王文紅  唐小東   康曉陽   張振峰   蘇永輝

（陜鋼集團(tuán)龍鋼公司煉鐵廠）

摘  要：龍鋼煉鐵1#高爐卡盧金硅磚熱風(fēng)爐因多次涼爐和建設(shè)期技術(shù)條件限制，出現(xiàn)拱頂錐段磚襯倒塌，存在極大運(yùn)行安全風(fēng)險，煉鐵技術(shù)人員通過熱風(fēng)爐運(yùn)行風(fēng)險控制、新建熱風(fēng)爐降低大修生產(chǎn)綜合成本方案、新建熱風(fēng)管道快速合茬及在線停用熱風(fēng)爐等系列技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了熱風(fēng)爐運(yùn)行風(fēng)險可控、大修方案最優(yōu)、高爐指標(biāo)無損的最大綜合效益。

關(guān)鍵詞： 高爐熱風(fēng)爐；大修；技術(shù)創(chuàng)新集成

龍鋼煉鐵廠1#高爐熱風(fēng)爐由包頭鋼鐵設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，采用卡盧金頂燃式結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)風(fēng)溫1200℃。自2009年元月份開爐投運(yùn)，多次涼爐導(dǎo)致熱風(fēng)爐硅磚損壞嚴(yán)重，運(yùn)行安全風(fēng)險巨大。在熱風(fēng)爐沒有徹底大修前階段，煉鐵廠制定執(zhí)行《1#高爐熱風(fēng)爐安保運(yùn)行方案》；在大修方式上通過綜合效益評定，采用先新建一座熱風(fēng)爐，然后對存在問題的熱風(fēng)爐輪換大修方案，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)維修效益最大化。

1  龍鋼煉鐵1#高爐熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)參數(shù)及各部位耐材材質(zhì)：

表1：龍鋼1280m³高爐熱風(fēng)爐主要技術(shù)參數(shù)

2  涼爐給熱風(fēng)爐拱頂砌體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定造成的影響

1#高爐熱風(fēng)爐2009年元月投運(yùn)，2013年相繼出現(xiàn)熱風(fēng)出口坍塌，進(jìn)行涼爐（涼爐時間19天）維修，2015年8月因鋼鐵市場下滑，1#高爐熱風(fēng)爐再次涼爐（涼爐時間45天），2016年4月隨著鋼鐵市場的回暖，公司決策1#高爐恢復(fù)生產(chǎn)，在1#高爐復(fù)產(chǎn)熱風(fēng)爐烘爐前檢查拱頂砌體，發(fā)現(xiàn)兩次涼爐對熱風(fēng)爐硅磚砌體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定影響極大，1#高爐熱風(fēng)爐硅磚砌體受損嚴(yán)重， 其中1#3#熱風(fēng)爐拱頂錐段砌體變形、硅磚斷裂嚴(yán)重，3座熱風(fēng)爐蓄熱室大墻外環(huán)迷宮磚下陷嚴(yán)重，熱風(fēng)爐拱頂硅磚砌體破損情況如圖1所示。

圖1   1#高爐熱風(fēng)爐拱頂及蓄熱室大墻迷宮磚烘爐前破損情況

3  對熱風(fēng)爐受損狀況科學(xué)評估，制定執(zhí)行安保方案監(jiān)護(hù)運(yùn)行優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐長周期監(jiān)護(hù)安全運(yùn)行的技術(shù)創(chuàng)新突破

3.1  熱風(fēng)爐安全運(yùn)行風(fēng)險評價

針對1#高爐熱風(fēng)爐拱頂硅磚砌體存在問題，煉鐵技術(shù)人員邀請公司技術(shù)部、國內(nèi)熱風(fēng)爐專業(yè)設(shè)計(jì)公司及多家耐材廠家對熱風(fēng)爐實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行論證，認(rèn)為熱風(fēng)爐具備監(jiān)護(hù)運(yùn)行條件，結(jié)合公司生產(chǎn)經(jīng)營計(jì)劃，決定1#高爐熱風(fēng)爐先生產(chǎn)，落實(shí)全方位監(jiān)護(hù)運(yùn)行措施，同時做熱風(fēng)爐大修準(zhǔn)備工作。煉鐵廠制定1#高爐熱風(fēng)爐監(jiān)護(hù)運(yùn)行安全保障方案，對熱風(fēng)爐運(yùn)行狀況實(shí)施全方位安全管控，確保1#高爐熱風(fēng)爐運(yùn)行風(fēng)險可控。

