2000 m3高爐頂燃式熱風爐出口跑風問題處理

李詠昕

（河鋼集團宣化鋼鐵集團有限責任公司 河北張家口）

宣鋼3#高爐原容積為1350 m3，2010年10月停爐大修擴容改造為2000 m3，熱風系統采用3座BSK系列頂燃式熱風爐，熱風系統各閥門動作控制為液壓傳動，2011年6月投產，熱風爐在正常生產過程中，從2012年7月開始1#～3#熱風爐爐殼與熱風支管交界處的上半部分相繼出現溫度高、跑風等異常現象（包括熱風爐爐殼和熱風支管根部），并表現出逐步加劇的趨勢特征，后期經現場實測：爐殼和熱風支管局部溫度在200～560℃。在送風過程中，2#熱風爐最高溫度達到700℃，后期工藝系統操作被迫采取降低風溫，減停富氧、安裝探頭監測等措施予以控制，同時根據其他高爐處理熱風管路溫度高的經驗，先后采取溫度高吹冷風降溫、局部開孔灌漿、開焊處挖補焊接包盒子填料等手段，處理效果一直不理想，因此如何采取行之有效的處理措施，成為擺在技術人員面前的一道亟待解決的課題，否則嚴重威脅正常安全生產，極易發生人身設備重大事故。

一、溫度高、跑風原因分析

1.熱風爐大墻磚

大墻磚結構從熱風爐圓心向外，依次為低蠕變高鋁磚RDL-75一層、輕質硅磚GGR1.2一層、輕質粘土磚NG-0.8二層、耐火纖維氈厚度100 mm、噴涂料厚度80 mm、爐殼厚度36 mm；

2.熱風支管耐火磚結構

熱風支管結構從支管圓心向外，依次為低蠕變高鋁磚RDL-75一層、輕質硅磚IH一層、輕質粘土磚IE一層、噴涂料厚度50 mm、管道壁厚16 mm。

3.熱風爐砌筑結構及燒紅串風現象

在熱風支管和熱風爐體相貫線殼體內部，有熱風通道，長期串風沖刷，孔道逐漸擴大，逐漸沿上部相貫線延長接近半圓周長，鋼殼外表面長時間受高溫作用，鋼殼的強度等理性指標相應逐漸減弱，因此燒紅、崩開，內部磚襯存在2種現象，一是熱風出口處最里側的2層大墻磚局部脫落坍塌，即輕質硅磚GGR1.2及低蠕變高鋁磚RDL-75脫落坍塌，外側的2層輕質粘土磚NG-0.8、耐火纖維氈、噴涂料不能承受1300℃旋流熱風的沖刷，逐漸變形，形成孔道間隙，這種情況相對比較嚴重，也較難處理修復。二是大墻磚沒有發生坍塌，僅僅在旋流熱風及上部球頂重力作用下，發生理化變形，局部出現大的裂縫間隙，熱風透過間隙沖刷外側的2層輕質粘土磚NG-0.8、耐火纖維氈及噴涂料，進而造成鋼殼受熱變形開裂，這種情況處理起來相對容易。

二、施工方案的確定與實施

1.方案總體思路

采取對熱風爐爐殼和熱風支管進行局部先挖、澆筑、后補的方式，即在高爐停風后先挖開對熱風出口溫度異常部位的耐火磚情況進行檢查確認，找出熱風串風的部位，采用高強度陶瓷澆筑料封堵后，恢復挖補部位，澆注料按說明時間達到強度要求后，進行高壓灌漿填縫作業。

2.具體施工方案研究

（1）熱風爐爐殼和熱風支管切割。在一般的頂燃熱風爐熱風出口處理中即使損壞較嚴重，也只是上部90°范圍內可能需要切割爐殼，切割越小，修復越容易保證質量，時間也不致拖得過長。但是由于3#高爐熱風爐支管已經在180°范圍內包盒子，在熱風爐處于送風狀態時，盒子表殼溫度200～300℃，局部400～500℃，一些部位在白天已通紅，測溫槍已無法測量。盒子的厚度約250 mm（局部超過400 mm），這樣推算，熱風爐180爐殼和熱風出口180°范圍鋼殼的局部溫度可能達1000℃，大部分可能在600～800℃（由于灌的料理化性能不知，嚴密性也不清楚，所以這個溫度只能估計）。面對這種情況，很難決定到底切割多少爐殼。切割少了，切割線離盒子太近或在盒子里面，有可能因爐殼的力學性能和焊接性能大大降低而無法有效焊接，導致無法收拾的局面；局部切割大了（達180°甚至更大），實踐中沒有先例，不知道會出現何種后果，所以切割范圍不容易確定。經過討論和權衡，初步確定了切割范圍：以熱風爐爐殼與熱風支管之間的焊縫為基準，爐殼切割范圍大致為120°區域、高度500 mm，熱風支管切割范圍大致為120°區域、寬度300 mm。

（2）熱風爐大墻磚和熱風支管耐火磚檢查。熱風爐爐殼和熱風支管切割完成后，逐層清理噴涂料、耐火纖維氈、輕質粘土磚NG-0.8（2層）至輕質硅磚GGR1.2表面以及低蠕變高鋁磚RDL-75表層，找出串風部位，判定輕質硅磚GGR1.2損壞情況，以及低蠕變高鋁磚RDL-75有無局部掉磚；逐層清理熱風支管內的噴涂料、輕質粘土磚IE（1層）、輕質高鋁磚IH（1層）以及低蠕變高鋁磚RDL-75。找出串風部位，判定磚襯損壞情況，并視損壞程度決定修補的手段（視現場情況確定是否需要制作鋼板模具）。

（3）封堵、澆筑串風部位、進行修補施工。檢查確認完畢，首先根據需要用耐火泥對串風部位的耐材進行修補。串風部位封堵完畢，進行鋼板模具安裝，模具安裝無誤后，進行澆注料的澆注施工。

從爐內熱面至爐殼，依次采用高強陶瓷耐磨澆注料、耐火纖維氈進行修補。

（4）切割區域爐殼和管殼恢復。耐高溫澆注料澆注施工完成后，首先在澆注料外側鋪設一層耐火纖維氈（30 mm），然后進行爐殼和管殼的安裝和焊接；在爐殼和管殼焊接過程中，要求先對焊接面進行打磨，再以J502焊條進行手工焊打底，清渣、除應力后，采用二氧化碳氣體保護焊充實飽滿，最后再用手工焊罩面，焊接完成后，視情況對修補部位進行壓力灌漿處理，以保證修補區域不存在空隙。

（5）結構加強。熱風爐恢復送風后，做檢漏檢查，確認無砂眼、加渣后，對所有焊口部位作金屬結構加固拉筋，以防止開焊。

三、處理后效果

2014年2月，對3座熱風爐的處理均已完成，處理效果良好，對比溫度見表1。

四、結束語

通過此項應用，從根本上解決了頂燃式熱風爐出口因環磚變形竄風導致熱風爐出口燒紅、跑風的難題，從而保證了熱風爐的使用周期，杜絕了對高爐風溫的影響。

表1 挖補前后對比溫度