熱風(fēng)爐熱風(fēng)出口跑風(fēng)挖補(bǔ)澆筑技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

戴恒仙 韋成浩 顧小楓

熱風(fēng)爐熱風(fēng)出口跑風(fēng)挖補(bǔ)澆筑技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

戴恒仙 韋成浩 顧小楓

采用高風(fēng)溫冶煉技術(shù)是當(dāng)前高爐煉鐵所采取的重要手段之一，隨著近代冶煉技術(shù)的不斷發(fā)展，熱風(fēng)爐系統(tǒng)的投用成為煉鐵行業(yè)的標(biāo)配，熱風(fēng)系統(tǒng)的長(zhǎng)壽運(yùn)行及送風(fēng)系統(tǒng)隱患故障處理也成為當(dāng)今行業(yè)研究的一個(gè)重要課題。沙鋼煉鐵廠二車(chē)間在處理高爐熱風(fēng)出口跑風(fēng)故障中，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，成功處理難題，對(duì)解決國(guó)內(nèi)同類(lèi)型熱風(fēng)爐的類(lèi)似問(wèn)題，具有一定的借鑒。

內(nèi)燃式熱風(fēng)爐 熱風(fēng)出口 爐殼 發(fā)紅跑風(fēng) 挖補(bǔ)澆筑

1.沙鋼2680m3高爐熱風(fēng)爐系統(tǒng)簡(jiǎn)介

沙鋼煉鐵廠二車(chē)間共計(jì)3座2680m3高爐，目前單座高爐配備4座熱風(fēng)爐，3座內(nèi)燃式和一座頂燃式。其中內(nèi)燃式熱風(fēng)爐2004年起投運(yùn)屬于一代爐齡，頂燃式是2016年開(kāi)始新建，2017年開(kāi)始投用，主要是為了彌補(bǔ)內(nèi)燃式熱風(fēng)爐運(yùn)行后期因熱風(fēng)爐內(nèi)部大墻倒塌、硅磚孔堵塞、管道內(nèi)部異形磚局部脫落、導(dǎo)致風(fēng)溫一直不上去等問(wèn)題。

1.1 頂燃燒式熱風(fēng)爐工作原理和主要參數(shù)

工作原理是先燃燒煤氣，用產(chǎn)生的煙氣加熱蓄熱室的格子磚，再將冷風(fēng)通過(guò)熾熱的格子磚進(jìn)行加熱，然后將熱風(fēng)爐輪流交替地進(jìn)行燃燒和送風(fēng)，使高爐連續(xù)獲得高溫?zé)犸L(fēng)。主要參數(shù)見(jiàn)表1。

1.2 內(nèi)燃燒式熱風(fēng)爐工作原理和主要參數(shù)

1.2工作原理。凈化的煤氣和助燃空氣在燃燒器內(nèi)混合后，進(jìn)入燃燒室進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生的高溫廢氣經(jīng)拱頂進(jìn)入蓄熱室，在流經(jīng)蓄熱室時(shí)，將攜帶的熱量傳給格子磚并貯藏起來(lái)；低溫廢氣從煙筒排除。高爐鼓風(fēng)送來(lái)的冷風(fēng)，在流經(jīng)蓄熱室時(shí)被加熱后，從熱風(fēng)出口經(jīng)熱風(fēng)圍管、風(fēng)口裝置進(jìn)入高爐。主要參數(shù)見(jiàn)表2。

