曹 梁

（首鋼長(zhǎng)治鋼鐵有限公司煉鐵廠，山西長(zhǎng)治 046031）

0 引言

某鋼鐵廠中的煉鐵廠，其所采用的高爐容積有2000 m3，為自立式框架結(jié)構(gòu)，已投產(chǎn)超過10年。此高爐爐缸的內(nèi)襯采用的是陶瓷杯與碳磚相結(jié)合的復(fù)合結(jié)構(gòu)，二者之間的縫隙是通過碳素?fù)v打料來進(jìn)行填充的，爐缸的外部為厚度為160 mm、材質(zhì)為低鉻鑄鐵的一層光面冷卻壁。高爐運(yùn)行中所采用的循環(huán)冷卻方式為軟水密閉循環(huán)冷卻方式，進(jìn)行熱量傳遞的方式就是通過爐缸冷卻壁內(nèi)的冷卻水進(jìn)行傳遞且對(duì)內(nèi)襯進(jìn)行保護(hù)的。由于此冷卻壁的運(yùn)行情況會(huì)對(duì)爐缸的使用壽命產(chǎn)生直接的影響，此高爐使用10年以上之后，由于爐缸冷卻壁進(jìn)出水管的腐蝕問題而出現(xiàn)漏水故障，而且還存在水管閥門銹死而無法正常開關(guān)的問題，這也對(duì)冷卻壁的冷卻強(qiáng)度造成不利影響。因此，針對(duì)上述情況來進(jìn)行維護(hù)，對(duì)出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕問題的水管以及閥門的更換，而且在更換過程中還要保障爐缸所需一定冷卻強(qiáng)度的情況下進(jìn)行帶水和帶壓更換。

1 爐缸狀況及問題

1.1 爐缸狀況

此爐缸冷卻水系統(tǒng)采用軟水密閉循環(huán)冷卻的方式，這種冷卻方式具有較好的冷卻可靠性，在運(yùn)行中也有較少的水量消耗以及動(dòng)力消耗，對(duì)冷卻管路的腐蝕問題也比較輕。但是，爐缸的運(yùn)行狀況會(huì)對(duì)高爐的使用壽命產(chǎn)生直接的影響，因此在這超過10年的使用過程中，一直加強(qiáng)對(duì)爐缸的冷卻管理，對(duì)水質(zhì)和水量也有著嚴(yán)格的要求。不僅按照爐缸的熱負(fù)荷狀況以及不同熱負(fù)荷狀況下所要求的水溫差等來對(duì)爐缸冷卻水的水量和水壓等參數(shù)進(jìn)行確定和控制，還進(jìn)行了爐缸熱流強(qiáng)度以及熱負(fù)荷、水溫差等控制標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際的運(yùn)行中按照上述標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行定期檢查和控制。通過上述控制和管理手段，在超過10年的高爐運(yùn)行管理過程中始終將爐缸水溫差等數(shù)值基本控制在允許的范圍之內(nèi)，但是數(shù)值仍存在逐漸上升的趨勢(shì)。

1.2 現(xiàn)狀及問題

正如前文所述，在此高爐經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的使用之后，已經(jīng)開始出現(xiàn)了冷卻壁水管腐蝕嚴(yán)重以及漏水等故障問題，在本煉鐵廠中針對(duì)上述問題，目前只是采用給漏水的水管打抱箍的方式來進(jìn)行暫時(shí)控制，但是無法從根本上對(duì)漏水問題進(jìn)行消除。而如果出現(xiàn)爐缸冷卻壁水管腐蝕嚴(yán)重并且出現(xiàn)漏水嚴(yán)重的問題時(shí)，則會(huì)降低爐缸的冷卻能力，也會(huì)對(duì)熱量的傳輸造成嚴(yán)重影響，從而會(huì)出現(xiàn)爐缸內(nèi)的磚襯處于高熱負(fù)荷狀態(tài)下而發(fā)生侵蝕問題加劇和爐缸壽命縮短的問題。此外，漏水問題還會(huì)導(dǎo)致爐基下部出現(xiàn)積水問題，不僅造成軟水資源的浪費(fèi)而導(dǎo)致成本的增加，還會(huì)導(dǎo)致安全隱患問題的發(fā)生。另外，本煉鐵廠中的高爐爐缸內(nèi)還存在冷卻壁進(jìn)出水支管的閥門被銹死的問題，這就需要針對(duì)上述問題來對(duì)上述出現(xiàn)問題的水管以及閥門進(jìn)行統(tǒng)一更換。

