戴恒仙 韋成浩 顧小楓

熱風爐熱風出口跑風挖補澆筑技術應用實踐

戴恒仙 韋成浩 顧小楓

采用高風溫冶煉技術是當前高爐煉鐵所采取的重要手段之一，隨著近代冶煉技術的不斷發(fā)展，熱風爐系統(tǒng)的投用成為煉鐵行業(yè)的標配，熱風系統(tǒng)的長壽運行及送風系統(tǒng)隱患故障處理也成為當今行業(yè)研究的一個重要課題。沙鋼煉鐵廠二車間在處理高爐熱風出口跑風故障中，不斷積累經(jīng)驗，成功處理難題，對解決國內(nèi)同類型熱風爐的類似問題，具有一定的借鑒。

內(nèi)燃式熱風爐 熱風出口 爐殼 發(fā)紅跑風 挖補澆筑

1.沙鋼2680m3高爐熱風爐系統(tǒng)簡介

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

1.1 頂燃燒式熱風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，再將冷風通過熾熱的格子磚進行加熱，然后將熱風爐輪流交替地進行燃燒和送風，使高爐連續(xù)獲得高溫熱風。主要參數(shù)見表1。

1.2 內(nèi)燃燒式熱風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，進入燃燒室進行燃燒，產(chǎn)生的高溫廢氣經(jīng)拱頂進入蓄熱室，在流經(jīng)蓄熱室時，將攜帶的熱量傳給格子磚并貯藏起來；低溫廢氣從煙筒排除。高爐鼓風送來的冷風，在流經(jīng)蓄熱室時被加熱后，從熱風出口經(jīng)熱風圍管、風口裝置進入高爐。主要參數(shù)見表2。

2.熱風系統(tǒng)存在問題

煉鐵廠二車間2#高爐3#熱風支管，與爐殼本體連接處耐材脫落，導致支管鋼殼及爐殼局部表面溫度高，尤其是熱風支管局部起包發(fā)紅，鋼殼表面出現(xiàn)貫通式裂縫。技術人員先后采取了一系列技術手段處理，如定期對焊縫進行補焊處理，發(fā)紅部位采取氮氣吹掃冷卻，每天測溫跟蹤，開孔灌漿等技術手段。但是結果來看效果不太理想，尤其在氮氣吹掃冷卻的情況下，熱風爐送風時鋼殼表面溫度依然達到300℃左右，導致焊縫經(jīng)常開裂，跑風嚴重，車間被迫降低風溫使用，對車間正常生產(chǎn)造成很大影響。同時，發(fā)紅跑風部位存在燒出發(fā)生事故的安全隱患。因跑風部位在熱風爐爐殼本體與熱風支管連接處，屬于熱風系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)，如果處理不當，將會造成熱風爐大墻倒塌等嚴重后果。

3.熱風出口跑風及鋼殼發(fā)紅原因分析

3.1 長期受軸向外力作用，性能指標大大削弱，導致裂縫

沙鋼2680m3高爐內(nèi)燃式熱風爐，熱風支管鋼殼外徑2620mm，送風通道孔徑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）隔熱層分別為輕質高鋁磚、輕質粘土磚，其磚層總厚度452mm，熱風出口發(fā)紅跑風部位正好所處熱風爐爐殼與熱風支管連接處，該部位易破損使用組合磚砌筑。當熱風爐送風時，該位置是受熱風沖刷外力最強的部位，但長期以往受到軸向外力作用，導致熱風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通道，熱風出口鋼殼外表面在長時間高溫沖刷的環(huán)境下，鋼殼的強度、硬度等性能指標會大大削弱，從而導致鋼殼發(fā)紅起包或者出現(xiàn)裂縫。

表1 頂燃燒式熱風爐主要參數(shù)

表2 內(nèi)燃燒式熱風爐主要參數(shù)

3.2 長期高溫及機械載荷，導致各項指標下降

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

4.消除制約因素，確定最終方案

4.1 消除制約因素

因當時內(nèi)燃式熱風爐熱風閥進回水管道系統(tǒng)設計存在缺陷，進回水水包正好處在緊靠熱風爐本體的熱風支管上方，熱風支管上方被水管覆蓋，加上電纜橋架及其他介質管道也橫向穿過，進行挖補澆筑工作根本沒有作業(yè)空間。因此，首要問題是對熱風閥進回水系統(tǒng)及電纜橋架等進行移位。車間為盡快處理隱患問題，對熱風閥等大型閥門冷卻水系統(tǒng)進行重新設計規(guī)劃，在熱風閥平臺北側重新制作安裝集水包，重新架設進回水管，利用休風檢修機會投用新的冷卻系統(tǒng)，將原來舊的集水包拆除利舊，并將熱風支管上方電纜橋架移位，徹底清除了熱風支管上方所有障礙，為挖補工作創(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、長效的處理熱風出口發(fā)紅跑風問題，又不影響到正常生產(chǎn)風溫使用，車間多次組織施工單位進行可行性研究探討，車間將最終實施挖補澆筑時間定在新建4#熱風爐正常投運之后。并最終確定施工方案，即把熱風支管法蘭處與熱風爐爐殼之間鋼殼上半段及熱風支管根部左側爐殼板進行挖補，施工面積約8m2。其中爐殼板挖補長×寬約70cm×70cm，爐殼板厚度50mm，具體是將熱風爐操作方式改為逆向抽風，從而使混風室內(nèi)形成負壓，為作業(yè)創(chuàng)造條件。同時要保證熱風爐拱頂溫度不能低于控制溫度點，不得低于900℃，將熱風支管鋼殼沿縱貫線割開，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，填充膠結合剛玉莫來石澆注料，采用振動棒振動密實，再用陶瓷纖維隔熱棉進行填充縫隙，恢復安裝鋼板，在發(fā)紅跑風部位焊接壓漿孔，壓降孔上下開設，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，從而填充縫隙，灌漿時要嚴格控制灌漿壓力，避免因壓力過大導致組合磚意坍塌事故，鋼殼挖補澆筑后在熱風爐爐殼和熱風支管連接處一圈焊接加強筋板，以確保送風時支管有足夠的耐沖擊力。本次熱風出口挖補澆筑項目通過施工人員連續(xù)奮戰(zhàn)，共耗時48小時，最終順利完成挖補工作。

5.結 語

采用高風溫冶煉技術是當前高爐煉鐵所采取的重要手段之一，因為提高高爐煉鐵送風溫度，不僅可以降低高爐冶煉焦比，還能提高鐵水產(chǎn)量，從而實現(xiàn)高爐經(jīng)濟煉鐵，尤其在當前鋼鐵行業(yè)所處的市場行情中，尋求經(jīng)濟煉鐵途徑對企業(yè)降本增效，提高市場競爭力顯得尤為重要。

沙鋼2#高爐3#熱風出口跑風挖補澆筑后，原發(fā)紅跑風位置鋼殼溫度正常,送風時由原來300℃左右降低到現(xiàn)在110℃左右。跟蹤運行一段時間后，運行比較穩(wěn)定，挖補位置溫度沒有上升趨勢，且沒有發(fā)紅跑風現(xiàn)象，風溫由原來1140℃到現(xiàn)在1180℃，達到了預期效果。

（作者單位：江蘇沙鋼集團）