摘要：鄂鋼5號高爐內燃式熱風爐出現隔墻倒塌、拱頂掉磚等問題，嚴重影響風溫水平。因內燃式熱風爐有其固有缺陷，為有效提高風溫，強化高爐冶煉、節能降耗，本工程利用現有空地新建一座頂燃式熱風爐^［1］。形成3 座內燃式+1座頂燃式熱風爐模式，為今后3座內燃式熱風爐大修提供條件。本工程的難點主要集中在新老熱風管對接上，因高爐休風時間短，熱風管道內溫度高，且需切除老熱風管的封頭，再實現新老管道對接，所以施工難度很大。本工程為今后熱風爐改造提供了一個可行方案，為煉鐵行業老廠實施節能、降耗、高效技術改造，提供了可借鑒的實踐經驗。

關鍵詞：熱風爐；設計；對接；經驗

0 前言

鄂鋼5 號高爐( 2 600 m³ ) 于2010 年1 月22 日點火投產，配備3 座改進型內燃式熱風爐，投產后到2013 年底，熱風溫度一直可以滿足高爐需求，達1 180 ℃ ～1 200 ℃之間。

2014 年，1#～ 3#熱風爐都出現隔墻垮塌，格子磚渣化、下沉，燒爐困難，風溫大幅下降，風溫水平只有950 ℃左右。為了從根本上解決此問題，在認真分析研究高爐實際生產情況和現場場地后，決定在現有熱風爐區域增加一座頂燃式熱風爐。待新建4#熱風爐正常生產后，再逐步對1#～3#熱風爐進行改造。

1 具體技術方案

1．1 設計參數

結合鄂鋼5 號高爐內燃式熱風爐設計基本參數和目前實際生產情況，經過合理計算確定本次新增4#頂燃式熱風爐各項參數，具體數據見表1。

1．2 熱風爐布置方案

由于4#頂燃式熱風爐建設期間，不能影響高爐、原內燃式熱風爐正常生產，故現有的換熱器、液壓站、倒流休風管都不能移位。經現場考察后，決定新增熱風爐選址在現有熱風爐與高爐引橋之間的一塊空地上，與原來3 座熱風爐組呈90 °夾角布置，新建熱風爐布置如圖1 所示。

1．3 熱風爐本體

新建1 座頂燃式熱風爐，包含熱風爐基礎、爐殼、本體內所有耐火材料、燃燒器、爐箅子及支柱，熱風爐的主要參數見表2。

1．4 三維混合燃燒器

燃燒器混合室為錐柱復合形結構，煤氣噴口分布于錐段，空氣噴口分布于圓柱段。煤氣噴口為上下兩層不同混合半徑的多孔環形布置，煤氣立體旋轉向下運動。多層不同半徑( 小于空氣流半徑) 的煤氣流與空氣流形成多層同心不同半徑的交叉三維混合，空煤氣混合后燃燒完全，火焰短。由于空心柱面積小，混合氣流在經過喉口整流后形成的負壓區域面積小，保證煙氣進入格子磚分布均勻，格子磚截面積利用充分，更利于格子磚儲存熱量、放出熱量獲得高風溫。

1．5 熱風爐管道設計

新增4#頂燃式熱風爐配套的熱風、冷風、煤氣、助燃空氣、煙道管道與原熱風爐系統管道對接，并對原有各工藝總管進行適應性改造。

新增4#頂燃式熱風出口標高與原內燃式熱風爐熱風主管有8m 高差，所以4#頂燃式熱風爐熱風支管與原熱風主管之間設計了熱風豎管來連接。

新增4#頂燃式熱風爐配套的軟水、氮氣、壓縮空氣管道與原熱風爐系統對應的水管、工業管道系統對接。

1．6 框架及吊車

新建熱風爐獨立設置框架、支架、平臺、走梯、檢修吊車，并對原有部分管道、平臺、走梯進行適應性改造。新建熱風爐框架跨距11 m×13 m，設置1 臺20 t 單梁吊檢修熱風閥、煤氣燃燒閥、煤氣切斷閥、空氣切斷閥等。

1．7 熱風爐閥門、儀表設備

新增4#熱風爐配套的工藝閥門，液壓、潤滑、電氣、儀表設備設施等; 設備選型與原有的保持一致，便于操作維護方便和減少備品備件。新增的熱風閥采用高溫水冷閘閥，煙道閥、冷風閥、煤氣切斷閥、煤氣燃燒閥、空氣切斷閥采用液壓蝶閥。

1．8 助燃風機

5 號高爐熱風爐原配置2 臺助燃風機，一用一備，單臺助燃風機的主要規格:風量為200 000 Nm³ /h( 標態) ，靜壓為12 kPa，電機功率為1 250 kW。

熱風爐改造后，新熱風爐組采用“兩燒兩送”工作制度，設計送風溫度為1 250 ℃，送風時間約60 min時，需要助燃風機的風量為140 000 Nm³ /h。經核算: 目前助燃風機能力能滿足要求，助燃風機利舊。

1．9 利舊設施

本次改造利舊的設施有熱風爐操作室、電氣室、液壓站、換熱器、煙囪、助燃風機、各種能源介質外部管網等。

2 實施方案

2．1 熱風爐爐殼拼裝和吊裝

熱風爐爐殼內徑Ф10 000 mm /Ф11 510 mm /Ф6 524 mm，爐身最大直徑為Ф11 510 mm; 殼體材質為Q345C 正火板，爐殼分為29 帶，爐殼每帶在地面拼裝焊接后，用200 t 坦克吊( 主臂長65 m，吊鉤選65 T 鉤頭) 整帶吊裝并安裝。

