄂钢炼铁厂高炉停电断水事故注2

2009年12月2日中班19:06左右，因城际铁路施工触动了鄂州一供电的电缆，导致鄂钢一总降停电，能源动力厂循环泵站电源跳闸，炼铁厂1号高炉 （544m）、2号高炉（620m）、3号高炉（380m3）突然断水，停水时间约10min。虽然各高炉先后紧急休风，但3座高炉的风口小套全部烧坏，还烧坏2个风口中套和1个热风阀阀芯，1~3号高炉分别休风382min、505min、1703min 更换处理烧坏的冷却设备。

这次事故造成直接经济损失60多万元，间接经济损失仅铁厂就达500多万元。炼钢工序处于半停产状态。轧钢系统则因缺高炉煤气几乎全部停产。

停水是高炉生产的重大设备事故，它会影响冷却系统的正常工作乃至缩短高炉的寿命。这起事故的惨痛教训之一就是三座高炉的冷却水系统没有低压报警功能。高炉供水系统的重要性不言而喻，设置报警功能是必须的，没有仪表监测作为保障，依靠人工很难做到及时发现风口断水现象。

案例二

冀东某厂五号高炉爆炸事故注3

2006年3月30日，冀东某钢铁公司炼铁厂5号高炉，（450立方米）发生了爆炸事故，造成炉顶设备严重损坏和人员伤亡，高炉被迫停产。

这次事故的起因是高炉悬料时间过长，炉顶温度超过了布袋除尘的要求，采用打水进行冷却的措施。该高炉的炉顶打水装置简陋，出水不是雾化状态，而是直接将水打到炉内落在料面上。打水量又过大，使过量的水存在炉料中。当崩料发生时，炉料骤然下降到高温区发生水煤气反应，煤气体积急剧膨胀，最终引起爆炸。

这起事故的教训之一就是炉顶打水装置简陋，降温水没有形成雾化状态，不仅不能很好地发挥降温作用，用水量还大，效率低。而且无法及时蒸发变成蒸汽随煤气排出。目前有的高炉仍在使用简陋的炉顶打水装置，这是很大的安全隐患，必须加以整改。

案例三

梅山铁厂二号高炉炉壳崩裂事故注4

梅山二号高炉（1060立方米）于1971年5月17日投产，该高炉炉壳采用16Mn钢板，在1978年3至4月中修时曾更换炉身中下部，使用从日本进口的SM 41B钢板，炉壳厚度由25毫米改为30毫米。1981年炉身中下炉壳裂纹多，漏煤气严重，又焊补了三块材质为Q235的钢板，焊补钢板的面积为50平方米。经以上处理后，炉壳开裂状况并未好转，高炉经常被迫休风焊补炉壳。1982年2月12日，炉壳突然崩裂，高炉被迫休风检修，损失产量25000吨。

此次事故原因，是对这样老化的炉体状况及其潜在危险重视程度不够。从炉壳崩裂的裂缝看，横向裂纹多在焊补炉壳与原炉壳的焊缝处。在生产中当高炉内的压力超过炉壳本身和焊缝所能承受的压力时，造成了炉壳的开裂。

从以上事故案例中可以看出，导致事故最终发生的都是设备使用维护不到位，或设备功能不健全。从而可以看出，设备功能的健全和安全稳定运行对高炉安全稳定运行的重要意义。

古人云：工欲善其事，必先利其器。确保设备安全、精准、稳定运行是高炉稳定运行的基础。

完善设备功能，加强设备的日常维护，定期进行检修，规范化操作，避免设备突发故障，确保设备安全、精准、稳定运行有效措施。

完善设备功能。

案例一中提到，冷却水系统没有低压报警功能，是冷却水系统功能严重缺失的典型表现。就是这么一个功能的缺失，使得岗位人员不能及时发现水压的变化，最终演化成重大生产事故的发生。

有的情况是设备本身具有某种功能，由于长时间没有发生作用而被忽视，导致功能失灵。所以必须定期对设备的功能进行检查，出现问题及时修复。

还有的情况是设备整体发生故障，导致某种功能失灵，急于恢复生产，只把不影响生产的主要功能进行了恢复，舍去了事故预警功能，这是不可取的。这些做法一旦遇见需要报警功能发挥作用的情况而不能发挥，就必然会导致事故的发生。如果确实无法恢复，要有临时补救措施，比如加强去现场巡回检查。同时要积极采购备件，安排计划检修进行更换。切不可长时间执行临时措施。

