2000 m3級高爐送風(fēng)裝置設(shè)備改造

供稿|寧小鋒，王慶豐，黃坤，原兵燕 / NING Xiao-feng, WANG Qing-feng, HUANG Kun, YUAN Bing-yan

安鋼1#、2#高爐分別于2005年10月15日和2007年6月28日投產(chǎn)，均為2000 m3級高爐。1#高爐安裝有送風(fēng)裝置28套，2#高爐安裝有送風(fēng)裝置30套，采用的是平面萬向鉸鏈型結(jié)構(gòu)，通過這幾年的使用，由于高爐爐殼的變形該型式的送風(fēng)裝置已不能滿足高爐生產(chǎn)的需要，急需進(jìn)行改造，以滿足現(xiàn)場安全生產(chǎn)的需要。

爐前送風(fēng)系統(tǒng)

高爐送風(fēng)管路主要由熱風(fēng)主管、熱風(fēng)圍管、進(jìn)風(fēng)裝置及風(fēng)口裝置組成。

高爐送風(fēng)裝置主要由膨脹節(jié)和彎頭直吹管兩部分組成，其主要作用一是將由熱風(fēng)圍管送來的熱風(fēng)通過風(fēng)口送入高爐爐缸，二是通過它向高爐爐內(nèi)噴吹燃料，以降低焦炭消耗。

由于送風(fēng)裝置長期處于高溫、高壓、多塵的環(huán)境中，工作條件極其惡劣，因而成為高爐送風(fēng)管路上的薄弱環(huán)節(jié)，制約了高爐實現(xiàn)高風(fēng)溫、高風(fēng)壓操作。

存在的問題

在生產(chǎn)過程中，現(xiàn)有的送風(fēng)裝置已不能滿足高爐高風(fēng)溫、高風(fēng)壓及安全生產(chǎn)的需求，主要存在以下幾個方面的問題：

（1）設(shè)備更換、安裝困難。

（2）耐熱性差，當(dāng)風(fēng)溫達(dá)到1200℃以上時，外殼溫度較高，易造成突發(fā)設(shè)備事故，給安全生產(chǎn)帶來了隱患。特別是直吹管前端由于設(shè)計耐材太薄，時有發(fā)生直吹管前端吹開的現(xiàn)象，影響高爐生產(chǎn)。

（3）膨脹節(jié)與彎頭直吹管之間的聯(lián)接法蘭易跑風(fēng)。

（4）無法調(diào)節(jié)熱脹冷縮引起的軸向位移。

處理方法

（1）在法蘭連接跑風(fēng)處加卡箍（壓緊裝置）處理各處法蘭跑風(fēng)。

（2）針對表面溫度較高，一般采用吹風(fēng)冷卻或打水降溫。

（3）根據(jù)各個風(fēng)口的具體情況采用長度不同的彎頭、直吹管和角度不同的風(fēng)口小套來解決由于熱風(fēng)圍管變形造成的進(jìn)風(fēng)裝置安裝困難的問題。

以上措施僅僅是解決了表面問題，沒有從根本上解決進(jìn)風(fēng)裝置制約高爐生產(chǎn)的問題；同時由于需要準(zhǔn)備長度不同的彎頭直吹管及角度不同的風(fēng)口小套，增加了備件的儲備量及組織的困難。

問題原因分析

經(jīng)過分析，認(rèn)為造成進(jìn)風(fēng)裝置設(shè)備出現(xiàn)上述問題的原因主要有以下三方面。

（1）隨著高爐使用年限的增加，由于高爐本體上漲以及熱風(fēng)圍管的變形，使得變徑管下法蘭與風(fēng)口小套中心之間的有效尺寸發(fā)生變化，因而導(dǎo)致了膨脹節(jié)法蘭與彎頭法蘭在安裝時發(fā)生錯位，造成安裝困難；有的把膨脹節(jié)調(diào)節(jié)到極限也不能使彎頭安裝到位，被迫采取更換不同長度的彎頭、直吹管。

（2）由于送風(fēng)裝置內(nèi)部耐材厚度不夠，在風(fēng)溫達(dá)到1200℃以上時，導(dǎo)致鋼殼表面溫度較高，特別是直吹管前端設(shè)計耐材太薄，使直吹管前端溫度較高，發(fā)生直吹管前端吹開的現(xiàn)象，影響高爐生產(chǎn)。

（3）原膨脹節(jié)在設(shè)計時只考慮了橫向和角向兩個補(bǔ)償量，而軸向不能補(bǔ)償，軸向補(bǔ)償量為零，不能適應(yīng)高爐本體變形的要求。