2．2 耐材砌筑

熱風爐本體砌筑前，必須先檢查爐殼的尺寸和安裝精度。根據熱風爐的結構特點，爐體的砌筑采用一段施工，兩班作業的施工方法。白班砌筑爐墻，夜班碼格子磚。熱風爐、熱風支管、熱風豎管的耐材施工安排，在具備條件后即時穿插進行施工。

熱風爐耐材砌筑工程重量約計3 600 t( 含熱風管道和熱風豎管) ，砌筑工期約70 天。

2．3 介質管道對接

冷風、高爐煤氣和焦爐煤氣、助燃空氣、煙氣、氮氣及軟水的新老管道對接，高爐需要實施第一次休風，休風對接管道工期36 h。

熱風閥冷卻水管對接時，老熱風閥的循環水不能停，根據現場實際情況，水管對接時，老熱風閥切換到臨時凈循環水，進行冷卻。

施工步驟: ( 1) 高爐休風前，需要將冷風、煤氣、助燃空氣、煙氣管道等按設計要求安裝就位; ( 2) 在已安裝就位的新管道側方開好臨時施工孔，距離對接處1 m～2 m 即可，此孔洞主要作為施工人員進出通道; ( 3) 高爐休風，開倒流休風閥，確保熱風爐熱風閥、冷風閥處于關閉狀態，確保高爐煤氣、焦爐煤氣有效切斷; 煤氣吹掃，檢查確認煤氣吹掃完畢;( 4) 煤氣、空氣、冷風管道只需將對接處三通口進行開孔碰頭，并將對接處新老管道焊縫焊接好，即完成新老管道連接，并封施工孔; ( 5) 煙氣管對接處三通口進行開孔碰頭、焊接完畢后，筑爐專業需將三通連接處老煙氣管道噴涂破壞的部位及新管道預留焊接部分進行噴涂，待施工完畢后，封施工孔。

2．4 熱風管道熱態對接

新增4#頂燃式熱風爐最關鍵、最困難的接口就是熱風主管接口，由于高爐休風時間短，熱風管道內溫度高，需切除老熱風管的封頭，再實現新老管道對接，并在管內實施降溫隔熱措施后、進入管道完成對接口處耐材砌筑，施工難度很大。

熱風管道對接，高爐需要實施第二次休風，熱風管對接用時48 h。

施工步驟: ( 1) 用割槍將原熱風主管的封頭割開，耐材拆除人員穿上隔熱防護服在確保安全可靠的前提下進行耐材拆除，使用頂開裝置，將耐材頂松，然后使用風鎬敲掉耐材，使其碎裂斷開，用50 t吊車將割除下來的封頭吊至地面。施工平面布置如圖2 所示; ( 2) 封頭拆除完，作業人員穿好防護隔熱服進入管內，將準備好的纖維氈堆碼( 用小鋼絲繩帶住) 至管內指定位置。打開老熱風管側邊人孔( φ800 mm) ，從外向內進行破除原耐材( 利用風鎬) ，將人孔處的耐材從管道內清理出來; ( 3) 在新、老熱風主管上焊好吊鼻，管托下面安放有聚四氟乙烯摩擦副，管托下部滑動面摸黃油，采用2 臺5 t 倒鏈同時拖動新熱風管道，待拉至指定部位時，再使用10 t 千斤頂慢慢移動新熱風管，使之與老熱風管順利對接，搭接采取外包帶形式，內外口焊接。新老熱風管道推移搭接如圖3 所示; ( 4) 耐材砌筑和封堵人孔: 待管道內所有焊接結束后，由爐窯施工人員進入管道進行噴涂和耐材砌筑。待全部砌筑完畢，將管內隔熱物和雜物清理干凈后，封堵人孔; ( 5) 最后管托進行加固，安裝拉桿等。

2．5 熱風爐烘爐

新老熱風管道對接完成后，關閉4#熱風爐熱風閥，進行4#熱風爐烘爐，采用焦爐煤氣烘爐，烘爐時間約30 天。4#熱風爐烘爐期間，不影響1#～3#內燃式熱風爐燒爐、送風，不影響高爐的正常生產。

2．6 施工工期

新增4#頂燃式熱風爐總施工工期是180 天，含烘爐打壓30 天。

3 新增頂燃式熱風爐運行后使用效果

4#頂燃式熱風爐投產后，4#頂燃式熱風爐拱頂溫度最高達到1 320 ℃ ～ 1 350 ℃，4#熱風支管上溫度檢測點測得熱風溫度可達1 250 ℃，達到理想的設計效果。

由于目前2#、3#內燃式熱風爐隔墻垮塌，熱風爐燒爐困難，2#拱頂溫度只能到1 200 ℃，3#拱頂溫度只能到1 070 ℃，為保證高爐穩定順行，目前4#熱風爐拱頂溫度控制在1 250 ℃左右。熱風爐系統采用“兩燒兩送”的工作制度，送風溫度維持在1 050 ℃以上，比改造前風溫提高100 ℃以上。

4 結論

( 1) 新增4#頂燃式熱風爐技術改造實現了既定目標，送風溫度比改造前提高了100 ℃以上，為后續1#～3#內燃式改造創造了條件。后續1# ～ 3#內燃式改造后，完全可以達到1 250 ℃風溫。

( 2) 本工程施工場地窄、施工難度大，特別是熱風主管的推移對接，難度很大。但為今后熱風爐改造提供了一個可行方案，為煉鐵行業老廠實施節能、降耗、高效技術改造，提供了可借鑒的實踐經驗。

5 參考文獻

［1］ 鄭傳和，銀光宇．宣鋼3 號高爐熱風爐內燃改頂燃實踐［J］．冶金能源，2014，33( 2) : 18．