3.2  熱風(fēng)爐安全保障措施：

3.2.1制定熱風(fēng)爐鋼殼測溫溫度檢測管控標(biāo)準(zhǔn)：拱頂部位控制標(biāo)準(zhǔn)：小于150℃，大于150℃強(qiáng)制風(fēng)冷，200℃開始打水降溫，強(qiáng)制降溫后出現(xiàn)鋼殼開裂，立即采取停爐檢修措施。

3.2.2建立管控機(jī)制：拱頂砌體掉磚、倒塌后最直接的表現(xiàn)為鋼殼溫度上升，在熱風(fēng)爐滿負(fù)荷運(yùn)行前，對拱頂鋼殼溫度進(jìn)行測量，建立溫度臺賬，跟蹤鋼殼溫度變化，溫度有上升趨勢，采取進(jìn)一步措施；溫度檢測針對性點(diǎn)對點(diǎn)在線溫度無線檢測系統(tǒng)、紅外測溫成像系統(tǒng)與人工手持測溫方式相結(jié)合。圖2、3、4為熱風(fēng)爐建立全方位鋼殼溫度檢測系統(tǒng)。

圖2 崗位人員檢測熱風(fēng)爐鋼殼溫度變化情況

   圖3 紅外雙視攝像機(jī)及在線鋼殼測溫裝置

圖4  紅外雙視及鋼殼溫度在線檢測儀實(shí)時傳輸重點(diǎn)監(jiān)控部位溫度數(shù)據(jù)

3.2.3  通過測溫裝置提升，減輕崗位人員測溫勞動強(qiáng)度，降低熱風(fēng)爐監(jiān)護(hù)運(yùn)行期間安全風(fēng)險，在熱風(fēng)爐重點(diǎn)監(jiān)控部位安裝紅外雙視攝像機(jī)及鋼殼溫度在線檢測裝置（圖4為在線測溫裝置安裝現(xiàn)場及數(shù)據(jù)傳輸情況），有效提高熱風(fēng)爐鋼殼溫度管控度，將熱風(fēng)爐運(yùn)行安全狀態(tài)實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控。

3.2.4 控制高爐鼓風(fēng)強(qiáng)度：當(dāng)熱風(fēng)爐拱頂錐段以上鋼殼溫度超過200℃時，高爐應(yīng)采取降低鼓風(fēng)強(qiáng)度，風(fēng)溫不超過1100℃，風(fēng)壓不超過300kpa,熱風(fēng)爐拱頂溫度不超過1250℃。

3.2.5 完善熱風(fēng)爐強(qiáng)制冷卻措施，在熱風(fēng)爐出現(xiàn)鋼殼溫度異常情況下采取進(jìn)一步強(qiáng)化措施，控制風(fēng)險擴(kuò)大，避免事故發(fā)生。

                   圖5   1#高爐熱風(fēng)爐重點(diǎn)監(jiān)測部位淋水降溫裝置

3.2.6熱風(fēng)爐鋼殼溫度進(jìn)入強(qiáng)制打水冷卻期，必須對進(jìn)入熱風(fēng)爐區(qū)域嚴(yán)加管控，控制人員進(jìn)入數(shù)量，制定相關(guān)管控制度。高爐及熱風(fēng)爐制定相關(guān)預(yù)案，防止事故擴(kuò)大

3.3  定期對1#高爐熱風(fēng)爐運(yùn)行狀況進(jìn)行安全評估，制定階段性管控措施:

3.3.1  通過對熱風(fēng)爐鋼殼溫度檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，分析數(shù)據(jù)變化趨勢，能夠基本判斷熱風(fēng)爐重點(diǎn)監(jiān)控部位內(nèi)部砌體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定狀況，有煉鐵廠組織單位相關(guān)安全技術(shù)人員進(jìn)行安全評估，有針對性調(diào)整高爐運(yùn)行參數(shù)，使熱風(fēng)爐運(yùn)行負(fù)荷在安全可控條件范圍之內(nèi)。

