鄒慶峰

摘 要 八鋼B高爐頂燃式熱風爐在2009年2月投產，隨著高爐冶煉強化生產，熱風管道 三岔口鋼殼出現發(fā)紅、砌體塌落，嚴重制約安全生產。隨后對三岔口燒塌原因進行了調查研究，并進行了澆注料熱態(tài)澆注修復，取得較好效果。

關鍵詞 熱風爐 熱風管道三岔口 燒塌

一、前言

八鋼新區(qū)B高爐（2 500 m3）配備3座卡魯金改進型頂燃熱風爐，于2009年2月28日建成投產，一直處于良好運行狀態(tài)。在近兩年的生產實踐中，通過強化操作管理，采取多種技術手段，在使用布袋干法除塵煤氣（以下簡稱干煤氣）及雙預熱的情況下，拱頂溫度可快速燃燒到1 320 ℃，廢氣溫度按370 ℃控制，在純燒高爐煤氣的條件下，風溫水平接近1200 ℃左右，使熱風溫度水平滿足了2 500 m3高爐冶煉生產的需要。

在2011年12月23日，檢查發(fā)現3號三岔口上部鋼殼發(fā)紅部位已無磚襯、熱風管道岔口拱碹塌陷。在2012年5月10日，發(fā)現2號三岔口同樣出現拱碹塌陷。實踐表明，熱風管道岔口拱碹的壽命只有3年左右，嚴重制約了高爐生產安全和指標的改善。隨后對其破損原因進行了調查分析和修復處理。以3號熱風爐風口燒塌最為嚴重，處理時間長。

二、熱風管道內襯設計

八鋼B高爐熱風管道：內襯厚共450 mm，以減少熱風管道的熱損失。其中最外層上半圈噴涂層和耐火纖維氈的厚度別為90 mm和16 mm，下半圈噴涂層厚106 mm；中層管道的保溫層為1層NG-1.0的輕質高鋁磚厚114 mm；內層管道工作層為優(yōu)質低蠕變高鋁磚，厚230 mm。在上半圈噴涂層和輕質高鋁磚之間設有的膨脹縫，用纖維氈充填。

熱風管道三岔口部位均采用組合磚形式，組合磚拱體的穩(wěn)定性較好，但該組合磚是用組合母磚機械加工法制造，缺點是每塊外形相貫面尺寸差異大，母磚需手工加工多次，偏差范圍大且不易控制。

三、熱風管道三岔口塌陷及處理情況

1.前期處理。2011年11月初在日常熱風管系巡檢中，發(fā)現3#熱風管道三岔口部位溫度偏高，采用紅外測溫，該部位上部超過350 ℃，中間寬200 mm、長300 mm的部位達到460 ℃。認為是竄風所致，采用壓縮空氣冷卻鋼殼控制，建議休風時壓漿處理。2011年11月21日，B高爐計劃休風檢修40 h，在上部割孔準備壓漿。清理割孔原噴涂層后，發(fā)現管道岔口內膽已無磚襯，緊急召集專業(yè)人員現場商討處理方案。見圖1。

2.確定方案。由于無準備狀況下停爐維修處理，先采用紅外測溫儀密集測量管殼溫度，確定塌陷面積約400 mm2×700 mm2，經研究對3號熱風管道三岔口拱碹塌陷處進行熱態(tài)澆注修復處理。確定切開塌陷部位管殼面積700 mm2×1000 mm2，清理塌落的組合磚殘磚和掉磚，支內模后采用不定型耐火材料現場整體澆注施工成型，這樣可使熱風管道三岔口砌體的整體穩(wěn)定性提高，最大限度減少停熱風爐對高爐生產的影響，降低事故損失和維護成本。

3.處理過程。（1）拆除。關閉熱風閥，打開倒流熱休風閥，使熱風管道內處于微負壓狀態(tài)。在施工部位管道上部上層鋼平臺對應位置切割拆除，為處理三岔口騰出空間。在3號主支管相貫處測溫畫線位置保護性拆除鋼殼，上部開一個700 mm2×1000 mm2的方孔。拆除管道內損壞的耐火內襯，用抓具清理管內廢渣。

（2）內胎支模將8 mm厚的直管鋼模分兩片分別從岔口開口處放入支管內，用吊鉤將鋼模掛起調整好位置，將兩片鋼模相對電焊拼接，用手拉葫蘆將鋼模整體上提，用6根圓鋼將鋼模內胎與上層平臺焊接固定、拉牢。與管道內工作層耐火磚表面緊密相連，如有空縫用纖維氈或耐火磚將縫塞嚴，去掉手拉葫蘆，準備整體澆注。

（3）澆注修復。在上層鋼平臺上，按熱風爐澆注料（見表1）使用說明及配合比將足量澆注料攪拌均勻，對管道內修復部位開始澆注。澆注料澆注時應不間斷施工，一次澆注成型。澆注時用振動棒振搗密實，震動時應快進慢出，振搗時應從一個方向向另一個方向依次進行。澆注時澆注料厚度距離管殼20 mm時停止?jié)沧?，對表面進行修整，保證弧度與管殼一致。澆注料表面不得進行收光處理，使?jié)沧⒘纤终Ｕ舭l(fā)，保證澆注料表面無龜裂現象。