加强设备的日常维护。

为了保证设备各种功能的正常发挥，必须加强设备的日常维护。加强设备的日常维护，可以确保设备使用周期，确保检修按计划进行，减少高炉提前非计划休风，确保高炉作业的时间的稳定，对降低消耗，减少碳排放和降低对环境的污染也具有明显的效果。

设备日常的维护简单地说就是清扫、紧固和加油。

设备管理混乱不是设备管理措施缺乏的问题，而是执行力不足的问题。就说简单的清扫工作，某些维护人员却不能严格按要求去做。设备长期得不到清扫，表面被灰尘或油污严重覆盖，甚至侵入到机箱内部，影响设备正常运转。有的电闸箱因为大量灰尘的侵入导致电路短路酿成事故，这种事故特别是在高炉原燃料倒运或转运场所并不鲜见。

水冲渣设备管理。水冲渣设备所处的环境非常恶劣，高温水和蒸汽导致人员难以靠近。但是又容易溢渣、漏渣，长时间得不到清理，越积越多，将设备掩盖，最终导致设备突发故障，停止运转，而影响到高炉正常生产。所以，一是必须定期组织人员进行清理。二是要不断完善改造设备，最终杜绝溢渣、漏渣现象的发生。

运输皮带漏料现象，不仅威胁设备正常运转，对人员行走安全也构成威胁。

设备发生故障必须及时处理。某单位高炉炉体冷却软水系统管道出现冻裂，补水出现异常，而且几乎达到了最大量。因为管道是埋入地下的，很难发现。一开始先是检查高炉冷却壁是否有漏水，岗位工人连续检查好几天没有发现问题，高炉炉顶煤气分析仪也没有显示煤气成分异常，如果冷却壁漏水到炉内，煤气中的氢气含量会异常升高。同时高炉运行也没有发生异常现象。后来发现供水管道经过的地下有水冒出，才判断是供水管道漏。补水异常皆由供水管道泄漏造成的。由于高炉正常生产时水不能停，处理管道需要准备备件，挖管道找漏点，在这些准备工作做完之前高炉还得正常生产。这期间高炉煤气分析仪出现了故障，不能正确显示煤气成分的变化。因为没有备件，就没有及时恢复。结果这期间高炉出现异常，不断退负荷，等到做好管道抢修准备工作，高炉按计划停风后大量水从风口流出，看水岗位人员查出高炉冷却水水管漏。因为供水系统和煤气分析仪同时都不正常，掩盖了对异常现象的判断。给生产造成严重困难。

设备要按计划定期进行检修，更换。

设备都有使用周期，到周期后一定要更换，特别是关键设备。现在有的单位为了降低成本，只要设备不发生故障就一直使用，给事故的发生埋下了隐患。造成高炉运行中设备突发故障，导致高炉突然紧急停风。如果是重大关键设备，更换需要较长时间，对高炉的冲击会非常严重的（炉顶装料设备）。所以设备一定要严格按使用周期使用，定期更换，对换下来的设备进行线下检查维护，确认无误，可作为备件。

规范化操作。

做事做到位，才能把事情做精。设备的安装运行必须严格按照安装和运行要求精准执行。安装位置严格到位，紧固到位。运行条件要满足要求。

设备的操作使用者要严格按照操作规程和使用说明进行操作和使用。

充分利用现代通讯系统和数字科技提高设备管理自动化水平

上述4项措施都离不开人的参与。而人受情绪环境的影响，会对工作执行力造成影响。

充分利用现代通讯系统和数字科技提高设备管理自动化水平能够有效避免单一靠人管理存在的缺陷。

随着5G通信技术的广泛应用，极大促进了工业管理水平的提升，信息能够快速传送，使管理者能够更加及时了解最新的信息，及时做出决策，提高效率。设备之间的信息传送速度的提升，大幅提升了设备的自动化水平。

设备的运转都有自己特有的信息特征。比如声音、振动，正常运转时的信息特征与非正常运转时的特征存在差异，比如声音大小的变化，振动频率或幅度的变化，这些都反映出设备运转状态的变化。平时利用信息采集系统对这些信息进行收集对比，找出设备正常运转时与非正常运转时的信息的差异，形成大数据，根据设备实际运转时这些信息的变化能够迅速判断出设备运转状态的变化，从而及时发现问题，解决问题，避免酿成事故。