改造方案

膨脹節(jié)的改造

膨脹節(jié)由原來的平面萬向鉸鏈型結(jié)構(gòu)改為可調(diào)式拉桿鉸鏈結(jié)構(gòu)。

改造前的設(shè)備結(jié)構(gòu)：送風(fēng)裝置膨脹節(jié)采用平面萬向鉸鏈型結(jié)構(gòu)，膨脹節(jié)橫向補(bǔ)償量為±50 mm，角向位移補(bǔ)償量±6°。

這種結(jié)構(gòu)在安裝過程中，如果熱風(fēng)圍管和高爐變形較大就會造成膨脹節(jié)和彎頭法蘭上四個銷軸連接槽均錯位，無法安裝的情況，必須重新開槽，從而使安裝時間延長，并且安裝后增大了漏風(fēng)的幾率，必須另外增加卡箍以加強(qiáng)法蘭密封。

改造后設(shè)備結(jié)構(gòu)：送風(fēng)裝置膨脹節(jié)采用可調(diào)式拉桿鉸鏈結(jié)構(gòu)，膨脹節(jié)橫向補(bǔ)償量為±50 mm，角向位移補(bǔ)償量±6°，增加了軸向補(bǔ)償，軸向補(bǔ)償量為±40 mm。

彎頭、直吹管的改造

改造前的設(shè)備結(jié)構(gòu)：錐體閥與直吹管連接方式為焊接結(jié)構(gòu)；直吹管管徑為426 mm，直吹管出口澆注料內(nèi)徑為150 mm，彎頭澆筑料進(jìn)口內(nèi)徑為205 mm，直吹管管徑較小、內(nèi)部耐火材料厚度較薄。

因澆注料厚度限制，當(dāng)熱風(fēng)風(fēng)溫大于1200℃時，鋼殼溫度極易超過300℃，從而直接影響設(shè)備使用壽命。

改造后的設(shè)備結(jié)構(gòu)：錐體閥與直吹管連接方式改為法蘭結(jié)構(gòu)，方便拆卸，可重復(fù)利用，降低備件消耗。

根據(jù)資料顯示，增加送風(fēng)直管耐火材料的厚度是降低鋼殼表面溫度比較有效的方法。根據(jù)送風(fēng)直管內(nèi)外表面溫度隨耐材厚度變化的曲線圖[1]，在改進(jìn)時將進(jìn)風(fēng)裝置直吹管鋼殼管徑由原來的426 mm，增加到了478 mm，增大了52 mm；彎頭澆注料進(jìn)口直徑改為180 mm，直吹管出口澆注料直徑改為150 mm，盡可能增加了澆注料的厚度；當(dāng)風(fēng)溫大于1200℃時，可將鋼殼表面溫度控制在280℃以內(nèi)，從而達(dá)到延長彎頭直吹管使用壽命的目的。

膨脹節(jié)與彎頭連接部分的改造

改造前的連接方式：膨脹節(jié)與彎頭的連接法蘭為圓法蘭，采用三個定位銷和四件懸掛式銷軸進(jìn)行定位及連接，密封面采用的是凸凹槽結(jié)構(gòu)。

圖1 改后的連接法蘭

改造后的連接方式：首先將圓法蘭改為圖1所示的方法蘭結(jié)構(gòu)；密封面取消凸凹槽結(jié)構(gòu)采用平面密封；所有螺栓孔采用長孔的型式；這些結(jié)構(gòu)的改進(jìn)使得膨脹節(jié)與彎頭之間連接法蘭可以有一定范圍的串動，適當(dāng)降低了現(xiàn)場安裝精度的要求，便于設(shè)備的快速更換。

改造效果

2013年2月1日2#高爐12#、17#、18#、24#、26#、27#共計6個風(fēng)口更換了改進(jìn)后的進(jìn)風(fēng)裝置，通過12個月的使用，風(fēng)溫在1200℃時進(jìn)風(fēng)裝置相同部位的溫度比未改造前的設(shè)備低約20℃，并且在更換設(shè)備時未發(fā)生安裝困難的情況。表1為風(fēng)溫在1190℃時彎頭直吹管和膨脹節(jié)各部位中的最高溫度。

結(jié)束語

在生產(chǎn)實踐中，通過對2000 m3高爐進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)的改造，改善了設(shè)備運行環(huán)境，從而延長了設(shè)備的使用壽命，提高了設(shè)備運行的可靠性，減輕了維修人員的勞動強(qiáng)度。同時，為2000 m3高爐提高風(fēng)溫、加強(qiáng)冶煉強(qiáng)度創(chuàng)造了條件，為高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的改善提供了設(shè)備保障，并且為國內(nèi)其它企業(yè)送風(fēng)裝置的改造提供了經(jīng)驗。

表1 改造后進(jìn)風(fēng)裝置各部位最高溫度

[1]馬利永. 提高高爐送風(fēng)裝置壽命的高爐長壽研究【學(xué)位論文】. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2009.