2.熱風(fēng)系統(tǒng)存在問(wèn)題

煉鐵廠二車(chē)間2#高爐3#熱風(fēng)支管，與爐殼本體連接處耐材脫落，導(dǎo)致支管鋼殼及爐殼局部表面溫度高，尤其是熱風(fēng)支管局部起包發(fā)紅，鋼殼表面出現(xiàn)貫通式裂縫。技術(shù)人員先后采取了一系列技術(shù)手段處理，如定期對(duì)焊縫進(jìn)行補(bǔ)焊處理，發(fā)紅部位采取氮?dú)獯祾呃鋮s，每天測(cè)溫跟蹤，開(kāi)孔灌漿等技術(shù)手段。但是結(jié)果來(lái)看效果不太理想，尤其在氮?dú)獯祾呃鋮s的情況下，熱風(fēng)爐送風(fēng)時(shí)鋼殼表面溫度依然達(dá)到300℃左右，導(dǎo)致焊縫經(jīng)常開(kāi)裂，跑風(fēng)嚴(yán)重，車(chē)間被迫降低風(fēng)溫使用，對(duì)車(chē)間正常生產(chǎn)造成很大影響。同時(shí)，發(fā)紅跑風(fēng)部位存在燒出發(fā)生事故的安全隱患。因跑風(fēng)部位在熱風(fēng)爐爐殼本體與熱風(fēng)支管連接處，屬于熱風(fēng)系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)，如果處理不當(dāng)，將會(huì)造成熱風(fēng)爐大墻倒塌等嚴(yán)重后果。

3.熱風(fēng)出口跑風(fēng)及鋼殼發(fā)紅原因分析

3.1 長(zhǎng)期受軸向外力作用，性能指標(biāo)大大削弱，導(dǎo)致裂縫

沙鋼2680m3高爐內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，熱風(fēng)支管鋼殼外徑2620mm，送風(fēng)通道孔徑1676mm，鋼殼厚14mm，管道由里向外共砌筑三層磚，依次為工作層紅柱石磚（厚152mm）隔熱層分別為輕質(zhì)高鋁磚、輕質(zhì)粘土磚，其磚層總厚度452mm，熱風(fēng)出口發(fā)紅跑風(fēng)部位正好所處熱風(fēng)爐爐殼與熱風(fēng)支管連接處，該部位易破損使用組合磚砌筑。當(dāng)熱風(fēng)爐送風(fēng)時(shí)，該位置是受熱風(fēng)沖刷外力最強(qiáng)的部位，但長(zhǎng)期以往受到軸向外力作用，導(dǎo)致熱風(fēng)管道鋼殼與保溫磚之間間隙變大，在鋼殼和保溫磚之間形成竄風(fēng)通道，熱風(fēng)出口鋼殼外表面在長(zhǎng)時(shí)間高溫沖刷的環(huán)境下，鋼殼的強(qiáng)度、硬度等性能指標(biāo)會(huì)大大削弱，從而導(dǎo)致鋼殼發(fā)紅起包或者出現(xiàn)裂縫。

表1 頂燃燒式熱風(fēng)爐主要參數(shù)

表2 內(nèi)燃燒式熱風(fēng)爐主要參數(shù)

3.2 長(zhǎng)期高溫及機(jī)械載荷，導(dǎo)致各項(xiàng)指標(biāo)下降

該熱風(fēng)爐自2004年投用至今已有13年，一代爐齡后期管道內(nèi)組合磚，長(zhǎng)期受高溫以及機(jī)械載荷作用下，各項(xiàng)抗蠕變性能指標(biāo)及承載能力下降，從而導(dǎo)致磚層收縮變形，在鋼殼和砌體之間形成竄風(fēng)通道，同樣也會(huì)導(dǎo)致鋼殼表面發(fā)紅。

4.消除制約因素，確定最終方案

4.1 消除制約因素

因當(dāng)時(shí)內(nèi)燃式熱風(fēng)爐熱風(fēng)閥進(jìn)回水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在缺陷，進(jìn)回水水包正好處在緊靠熱風(fēng)爐本體的熱風(fēng)支管上方，熱風(fēng)支管上方被水管覆蓋，加上電纜橋架及其他介質(zhì)管道也橫向穿過(guò)，進(jìn)行挖補(bǔ)澆筑工作根本沒(méi)有作業(yè)空間。因此，首要問(wèn)題是對(duì)熱風(fēng)閥進(jìn)回水系統(tǒng)及電纜橋架等進(jìn)行移位。車(chē)間為盡快處理隱患問(wèn)題，對(duì)熱風(fēng)閥等大型閥門(mén)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)規(guī)劃，在熱風(fēng)閥平臺(tái)北側(cè)重新制作安裝集水包，重新架設(shè)進(jìn)回水管，利用休風(fēng)檢修機(jī)會(huì)投用新的冷卻系統(tǒng)，將原來(lái)舊的集水包拆除利舊，并將熱風(fēng)支管上方電纜橋架移位，徹底清除了熱風(fēng)支管上方所有障礙，為挖補(bǔ)工作創(chuàng)造有利條件。