（4）焊接鋼殼。待澆注料具有一定強度后，切除吊掛固定鋼模內胎的圓鋼，在澆注料表面鋪30 mm厚硅酸鋁纖維氈。對開口部位管殼打深坡口，將3號主支管相貫處保護性拆除鋼殼就位，焊接管殼，確保焊縫焊透、飽滿，并且在焊縫處焊接筋板補強。在新安裝的管壁上用Φ50鋼管制安排氣灌漿孔。

4.修復效果。澆筑完畢后，采用熱風倒流管對澆注部分進行簡單烘烤。由于爐頂未及時完成檢修修項目，B高爐延遲復風約5 h，使烘烤時間達到16 h以上。高爐復風初期，其3號熱風爐采用配風方式送風約10 h，繼續(xù)對澆注部分進行烘烤，3號熱風爐拱頂溫度780 ℃～900 ℃。后期正常燒爐換爐送風。風溫1160 ℃，分別對澆注部位進行管殼溫度檢測，溫度均低于130 ℃。低于正?？刂频?60 ℃。使用至今近1年半，該部位管殼溫度均低于150 ℃，表明澆注修復是成功的。

四、三岔口塌陷原因分析

1.熱風管道中的三岔口處管徑設計不合適。三岔區(qū)域是熱風總管與熱風支管三岔交接位置，一般總管與支管的管徑設計一致，其頂部類似平頂位置，該位置各向膨脹位移所帶來的熱應力破壞。八鋼B高爐頂燃式熱風管道三岔口就是這種結構和管徑設置，由于受交變的應力作用下，頂部相貫線處的平頂位置磚塊受垂直向上的支撐力小，極易下垂脫落。冷風配入三岔口均未出現過破損燒塌現象。

2.組合磚磚型結構設計不合理。組合磚磚型結構直接影響著熱風管道三岔口砌體的整體性，穩(wěn)定性，從而影響著使用壽命。B高爐3號熱風管道三岔口使用的組合磚結構，見圖2（完好狀態(tài)示意）。圖中組合磚上部磚太薄，由于該部位的組合磚在熱風爐運行過程時發(fā)生高溫、低溫周期交替作用最為嚴重的部位，使組合磚在使用中極易在這個部位損壞，再加上三岔口尺寸隨著高爐容積而增大，而組合磚之間的砌度不夠，磚與磚之間相互擠壓力不夠，致使該部位組合磚在使用中先出現局部破損，燒爐不送風時三岔口的溫度低，砌體體積收縮，上部的組合磚下沉；送風時的溫度高，上部砌體體積膨脹，由于上部的荷重作用，將兩側組合磚擠開，三岔口的溫度再次低時，砌體體積收縮，上部出現松動縫隙，組合磚繼續(xù)蠕動下沉。累積到一定數量，而后導致整塊磚掉下來，出現熱風管道三岔口燒塌現象。見圖2。

3.熱風爐送風周期不合理。由于B高爐使用冷風風量不高，熱風爐送風周期長2 h，“兩燒一送”時，不送風的時間更長，致使三岔口處的耐火磚溫降幅度較大，加劇了該部位熱應力破壞的力度，加速了耐火磚的破損，從而影響組合磚的使用壽命。長期休風時，倒流閥不能及時關上，也將熱風管系溫度降得過低。

五、 結束語

（1）熱風管道系統工作層出現燒塌時，采用澆注料進行熱態(tài)修補是一種可行的方法，它可以縮短熱風管道系統事故的處理時間，減少事故造成的損失。經過近2年的生產使用，生產實踐證明，對熱風管道三岔口采用重質澆注料進行熱態(tài)修復三岔口拱碹是可行的、有效的、可靠的，能夠滿足熱風管道系統長期穩(wěn)定生產。

（2）要提高熱風管道三岔口拱碹的使用壽命，需要對目前所使用的三岔口組合磚的管徑和磚型結構及其整體穩(wěn)定性進行改進和完善。熱風管道主支管差異管徑可消除三岔口平頂結構，增加組合磚的穩(wěn)定性；組合磚加厚、加大尺寸可以增加組合磚的穩(wěn)定性，加強互相咬合的能力。

（3）在熱風管道三岔口拱碹上采用耐火澆注料，在現場進行整體施工澆注成整體預制塊，不僅使拱碹砌體的整體穩(wěn)定性提高，還可降低投資成本。

（4）在設計送風溫度1200 ℃以上的熱風管道時，熱風管道三岔口組合磚第1層不宜采用低蠕變高鋁磚，最好改為采用紅柱石磚，這樣有利于熱風管道三岔口內襯的整體性能和耐溫變沖擊性能的改善。

工藝操作上控制合理的熱風爐燒爐參數控制和送風制度，最好采用“交叉并聯”的送風制度，延長送風的時間，減少三岔口處的耐火磚溫變沖擊。長期休風時，倒流閥及時關上，避免將熱風管系溫度降得過低。