3.3.2  階段性對安保措施執(zhí)行情況進(jìn)行考核評價，對安保措施實(shí)時跟進(jìn)，確保安全措施落實(shí)到位。

4  大修方案的論證，系統(tǒng)思考，思路創(chuàng)新，先新建一座熱風(fēng)爐然后對三座熱風(fēng)爐輪換維修，靈活安排維修，實(shí)現(xiàn)方案最優(yōu)、綜合效益最大的目標(biāo)：

煉鐵廠在推進(jìn)熱風(fēng)爐大修項(xiàng)目過程中，通過與多家熱風(fēng)爐技術(shù)公司工程技術(shù)人員進(jìn)行廣泛技術(shù)交流，從熱風(fēng)爐大修安全性，大修后的指標(biāo)提升及大修過程中高爐綜合效益進(jìn)行分析交流，決定采用先新建一座熱風(fēng)爐，然后再對三座熱風(fēng)爐進(jìn)行經(jīng)濟(jì)維修的方案:

4.1  熱風(fēng)爐大修不同方式分析對比：

通過效益分析，決定先新建一座熱風(fēng)爐，然后再對三座熱風(fēng)爐進(jìn)行經(jīng)濟(jì)維修，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)維修綜合效益最大化。

4.2  新建熱風(fēng)爐新技術(shù)應(yīng)用

4.2.1  爐底結(jié)構(gòu)采用剛?cè)峤Y(jié)合的碟形爐底結(jié)構(gòu)，徹底解決原有熱風(fēng)爐爐底上翹、漏風(fēng)現(xiàn)象；

4.2.2  熱風(fēng)爐熱風(fēng)出口完全坐落在爐體直段上，使用組合磚砌筑形式，熱風(fēng)出口采用穩(wěn)定的三環(huán)結(jié)構(gòu)，徹底解決熱風(fēng)出口易跑風(fēng)發(fā)熱的弱點(diǎn)，保證熱風(fēng)出口長期使用穩(wěn)定性；

4.2.3  熱風(fēng)爐拱頂?shù)娜紵也捎们蛎娼渝F面中空結(jié)構(gòu)（平緩過度），新建熱風(fēng)爐耐材配置以龍鋼5#高爐熱風(fēng)爐使用耐材為基礎(chǔ)（耐材性能不低于此標(biāo)準(zhǔn)），工作層采用優(yōu)質(zhì)硅磚（拱頂組合磚），荷軟1650℃，蠕變率1550℃×50h≤0.8，滿足1400℃拱頂高溫的要求；

4.2.4  爐殼板采用Q355B,熱風(fēng)出口周圍的爐殼板采用整體加厚鋼板（厚度不小于65mm），并做消除應(yīng)力特殊處理；

4.2.5  熱風(fēng)出口處采用自由復(fù)式補(bǔ)償器（波紋材質(zhì)雙層825不銹鋼）外加全長大欄桿的結(jié)構(gòu)形式，熱風(fēng)支管全長大拉桿一端環(huán)抱熱風(fēng)總管，另一端180°環(huán)抱爐殼；

4.2.6  熱風(fēng)出口下部支撐臂改為全鋼支撐臂結(jié)構(gòu)，受力更合理；

4.2.7  熱風(fēng)閥在法蘭與磚的砌筑結(jié)構(gòu)上做一些特殊處理，保證日后熱風(fēng)閥的便于更換；

4.2.8  針對現(xiàn)有熱風(fēng)閥易燒穿現(xiàn)象，改變閥門結(jié)構(gòu)，消除閥體冷卻水流速慢區(qū)域，以降低冷卻水質(zhì)對閥門的影響。

4.2.9  熱風(fēng)管道內(nèi)襯采用兩層低鐵莫來石保溫磚，徹底杜絕輕質(zhì)粘土磚等長期承受高溫高壓易粉化的弱點(diǎn)，提高熱風(fēng)管系壽命；

4.2.10  蓄熱室上部40層硅質(zhì)格子磚(4.0m)涂裝高輻射納米覆層材料；

4.2.11  新建熱風(fēng)爐的電氣、儀表設(shè)備滿足自動燒爐的要求，最終實(shí)現(xiàn)智能燃燒系統(tǒng)；并在4#熱風(fēng)爐建成投產(chǎn)后，原有3座熱風(fēng)爐改造完成后最終都實(shí)現(xiàn)整體智能燃燒系統(tǒng)；