2 冷卻壁更換施工

2.1 休風(fēng)前的準(zhǔn)備

由于本次冷卻壁更換施工所需要更換的水管和閥門的數(shù)量較多且工期較長(zhǎng)，大概需要進(jìn)行96 h 的休風(fēng)時(shí)間，因此，在休風(fēng)之前的3 天都不做進(jìn)攻性調(diào)整來對(duì)爐缸的活躍度進(jìn)行確保，也可以保證在更換結(jié)束并復(fù)風(fēng)時(shí)可以快速恢復(fù)。此外，還要精確計(jì)算休風(fēng)料并開放中心邊緣兩道氣流，確保在整個(gè)休風(fēng)過程中可以有充足且穩(wěn)定的爐溫還有合適的渣堿。在準(zhǔn)備過程中還要對(duì)高爐冷卻系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)檢查，通過對(duì)壞風(fēng)口進(jìn)行及時(shí)減水來對(duì)水量進(jìn)行良好控制，在此過程中如果出現(xiàn)異常都需要通過應(yīng)急措施來確保休風(fēng)安全。

由于冷卻壁更換施工的工期比較緊張且任務(wù)比較艱巨，而且此施工時(shí)間正處于夏季悶熱的時(shí)間。為了確保休風(fēng)時(shí)間內(nèi)的順利施工，就需要在施工之前對(duì)施工工序進(jìn)行明確。首先是更換進(jìn)水閥門，然后是更換進(jìn)水短管，最后更換回水閥門。在上述3個(gè)施工工序中需要根據(jù)所需要更換水管和閥門的數(shù)量以及工作量來對(duì)人員進(jìn)行合理配置，但是每個(gè)工序中都需要進(jìn)行電焊工、鉗工、輔助工、安全員以及現(xiàn)場(chǎng)管理人員的配置。而且參與冷卻壁更換施工的所有人員在準(zhǔn)備階段都要進(jìn)行統(tǒng)一的技術(shù)培訓(xùn)和安全教育，確保工作人員的專業(yè)水平和安全意識(shí)滿足此次施工的要求。此外，還要在準(zhǔn)備階段根據(jù)計(jì)劃的工作量和更換內(nèi)容來對(duì)所需要的工具以及材料和設(shè)備等進(jìn)行準(zhǔn)備，不僅確保所準(zhǔn)備工具和材料的數(shù)量滿足要求，而且要確保所用工具和材料的規(guī)格型號(hào)符合要求，確保更換施工的順利進(jìn)行。

在準(zhǔn)備階段最后還要進(jìn)行以下工作：由于在進(jìn)行水管和閥門更換時(shí)要在確保爐缸冷卻壁在一定的冷卻強(qiáng)度下進(jìn)行帶水和帶壓更換，還要將軟水進(jìn)行停止以及對(duì)中壓水進(jìn)行置換。這主要是由于中壓水的壓力和流量等參數(shù)可以滿足爐缸冷卻的要求，而且需要確保中壓水在整個(gè)休風(fēng)時(shí)間內(nèi)不允許停止。該置換方式操作比較簡(jiǎn)單和方便，只需要使用一根水管就可以完成上述操作，僅需要進(jìn)行長(zhǎng)度約15 m 水管的準(zhǔn)備，將重要水管與爐缸冷卻水管進(jìn)行連接。

2.2 對(duì)爐缸冷卻壁進(jìn)出水管和閥門進(jìn)行更換

由于帶水更換水管和閥門具有較大的技術(shù)難度，所以應(yīng)該按照上述方案中的要求來使用中壓水對(duì)爐缸內(nèi)的冷卻軟水進(jìn)行置換，確保原來的出水變?yōu)檫M(jìn)水。具體地說就是使用上述準(zhǔn)備的長(zhǎng)度大概為15 m 的水管在中壓水管的破口進(jìn)行焊接，并且將此水管與爐缸排水管上的閥門進(jìn)行連接，上述水管和閥門的直徑都為300 mm（圖1）。

圖1 中壓水管連接

在連接完成之后就通過此閥門來向爐缸冷卻壁進(jìn)行中壓水的供應(yīng)，確保原來的出水變?yōu)檫M(jìn)水，還要將爐缸冷卻壁進(jìn)出水總閥進(jìn)行關(guān)閉，以及將爐缸進(jìn)水總管中直徑為400 mm 的排水閥進(jìn)行打開來進(jìn)行排水。在此過程中，對(duì)漏水水管進(jìn)行帶水更換（圖2、圖3）。

圖2 爐缸冷卻壁進(jìn)水總閥

圖3 爐缸冷卻壁出水總閥

此外，上述中壓水的水量還需要滿足以下條件，不僅要確保冷卻壁水管的排水溫度控制在45 ℃及以下，而且要控制爐缸冷卻壁側(cè)壁的溫度控制在200 ℃及以下，爐缸的熱負(fù)荷也要控制在29.3 kJ/（h·m2）及以下。按照上述要求對(duì)此次水管和閥門更換中所需要的中壓水水量進(jìn)行計(jì)算，得出所需要的中壓水量為14 400 t。

