熱風爐熱風出口跑風難題的攻克

2018-01-04   來源:中國聯合鋼鐵網
高風溫冶煉技術是當前高爐煉鐵采取的重要手段之一,熱風系統的長壽運行及送風系統隱患故障處理也成為冶金行業研究的一個重要課題。沙鋼集團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驗,近日成功處理2號高爐3號熱風爐熱風出口跑風難題,對國內同類型熱風爐遇到的類似問題具有一定的借鑒作用。 沙鋼2680m3高爐熱風爐系統簡介 沙鋼煉鐵廠二車間共有3座2680m3高爐,目前單座高爐配備4座熱風爐,包括3座內燃式和1座頂燃式。其中,內燃式熱風爐自2004年起投運,屬于一代爐齡;頂燃式熱風爐于2016開始新建,2017年開始投用,主要是為了彌補內燃式熱風爐運行后期,因熱風爐內部大墻倒塌、硅磚孔堵塞、管道內部異形磚局部脫落導致風溫一直上不去的不足。 頂燃式熱風爐的工作原理:先燃燒煤氣,用產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,然后讓熱風爐輪流交替地進行燃燒和送風,使高爐連續獲得高溫熱風。 內燃式熱風爐的工作原理:凈化的煤氣和助燃空氣在燃燒器內混合后,進入燃燒室進行燃燒,產生的高溫廢氣經拱頂進入蓄熱室,在流經蓄熱室時,將攜帶的熱量傳給格子磚并貯藏起來;低溫廢氣從煙筒排出。高爐鼓風送來的冷風,在流經蓄熱室被加熱后,從熱風出口經熱風圍管、風口裝置進入高爐。 熱風系統存在的問題及原因分析 目前熱風系統存在的問題。沙鋼煉鐵廠二車間2號高爐3號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紅,鋼殼表面出現貫通式裂縫。該車間先后采取了一些技術手段來處理,比如定期對焊縫進行補焊處理、發紅部位采取氮氣吹掃冷卻、每天測溫跟蹤、開孔灌漿等,但是從處理的結果來看效果不太理想,尤其是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攝氏度左右,導致焊縫經常開裂,跑風嚴重,車間被迫降低風溫,對車間正常生產造成很大影響。同時,發紅跑風部位存在事故隱患。因跑風部位位于熱風爐爐殼本體與熱風支管連接處,屬于熱風系統最薄弱環節,如果處理不當,將造成熱風爐大墻倒塌等嚴重后果。 熱風出口跑風及鋼殼發紅原因分析。沙鋼2680m3高爐內燃式熱風爐熱風支管鋼殼外徑2620mm,送風通道孔徑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);隔熱層分別為輕質高鋁磚、輕質黏土磚,其磚層總厚度為452mm;熱風出口發紅跑風部位所處位置正好是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,長期受到軸向外力作用,導致熱風管道鋼殼與保溫磚之間間隙變大,在鋼殼與保溫磚之間形成竄風通道。熱風出口鋼殼外表面長時間處于高溫沖刷環境中,鋼殼的強度、硬度等被大大降低,從而出現發紅起包甚至裂縫。 該熱風爐自2004年投用至今已有13年左右,一代爐齡后期管道內組合磚長期受高溫以及機械載荷作用,各項抗蠕變性能及承載能力下降,導致磚層收縮變形,在鋼殼和砌體之間形成竄風通道,同樣導致鋼殼表面發紅。 消除制約因素實施挖補澆筑 消除制約因素。因內燃式熱風爐熱風閥進回水管道系統存在設計缺陷,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,要進行挖補澆筑工作根本就沒有作業空間。因此,首要問題是對熱風閥進回水系統及電纜橋架等進行移位。該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進行重新設計規劃,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,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,為挖補工作創造了有利條件。 實施挖補澆筑,消除隱患。為了確保安全、長效地處理熱風出口發紅跑風問題且不影響正常生產的風溫使用,該車間多次組織施工單位進行可行性研究,將最終實施挖補澆筑時間定在新建4號熱風爐正常投運之后,并最終確定了施工方案,即對熱風支管法蘭處與熱風爐爐殼之間的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,爐殼板挖補約70cmx70cm大小的地方,爐殼板厚度為50mm。具體做法如下:將熱風爐操作方式改為逆向抽風,從而使混風室內形成負壓,為作業創造條件,同時保證熱風爐拱頂溫度不低于900攝氏度;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填充縫隙,恢復安裝鋼板;在發紅跑風部位焊接壓漿孔,壓漿孔為上下開設,下面為灌漿孔,上面為冒漿觀察孔,灌漿料從下往上流動,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焊接一圈加強筋板,以確保送風時支管有足夠的耐沖擊力。此次熱風出口挖補澆筑項目通過施工人員連續奮戰,共耗時48小時,最終順利完成挖補工作。 2號高爐3號熱風出口跑風挖補澆筑后,原發紅跑風位置鋼殼溫度正常送風時由原來300攝氏度左右降低到現在110攝氏度左右,跟蹤運行一段時間后運行比較穩定,挖補位置溫度沒有上升且沒有發紅跑風現象,風溫由原來1140攝氏度上升到現在1180攝氏度,達到了預期效果。 (來源:煉鋼)
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