设备管理必须专业化，系统化，科学化

专业化。不断提升炼铁专业队伍的技术和理论水平。21世纪，随着信息化，数字化水平的不断提升全球经济的发展速度，广度和深度将远远超过20世纪。自第二个钢铁工业高速增长期以来，我国钢铁工业规模扩张很快，平均年增产钢6000万吨。钢铁工业规模的大发展，使我国钢铁工业调整结构和淘汰落后的任务更加艰巨，改变目前落后局面的出路在于，从根本上提升钢铁工业专业队伍总体的技术和理论水平。

钢铁工业规模扩张太快，而专业人才培养要有一个过程，人才成长跟不上发展要求。这就要求企业要提前抓队伍培养，要理论联系实际，重点在于提高专业技术人员解决实际问题的能力，这样才能使我国钢铁工业由大变强。现在企业一味地“减员增效”，岗位人员非常紧张，一旦出现人员流失，很难迅速补充懂得专业知识的人员，进而影响工作安全有序进行。

设备的管理和维护人员必须有设备专业知识。现在大量设备维修维检队伍，为了降低人工成本，从社会上招收一些没有设备专业知识的人员，也不经过系统的专业培训就上岗，导致设备管理混乱，设备故障频出，对生产造成严重影响。

所以，无论是否是专业毕业的人员，上岗前必须进行培训。

培训不能是一次性的。随着生产的变化，设备的更新改造，对使用和维护人员的培训要及时跟进。

培训不能走过场，要经过考试，合格后才能继续上岗。

培训内容不仅包括专业知识，还要讲职业道德，爱岗敬业。

系统化。从采购到日常巡检维护，再到检修都必须有严格的标准。

把设备的使用寿命与采购人员挂钩，寿命期内设备频频发生故障就要对采购人员问责。

巡检时要携带工具。要通过触、摸、听判断设备是否正常。发现异常可以及时用随身携带的工具进行处理。

检修过的设备要有保质期，确保检修质量，保质期内不发生故障。

设备管理维护人员要树立正确的意识，要认识到设备管理是为生产服务的，而不是为技术操作人员服务的，确保设备的正常运行与技术操作人员正确的操作具有同等重要的作用。摒弃高炉运行的好坏只跟操作有关的错误认识。

科学化。建立台账，对设备生命全周期进行记录。就像医院病人的病历一样。利用现代通讯技术和数字技术，把设备的台账以二维码形式附在设备上，随时能够查看。

科学地制定巡检频次，根据不同设备制定不同的巡检周期和频次，既要有效地利用人力资源，又要避免使用过度。

制定科学的监督检查机制。要给巡检人员配备巡检记录仪，把巡检记录实时上传到云端；不定期对设备进行抽查，抽查查出的问题要对巡检人员进行问责。

制定科学的奖惩机制。针对设备不发生故障的时间进行阶段性和累计奖励，对于保证了设备使用周期内没有发生故障的要有重奖。

对于发生故障的设备，要对故障原因分析清楚：是采购质量问题，还是使用不当问题，还是巡检维护不到位问题。要责任明确，奖罚分明，才能充分调动和发挥相关人员的积极性。

对于平时需要上锁的重要场所，改用电子门禁，刷脸或指纹解锁，避免因找钥匙耽误时间。对进出场所人员也能随时记录下进出痕迹。

科学精准实施“TPM”（Total Productive Maintenance，“全员参与的生产保全”）、“六西格玛”管理。

总之，高炉炼铁生产工序是由大量大型复杂的设备、众多工序汇成的一道生产工序。高炉本体就是一个巨大的设备。维护好这些设备，不仅可以减少高炉波动，保持高炉长期稳定运行，还将会大大降低污染物的排放，降低原燃料的消耗，对环保也会做出巨大的贡献。减少故障停风，也会避免安全事故的发生。充分运用现代通信技术和大数据技术，完善高炉波动的各项报警功能，将会使操作者及早地发现不正常现象，及时采取措施进行处理。或者利用现代人工智能技术，实现高炉操作调节智能化，将会使高炉运行更加稳定。

注1：高炉失常与事故处理，张寿荣于仲洁等编著，冶金工业出版社，2012,4-7

注2：高炉失常与事故处理，张寿荣于仲洁等编著，冶金工业出版社，2012,294,296

注3：高炉失常与事故处理，张寿荣于仲洁等编著，冶金工业出版社，2012,287-7

注4：高炉失常与事故处理，张寿荣于仲洁等编著，冶金工业出版社，2012,297,298