2.3 水管和閥門更換施工程序

按照上述施工工序的要求，首先需要進(jìn)行進(jìn)水閥門的更換。在此施工過程中首先要將閥門關(guān)閉來實(shí)現(xiàn)停水操作，而且此過程中需要16 人同時(shí)進(jìn)行三方停水確認(rèn)，然后可以進(jìn)行閥門的拆除。在進(jìn)行閥門拆除時(shí)需要同時(shí)對(duì)2 只一組的閥門進(jìn)行同時(shí)按順序拆除，在安裝時(shí)則要按照相反的順序進(jìn)行。在上述閥門拆除過程中，要先對(duì)出口進(jìn)行拆除然后對(duì)入口進(jìn)行拆除。但是在對(duì)閥門進(jìn)行安裝時(shí)則需要先對(duì)進(jìn)口法蘭進(jìn)行安裝并且對(duì)安裝完成的閥門進(jìn)行緊固和關(guān)閉，之后再進(jìn)行出口法蘭的安裝。安裝完成之后，需要進(jìn)行調(diào)水作業(yè)，確保滿足工藝要求。在上述閥門更換的過程中，需要分為8 個(gè)操作組同時(shí)進(jìn)行閥門的拆除和新閥門的安裝，而且這些操作組需要從8 個(gè)不同的方向并沿著爐基進(jìn)行順時(shí)針作業(yè)。

其次是進(jìn)行進(jìn)水短管的更換。首先是進(jìn)行三方確認(rèn)并對(duì)進(jìn)出口閥門進(jìn)行關(guān)閉，在不會(huì)出現(xiàn)漏水的情況下來進(jìn)行更換，此外還要關(guān)閉進(jìn)水閥門的出口法蘭來進(jìn)行排水，在排水完畢之后通過氣焊割刀來對(duì)出現(xiàn)漏水問題的管道進(jìn)行切割，切割完成之后對(duì)短管的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，并且按照長(zhǎng)度要求來對(duì)新短管進(jìn)行切割，切割完成之后還要對(duì)切割管口進(jìn)行打磨。然后將打磨好的短管法蘭與閥門的出口法蘭進(jìn)行連接和緊固，并對(duì)短管進(jìn)行重新焊接。在焊接完成之后進(jìn)行試水作業(yè)，確保試水合格之后才能結(jié)束此施工工序。

最后就是進(jìn)行回水閥門的更換。首先就需要將對(duì)應(yīng)串號(hào)的閥門以及無法關(guān)閉的閥門進(jìn)行確認(rèn)，將進(jìn)口閥門到回水閥門出口位置的壓力調(diào)小，調(diào)至0.1 MPa 左右。然后按照先拆除入口閥門再拆除出口閥門的方式進(jìn)行，并且對(duì)新閥門采取先出口后入口的方式進(jìn)行安裝。在安裝完成之后，要對(duì)閥門的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，并且調(diào)整之后要確保閥門處于打開狀態(tài)。

3 更換效果

經(jīng)過上述水管和閥門更換并且經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行之后發(fā)現(xiàn)，爐缸的冷卻效果顯著增加，為高爐后期的強(qiáng)化冶煉提供了有力支持。在確保其冷卻效果的同時(shí)，也提高了高爐運(yùn)行的安全性以及延長(zhǎng)其使用壽命，不僅降低了高爐運(yùn)行中出現(xiàn)爐缸冷卻風(fēng)險(xiǎn)的概率，而且可以在確保安全生產(chǎn)和運(yùn)行的前提下，確保高爐生產(chǎn)者以及操作者可以放開手腳進(jìn)行操作以及進(jìn)行爐況調(diào)劑。此外，在上述水管以及閥門的帶水更換過程中，也沒有在休風(fēng)期間出現(xiàn)局部溫度過高的問題，在復(fù)風(fēng)之后也使得爐缸內(nèi)的各個(gè)部位快速恢復(fù)之前的狀態(tài)，確保冷卻壁溫度的正常，取得了良好的更換施工效果。

4 結(jié)語

針對(duì)某鋼鐵廠中的煉鐵廠高爐運(yùn)行情況，以及其中存在的爐缸冷卻壁管路腐蝕和閥門銹死等問題，提出了水管和閥門帶水更換的檢修方案，并且對(duì)高爐爐缸冷卻壁水管和閥門按照施工程序進(jìn)行帶水更換施工。更換完成并投入運(yùn)行之后，證明此更換施工的效果符合預(yù)期目標(biāo)。在后續(xù)使用過程中，還要不斷積累經(jīng)驗(yàn)，對(duì)水管和閥門更換施工工序進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。