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號高爐3號熱風(fēng)爐熱風(fēng)出口跑風(fēng)難題，對國內(nèi)同類型熱風(fēng)爐遇到的類似問題具有一定的借鑒作用。

沙鋼2680m3高爐熱風(fēng)爐系統(tǒng)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(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開始新建，2017年開始投用，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；低溫廢氣從煙筒排出。高爐鼓風(fēng)送來的冷風(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)存在的問題及原因分析

目前熱風(fēng)系統(tǒng)存在的問題。沙鋼煉鐵廠二車間2號高爐3號熱風(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。該車間先后采取了一些技術(shù)手段來處理，比如定期對焊縫進(jìn)行補(bǔ)焊處理、發(fā)紅部位采取氮?dú)獯祾呃鋮s、每天測溫跟蹤、開孔灌漿等，但是從處理的結(jié)果來看效果不太理想，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)常開裂，跑風(fēng)嚴(yán)重，車間被迫降低風(fēng)溫，對車間正常生產(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，要進(jìn)行挖補(bǔ)澆筑工作根本就沒有作業(yè)空間。因此，首要問題是對熱風(fēng)閥進(jìn)回水系統(tǒng)及電纜橋架等進(jìn)行移位。該車間為盡快處理隱患問題，對熱風(fēng)閥等大型閥門冷卻水系統(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(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、長效地處理熱風(fēng)出口發(fā)紅跑風(fēng)問題且不影響正常生產(chǎn)的風(fēng)溫使用，該車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號熱風(fēng)爐正常投運(yùn)之后，并最終確定了施工方案，即對熱風(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，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)合剛玉莫來石澆注料，采用振動棒振動密實(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，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號高爐3號熱風(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)位置溫度沒有上升且沒有發(fā)紅跑風(fēng)現(xiàn)象，風(fēng)溫由原來1140攝氏度上升到現(xiàn)在1180攝氏度，達(dá)到了預(yù)期效果。