高風(fēng)溫冶煉技術(shù)是當(dāng)前高爐煉鐵采取的重要手段之一,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冶金行業(yè)研究的一個(gè)重要課題。沙鋼集團(tuán)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),近日成功處理2號(hào)高爐3號(hào)熱風(fēng)爐熱風(fēng)出口跑風(fēng)難題,對(duì)國(guó)內(nèi)同類(lèi)型熱風(fēng)爐遇到的類(lèi)似問(wèn)題具有一定的借鑒作用。
沙鋼2680m3高爐熱風(fēng)爐系統(tǒng)簡(jiǎn)介
沙鋼煉鐵廠二車(chē)間共有3座2680m3高爐,目前單座高爐配備4座熱風(fēng)爐,包括3座內(nèi)燃式和1座頂燃式。其中,內(nèi)燃式熱風(fēng)爐自2004年起投運(yùn),屬于一代爐齡;頂燃式熱風(fēng)爐于2016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)溫一直上不去的不足。
頂燃式熱風(fēng)爐的工作原理: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,然后讓熱風(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)。
內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的工作原理: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);低溫廢氣從煙筒排出。高爐鼓風(fēng)送來(lái)的冷風(fēng),在流經(jīng)蓄熱室被加熱后,從熱風(fēng)出口經(jīng)熱風(fēng)圍管、風(fēng)口裝置進(jìn)入高爐。
熱風(fēng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題及原因分析
目前熱風(fēng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題。沙鋼煉鐵廠二車(chē)間2號(hào)高爐3號(hào)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。該車(chē)間先后采取了一些技術(shù)手段來(lái)處理,比如定期對(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,但是從處理的結(jié)果來(lái)看效果不太理想,尤其是在氮?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攝氏度左右,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,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)部位存在事故隱患。因跑風(fēng)部位位于熱風(fēng)爐爐殼本體與熱風(fēng)支管連接處,屬于熱風(fēng)系統(tǒng)最薄弱環(huán)節(jié),如果處理不當(dāng),將造成熱風(fēng)爐大墻倒塌等嚴(yán)重后果。
熱風(fēng)出口跑風(fēng)及鋼殼發(fā)紅原因分析。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,鋼殼厚度14mm,管道由里向外共砌筑3層磚,工作層為紅柱石磚(厚度為152mm);隔熱層分別為輕質(zhì)高鋁磚、輕質(zhì)黏土磚,其磚層總厚度為452mm;熱風(fēng)出口發(fā)紅跑風(fēng)部位所處位置正好是熱風(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,長(zhǎng)期受到軸向外力作用,導(dǎo)致熱風(fēng)管道鋼殼與保溫磚之間間隙變大,在鋼殼與保溫磚之間形成竄風(fēng)通道。熱風(fēng)出口鋼殼外表面長(zhǎng)時(shí)間處于高溫沖刷環(huán)境中,鋼殼的強(qiáng)度、硬度等被大大降低,從而出現(xiàn)發(fā)紅起包甚至裂縫。
該熱風(fēng)爐自2004年投用至今已有13年左右,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,各項(xiàng)抗蠕變性能及承載能力下降,導(dǎo)致磚層收縮變形,在鋼殼和砌體之間形成竄風(fēng)通道,同樣導(dǎo)致鋼殼表面發(fā)紅。
消除制約因素實(shí)施挖補(bǔ)澆筑
消除制約因素。因內(nèi)燃式熱風(fēng)爐熱風(fēng)閥進(jìn)回水管道系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)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),要進(jìn)行挖補(bǔ)澆筑工作根本就沒(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。該車(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)造了有利條件。
實(shí)施挖補(bǔ)澆筑,消除隱患。為了確保安全、長(zhǎng)效地處理熱風(fēng)出口發(fā)紅跑風(fēng)問(wèn)題且不影響正常生產(chǎn)的風(fēng)溫使用,該車(chē)間多次組織施工單位進(jìn)行可行性研究,將最終實(shí)施挖補(bǔ)澆筑時(shí)間定在新建4號(hào)熱風(fēng)爐正常投運(yùn)之后,并最終確定了施工方案,即對(duì)熱風(fēng)支管法蘭處與熱風(fēng)爐爐殼之間的鋼殼上半段及熱風(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)約70cmx70cm大小的地方,爐殼板厚度為50mm。具體做法如下: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)保證熱風(fēng)爐拱頂溫度不低于900攝氏度;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,壓漿孔為上下開(kāi)設(shè),下面為灌漿孔,上面為冒漿觀察孔,灌漿料從下往上流動(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)支管連接處焊接一圈加強(qiáng)筋板,以確保送風(fēng)時(shí)支管有足夠的耐沖擊力。此次熱風(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。
2號(hào)高爐3號(hào)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攝氏度左右降低到現(xiàn)在110攝氏度左右,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)有上升且沒(méi)有發(fā)紅跑風(fēng)現(xiàn)象,風(fēng)溫由原來(lái)1140攝氏度上升到現(xiàn)在1180攝氏度,達(dá)到了預(yù)期效果。
備注:數(shù)據(jù)僅供參考,不作為投資依據(jù)。
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