4.2 確定施工方案，消除隱患

為了確保能夠安全、長(zhǎng)效的處理熱風(fēng)出口發(fā)紅跑風(fēng)問(wèn)題，又不影響到正常生產(chǎn)風(fēng)溫使用，車(chē)間多次組織施工單位進(jìn)行可行性研究探討，車(chē)間將最終實(shí)施挖補(bǔ)澆筑時(shí)間定在新建4#熱風(fēng)爐正常投運(yùn)之后。并最終確定施工方案，即把熱風(fēng)支管法蘭處與熱風(fēng)爐爐殼之間鋼殼上半段及熱風(fēng)支管根部左側(cè)爐殼板進(jìn)行挖補(bǔ)，施工面積約8m2。其中爐殼板挖補(bǔ)長(zhǎng)×寬約70cm×70cm，爐殼板厚度50mm，具體是將熱風(fēng)爐操作方式改為逆向抽風(fēng)，從而使混風(fēng)室內(nèi)形成負(fù)壓，為作業(yè)創(chuàng)造條件。同時(shí)要保證熱風(fēng)爐拱頂溫度不能低于控制溫度點(diǎn)，不得低于900℃，將熱風(fēng)支管鋼殼沿縱貫線割開(kāi)，清理殘余耐材，安裝隔熱擋板，確保拱頂溫度下降緩慢。安裝澆筑模具，填充膠結(jié)合剛玉莫來(lái)石澆注料，采用振動(dòng)棒振動(dòng)密實(shí)，再用陶瓷纖維隔熱棉進(jìn)行填充縫隙，恢復(fù)安裝鋼板，在發(fā)紅跑風(fēng)部位焊接壓漿孔，壓降孔上下開(kāi)設(shè)，下面為灌漿孔，上面為冒漿觀察孔，利用灌漿料自重從下往上流動(dòng)，從而填充縫隙，灌漿時(shí)要嚴(yán)格控制灌漿壓力，避免因壓力過(guò)大導(dǎo)致組合磚意坍塌事故，鋼殼挖補(bǔ)澆筑后在熱風(fēng)爐爐殼和熱風(fēng)支管連接處一圈焊接加強(qiáng)筋板，以確保送風(fēng)時(shí)支管有足夠的耐沖擊力。本次熱風(fēng)出口挖補(bǔ)澆筑項(xiàng)目通過(guò)施工人員連續(xù)奮戰(zhàn)，共耗時(shí)48小時(shí)，最終順利完成挖補(bǔ)工作。

5.結(jié) 語(yǔ)

采用高風(fēng)溫冶煉技術(shù)是當(dāng)前高爐煉鐵所采取的重要手段之一，因?yàn)樘岣吒郀t煉鐵送風(fēng)溫度，不僅可以降低高爐冶煉焦比，還能提高鐵水產(chǎn)量，從而實(shí)現(xiàn)高爐經(jīng)濟(jì)煉鐵，尤其在當(dāng)前鋼鐵行業(yè)所處的市場(chǎng)行情中，尋求經(jīng)濟(jì)煉鐵途徑對(duì)企業(yè)降本增效，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力顯得尤為重要。

沙鋼2#高爐3#熱風(fēng)出口跑風(fēng)挖補(bǔ)澆筑后，原發(fā)紅跑風(fēng)位置鋼殼溫度正常,送風(fēng)時(shí)由原來(lái)300℃左右降低到現(xiàn)在110℃左右。跟蹤運(yùn)行一段時(shí)間后，運(yùn)行比較穩(wěn)定，挖補(bǔ)位置溫度沒(méi)有上升趨勢(shì)，且沒(méi)有發(fā)紅跑風(fēng)現(xiàn)象，風(fēng)溫由原來(lái)1140℃到現(xiàn)在1180℃，達(dá)到了預(yù)期效果。

（作者單位：江蘇沙鋼集團(tuán)）