看沙钢如何处理热风炉热风出口跑风难题
2017-10-12 14:13:40

高风温冶炼技术是当前高炉炼铁采取的重要手段之一,热风系统的长寿运行及送风系统隐患故障处理也成为冶金行业研究的一个重要课题。沙钢集团炼铁厂二车间在处理高炉热风出口跑风故障中不断积累经验,近日成功处理2号高炉3号热风炉热风出口跑风难题,对国内同类型热风炉遇到的类似问题具有一定的借鉴作用。

沙钢2680m3高炉热风炉系统简介

沙钢炼铁厂二车间共有3座2680m3高炉,目前单座高炉配备4座热风炉,包括3座内燃式和1座顶燃式。其中,内燃式热风炉自2004年起投运,属于一代炉龄;顶燃式热风炉于2016开始新建,2017年开始投用,主要是为了弥补内燃式热风炉运行后期,因热风炉内部大墙倒塌、硅砖孔堵塞、管道内部异形砖局部脱落导致风温一直上不去的不足。

顶燃式热风炉的工作原理:先燃烧煤气,用产生的烟气加热蓄热室的格子砖,再将冷风通过炽热的格子砖进行加热,然后让热风炉轮流交替地进行燃烧和送风,使高炉连续获得高温热风。

内燃式热风炉的工作原理:净化的煤气和助燃空气在燃烧器内混合后,进入燃烧室进行燃烧,产生的高温废气经拱顶进入蓄热室,在流经蓄热室时,将携带的热量传给格子砖并贮藏起来;低温废气从烟筒排出。高炉鼓风送来的冷风,在流经蓄热室被加热后,从热风出口经热风围管、风口装置进入高炉。

热风系统存在的问题及原因分析

目前热风系统存在的问题。沙钢炼铁厂二车间2号高炉3号热风支管与炉壳本体连接处耐材脱落,导致支管钢壳及炉壳局部表面温度高,尤其是热风支管局部起包发红,钢壳表面出现贯通式裂缝。该车间先后采取了一些技术手段来处理,比如定期对焊缝进行补焊处理、发红部位采取氮气吹扫冷却、每天测温跟踪、开孔灌浆等,但是从处理的结果来看效果不太理想,尤其是在氮气吹扫冷却的情况下,热风炉送风时钢壳表面温度依然达到300摄氏度左右,导致焊缝经常开裂,跑风严重,车间被迫降低风温,对车间正常生产造成很大影响。同时,发红跑风部位存在事故隐患。因跑风部位位于热风炉炉壳本体与热风支管连接处,属于热风系统最薄弱环节,如果处理不当,将造成热风炉大墙倒塌等严重后果。

热风出口跑风及钢壳发红原因分析。沙钢2680m3高炉内燃式热风炉热风支管钢壳外径2620mm,送风通道孔径1676mm,钢壳厚度14mm,管道由里向外共砌筑3层砖,工作层为红柱石砖(厚度为152mm);隔热层分别为轻质高铝砖、轻质黏土砖,其砖层总厚度为452mm;热风出口发红跑风部位所处位置正好是热风炉炉壳与热风支管连接处,该部位易破损,使用组合砖砌筑。当热风炉送风时,该位置是受热风冲刷外力最强的部位,长期受到轴向外力作用,导致热风管道钢壳与保温砖之间间隙变大,在钢壳与保温砖之间形成窜风通道。热风出口钢壳外表面长时间处于高温冲刷环境中,钢壳的强度、硬度等被大大降低,从而出现发红起包甚至裂缝。

该热风炉自2004年投用至今已有13年左右,一代炉龄后期管道内组合砖长期受高温以及机械载荷作用,各项抗蠕变性能及承载能力下降,导致砖层收缩变形,在钢壳和砌体之间形成窜风通道,同样导致钢壳表面发红。

消除制约因素实施挖补浇筑

消除制约因素。因内燃式热风炉热风阀进回水管道系统存在设计缺陷,进回水水包正好处在紧靠热风炉本体的热风支管上方,热风支管上方被水管覆盖,加上电缆桥架及其他介质管道也横向穿过,要进行挖补浇筑工作根本就没有作业空间。因此,首要问题是对热风阀进回水系统及电缆桥架等进行移位。该车间为尽快处理隐患问题,对热风阀等大型阀门冷却水系统进行重新设计规划,在热风阀平台北侧重新制作安装集水包,重新架设进回水管,利用休风检修机会投用新的冷却系统,将原来旧的集水包拆除利旧,并将热风支管上方电缆桥架移位,彻底清除了热风支管上方所有障碍,为挖补工作创造了有利条件。

实施挖补浇筑,消除隐患。为了确保安全、长效地处理热风出口发红跑风问题且不影响正常生产的风温使用,该车间多次组织施工单位进行可行性研究,将最终实施挖补浇筑时间定在新建4号热风炉正常投运之后,并最终确定了施工方案,即对热风支管法兰处与热风炉炉壳之间的钢壳上半段及热风支管根部左侧炉壳板进行挖补,施工面积约8m2。其中,炉壳板挖补约70cmx70cm大小的地方,炉壳板厚度为50mm。具体做法如下:将热风炉操作方式改为逆向抽风,从而使混风室内形成负压,为作业创造条件,同时保证热风炉拱顶温度不低于900摄氏度;将热风支管钢壳沿纵贯线割开,清理残余耐材,安装隔热挡板,确保拱顶温度下降缓慢;安装浇筑模具,填充胶结合刚玉莫来石浇注料,采用振动棒振动密实,再用陶瓷纤维隔热棉填充缝隙,恢复安装钢板;在发红跑风部位焊接压浆孔,压浆孔为上下开设,下面为灌浆孔,上面为冒浆观察孔,灌浆料从下往上流动,从而填充缝隙;灌浆时要严格控制灌浆压力,避免因压力过大导致组合砖坍塌事故;钢壳挖补浇筑后,在热风炉炉壳和热风支管连接处焊接一圈加强筋板,以确保送风时支管有足够的耐冲击力。此次热风出口挖补浇筑项目通过施工人员连续奋战,共耗时48小时,最终顺利完成挖补工作。

2号高炉3号热风出口跑风挖补浇筑后,原发红跑风位置钢壳温度正常送风时由原来300摄氏度左右降低到现在110摄氏度左右,跟踪运行一段时间后运行比较稳定,挖补位置温度没有上升且没有发红跑风现象,风温由原来1140摄氏度上升到现在1180摄氏度,达到了预期效果。

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