王文紅  唐小東   康曉陽   張振峰   蘇永輝

（陜鋼集團龍鋼公司煉鐵廠）

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

關鍵詞： 高爐熱風爐；大修；技術創(chuàng)新集成

龍鋼煉鐵廠1#高爐熱風爐由包頭鋼鐵設計院設計，采用卡盧金頂燃式結構，設計風溫1200℃。自2009年元月份開爐投運，多次涼爐導致熱風爐硅磚損壞嚴重，運行安全風險巨大。在熱風爐沒有徹底大修前階段，煉鐵廠制定執(zhí)行《1#高爐熱風爐安保運行方案》；在大修方式上通過綜合效益評定，采用先新建一座熱風爐，然后對存在問題的熱風爐輪換大修方案，實現生產維修效益最大化。

1  龍鋼煉鐵1#高爐熱風爐設計參數及各部位耐材材質：

表1：龍鋼1280m³高爐熱風爐主要技術參數

2  涼爐給熱風爐拱頂砌體結構穩(wěn)定造成的影響

1#高爐熱風爐2009年元月投運，2013年相繼出現熱風出口坍塌，進行涼爐（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#高爐恢復生產，在1#高爐復產熱風爐烘爐前檢查拱頂砌體，發(fā)現兩次涼爐對熱風爐硅磚砌體結構穩(wěn)定影響極大，1#高爐熱風爐硅磚砌體受損嚴重， 其中1#3#熱風爐拱頂錐段砌體變形、硅磚斷裂嚴重，3座熱風爐蓄熱室大墻外環(huán)迷宮磚下陷嚴重，熱風爐拱頂硅磚砌體破損情況如圖1所示。

圖1   1#高爐熱風爐拱頂及蓄熱室大墻迷宮磚烘爐前破損情況

3  對熱風爐受損狀況科學評估，制定執(zhí)行安保方案監(jiān)護運行優(yōu)化方案，實現熱風爐長周期監(jiān)護安全運行的技術創(chuàng)新突破

3.1  熱風爐安全運行風險評價

針對1#高爐熱風爐拱頂硅磚砌體存在問題，煉鐵技術人員邀請公司技術部、國內熱風爐專業(yè)設計公司及多家耐材廠家對熱風爐實際狀態(tài)進行論證，認為熱風爐具備監(jiān)護運行條件，結合公司生產經營計劃，決定1#高爐熱風爐先生產，落實全方位監(jiān)護運行措施，同時做熱風爐大修準備工作。煉鐵廠制定1#高爐熱風爐監(jiān)護運行安全保障方案，對熱風爐運行狀況實施全方位安全管控，確保1#高爐熱風爐運行風險可控。

3.2  熱風爐安全保障措施：

3.2.1制定熱風爐鋼殼測溫溫度檢測管控標準：拱頂部位控制標準：小于150℃，大于150℃強制風冷，200℃開始打水降溫，強制降溫后出現鋼殼開裂，立即采取停爐檢修措施。

3.2.2建立管控機制：拱頂砌體掉磚、倒塌后最直接的表現為鋼殼溫度上升，在熱風爐滿負荷運行前，對拱頂鋼殼溫度進行測量，建立溫度臺賬，跟蹤鋼殼溫度變化，溫度有上升趨勢，采取進一步措施；溫度檢測針對性點對點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合。圖2、3、4為熱風爐建立全方位鋼殼溫度檢測系統(tǒng)。

圖2 崗位人員檢測熱風爐鋼殼溫度變化情況

   圖3 紅外雙視攝像機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時傳輸重點監(jiān)控部位溫度數據

3.2.3  通過測溫裝置提升，減輕崗位人員測溫勞動強度，降低熱風爐監(jiān)護運行期間安全風險，在熱風爐重點監(jiān)控部位安裝紅外雙視攝像機及鋼殼溫度在線檢測裝置（圖4為在線測溫裝置安裝現場及數據傳輸情況），有效提高熱風爐鋼殼溫度管控度，將熱風爐運行安全狀態(tài)實現實時監(jiān)控。

3.2.4 控制高爐鼓風強度：當熱風爐拱頂錐段以上鋼殼溫度超過200℃時，高爐應采取降低鼓風強度，風溫不超過1100℃，風壓不超過300kpa,熱風爐拱頂溫度不超過1250℃。

3.2.5 完善熱風爐強制冷卻措施，在熱風爐出現鋼殼溫度異常情況下采取進一步強化措施，控制風險擴大，避免事故發(fā)生。

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

3.2.6熱風爐鋼殼溫度進入強制打水冷卻期，必須對進入熱風爐區(qū)域嚴加管控，控制人員進入數量，制定相關管控制度。高爐及熱風爐制定相關預案，防止事故擴大

3.3  定期對1#高爐熱風爐運行狀況進行安全評估，制定階段性管控措施:

3.3.1  通過對熱風爐鋼殼溫度檢測數據統(tǒng)計，分析數據變化趨勢，能夠基本判斷熱風爐重點監(jiān)控部位內部砌體結構穩(wěn)定狀況，有煉鐵廠組織單位相關安全技術人員進行安全評估，有針對性調整高爐運行參數，使熱風爐運行負荷在安全可控條件范圍之內。

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

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

煉鐵廠在推進熱風爐大修項目過程中，通過與多家熱風爐技術公司工程技術人員進行廣泛技術交流，從熱風爐大修安全性，大修后的指標提升及大修過程中高爐綜合效益進行分析交流，決定采用先新建一座熱風爐，然后再對三座熱風爐進行經濟維修的方案:

4.1  熱風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爐，然后再對三座熱風爐進行經濟維修，實現生產維修綜合效益最大化。

4.2  新建熱風爐新技術應用

4.2.1  爐底結構采用剛柔結合的碟形爐底結構，徹底解決原有熱風爐爐底上翹、漏風現象；

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

4.2.3  熱風爐拱頂的燃燒室采用球面接錐面中空結構（平緩過度），新建熱風爐耐材配置以龍鋼5#高爐熱風爐使用耐材為基礎（耐材性能不低于此標準），工作層采用優(yōu)質硅磚（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），并做消除應力特殊處理；

4.2.5  熱風出口處采用自由復式補償器（波紋材質雙層825不銹鋼）外加全長大欄桿的結構形式，熱風支管全長大拉桿一端環(huán)抱熱風總管，另一端180°環(huán)抱爐殼；

4.2.6  熱風出口下部支撐臂改為全鋼支撐臂結構，受力更合理；

4.2.7  熱風閥在法蘭與磚的砌筑結構上做一些特殊處理，保證日后熱風閥的便于更換；

4.2.8  針對現有熱風閥易燒穿現象，改變閥門結構，消除閥體冷卻水流速慢區(qū)域，以降低冷卻水質對閥門的影響。

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

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

4.2.11  新建熱風爐的電氣、儀表設備滿足自動燒爐的要求，最終實現智能燃燒系統(tǒng)；并在4#熱風爐建成投產后，原有3座熱風爐改造完成后最終都實現整體智能燃燒系統(tǒng)；

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

4.2.13  新建熱風爐滿足不低于1200℃風溫送風能力，確保狀態(tài)穩(wěn)定，不出現鋼殼高溫開裂現象。（圖6-9為新建熱風爐建設過程及現場）

圖6   建設方案討論
                          

圖7   耐材考察

  圖8   耐材抽檢        
               

圖9   新建熱風爐砌格子磚

圖10   新建熱風爐投運后1#高爐雄姿

5  新建熱風爐熱風管道合茬技術創(chuàng)新，實現快速安全高效合茬的技術突破：

新建熱風爐建設方案論證階段，通過與各專業(yè)設計院及建設單位進行技術交流，新建熱風爐建成投運，最關鍵、安全風險最大、施工難度高的就是新建熱風總管與原生產系統(tǒng)熱風總管合茬，一般認為合茬施工時間不小于6天，而且施工風險極高。

新建熱風爐建成具備合茬條件，煉鐵項目部領導與建設單位會同各煉鐵相關技術人員，從工藝方案優(yōu)化、施工準備、反復討論合茬施工方案，實現48小時安全高效完成新建熱風爐管道 與舊管道對接，為高爐生產節(jié)約大量時間，提供新建熱風爐新舊管道對接的最佳方案突破。

圖11 新建熱風爐管道合茬方案討論

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

圖13  新建熱風熱風總管合茬施工現場

6  熱風爐大修在線停爐技術創(chuàng)新

新建熱風爐建成投運后，按計劃對存在嚴重的熱風爐進行聽爐大修，為了確保檢修安全，大修的熱風爐的所有介質管道均需加設盲板，按照常規(guī)熱風閥、冷風閥及煤氣切斷閥盲板需在高爐休風期間進行，煉鐵項目部從生產大局出發(fā)，打破常規(guī)，廣泛交流技術方案，在確保安全的情況下實現了大修熱風爐高爐不休風條件下，完成所有介質盲板加設施工的技術突破，為高爐生產系統(tǒng)穩(wěn)定提供了保障。

       圖14   煉鐵項目部針對高爐不休風通熱風爐技術方案討論及部署

                  圖15  高爐不休風實現熱風閥的盲堵現場

7  結語

  煉鐵項目部技術人員，通過技術攻關，與相關工程專業(yè)廣泛交流，在1#高爐熱風爐出現磚襯破損的情況下，制定的一系列技術方案是成熟的，實現了多項技術創(chuàng)新突破，創(chuàng)新技術集成的應用，為高爐生產、熱風爐大修提供了安全、高效的解決方案，為高爐熱風爐大修開創(chuàng)了成功案例，值得推廣應用。