4.2.12  熱風(fēng)管道所有三岔口全部采用組合磚（采用母磚機(jī)壓成型或離心成型、機(jī)械加工成型的方式，所有組合磚帶子母扣）砌筑形式。

4.2.13  新建熱風(fēng)爐滿足不低于1200℃風(fēng)溫送風(fēng)能力，確保狀態(tài)穩(wěn)定，不出現(xiàn)鋼殼高溫開裂現(xiàn)象。（圖6-9為新建熱風(fēng)爐建設(shè)過程及現(xiàn)場）

圖6   建設(shè)方案討論
                          

圖7   耐材考察

  圖8   耐材抽檢        
               

圖9   新建熱風(fēng)爐砌格子磚

圖10   新建熱風(fēng)爐投運(yùn)后1#高爐雄姿

5  新建熱風(fēng)爐熱風(fēng)管道合茬技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)快速安全高效合茬的技術(shù)突破：

新建熱風(fēng)爐建設(shè)方案論證階段，通過與各專業(yè)設(shè)計(jì)院及建設(shè)單位進(jìn)行技術(shù)交流，新建熱風(fēng)爐建成投運(yùn)，最關(guān)鍵、安全風(fēng)險最大、施工難度高的就是新建熱風(fēng)總管與原生產(chǎn)系統(tǒng)熱風(fēng)總管合茬，一般認(rèn)為合茬施工時間不小于6天，而且施工風(fēng)險極高。

新建熱風(fēng)爐建成具備合茬條件，煉鐵項(xiàng)目部領(lǐng)導(dǎo)與建設(shè)單位會同各煉鐵相關(guān)技術(shù)人員，從工藝方案優(yōu)化、施工準(zhǔn)備、反復(fù)討論合茬施工方案，實(shí)現(xiàn)48小時安全高效完成新建熱風(fēng)爐管道 與舊管道對接，為高爐生產(chǎn)節(jié)約大量時間，提供新建熱風(fēng)爐新舊管道對接的最佳方案突破。

圖11 新建熱風(fēng)爐管道合茬方案討論

                圖12  熱風(fēng)原系統(tǒng)熱風(fēng)總管堵頭拆除示意圖

圖13  新建熱風(fēng)熱風(fēng)總管合茬施工現(xiàn)場

6  熱風(fēng)爐大修在線停爐技術(shù)創(chuàng)新

新建熱風(fēng)爐建成投運(yùn)后，按計(jì)劃對存在嚴(yán)重的熱風(fēng)爐進(jìn)行聽爐大修，為了確保檢修安全，大修的熱風(fēng)爐的所有介質(zhì)管道均需加設(shè)盲板，按照常規(guī)熱風(fēng)閥、冷風(fēng)閥及煤氣切斷閥盲板需在高爐休風(fēng)期間進(jìn)行，煉鐵項(xiàng)目部從生產(chǎn)大局出發(fā)，打破常規(guī)，廣泛交流技術(shù)方案，在確保安全的情況下實(shí)現(xiàn)了大修熱風(fēng)爐高爐不休風(fēng)條件下，完成所有介質(zhì)盲板加設(shè)施工的技術(shù)突破，為高爐生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定提供了保障。

       圖14   煉鐵項(xiàng)目部針對高爐不休風(fēng)通熱風(fēng)爐技術(shù)方案討論及部署

                  圖15  高爐不休風(fēng)實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)閥的盲堵現(xiàn)場

7  結(jié)語

  煉鐵項(xiàng)目部技術(shù)人員，通過技術(shù)攻關(guān)，與相關(guān)工程專業(yè)廣泛交流，在1#高爐熱風(fēng)爐出現(xiàn)磚襯破損的情況下，制定的一系列技術(shù)方案是成熟的，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新突破，創(chuàng)新技術(shù)集成的應(yīng)用，為高爐生產(chǎn)、熱風(fēng)爐大修提供了安全、高效的解決方案，為高爐熱風(fēng)爐大修開創(chuàng)了成功案例，值得推廣應(yīng)用。