福建三鋼5號(hào)高爐大修工藝改進(jìn)實(shí)踐

趙奇強(qiáng)，陳培榮，郭 帥

（1.中冶華天南京工程技術(shù)有限公司，江蘇 南京210019；2福建三鋼閩光股份有限公司，福建 三明365000）

福建三鋼閩光股份有限公司（全文簡(jiǎn)稱“福建三鋼”）5號(hào)1 250 m3高爐由中冶華天工程技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)，并于2007年9月18日建成投產(chǎn)，2018年8月1日停爐進(jìn)行大修，高爐一代爐役近11年，共產(chǎn)生鐵12 770 106.76 t，平均單位爐容產(chǎn)鐵10 216 t/m3。整個(gè)生產(chǎn)期間，高爐的整體運(yùn)行狀態(tài)正常，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)處于國(guó)內(nèi)同類型高爐的領(lǐng)先水平。但該高爐生產(chǎn)中也受到一些不利因素的困擾，如因生產(chǎn)中有害元素偏高，特別是鋅負(fù)荷過高及爐底煤氣泄漏，造成爐體上漲；熱風(fēng)管系長(zhǎng)期在1 200℃以上的高溫運(yùn)行，導(dǎo)致局部耐火材料損壞、殼體溫度偏高等問題。中冶華天于2018年對(duì)5號(hào)高爐進(jìn)行了第二代爐役的大修設(shè)計(jì)工作，對(duì)第一代爐役中部分落后的工藝技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，主要采用的先進(jìn)性工藝內(nèi)容為：新型抗?jié)q防漏型高爐技術(shù)、大型平坦化出鐵場(chǎng)技術(shù)和一體化水渣溝技術(shù)。改造后的高爐于2018年11月19日投產(chǎn)，目前運(yùn)行效果良好。

1 大修中工藝改進(jìn)情況

1.1 高爐本體新型工藝技術(shù)的使用

福建三鋼5號(hào)高爐第一代爐役的長(zhǎng)期高產(chǎn)順行生產(chǎn)表明其爐型設(shè)計(jì)是非常成功的，第二代爐役對(duì)高爐本體的優(yōu)化工作主要是在保持其爐型基本不變的前提下，針對(duì)第一代爐役期間5號(hào)高爐出現(xiàn)的爐底泄漏及上漲現(xiàn)象，采用了新型抗?jié)q防漏型高爐技術(shù)，另外將原來工業(yè)凈環(huán)水冷系統(tǒng)卻改為更為高效和節(jié)能的聯(lián)合軟水閉路循環(huán)冷卻。第二代爐役采用的新型抗?jié)q防漏結(jié)構(gòu)見表1。

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第五層爐底炭磚至鐵口區(qū)域以下爐缸環(huán)炭提高了炭磚指標(biāo)；環(huán)炭?jī)?nèi)為陶瓷自由半杯結(jié)構(gòu)，可消除因陶瓷杯上漲導(dǎo)致的的風(fēng)口中小套上翹，使?fàn)t缸部位呈現(xiàn)上部導(dǎo)熱下部耐磨的結(jié)構(gòu)；風(fēng)口組合磚和冷卻壁之間增加了銅片，可有效防止風(fēng)口漏水通過碳搗料縫向下滲透，并可阻擋大部分?jǐn)y帶有害金屬蒸汽的高溫煤氣通過碳搗料縫向下滲透；采用中冶華天自主開發(fā)的專利技術(shù)雙層爐底封板結(jié)構(gòu)，大大加強(qiáng)了爐底強(qiáng)度，阻止?fàn)t底板變形，另外可減少煤氣泄漏幾率，在高爐底部形成雙保險(xiǎn)。

福建三鋼5號(hào)高爐新一代爐役改用聯(lián)合軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)（流程圖見圖1），該系統(tǒng)一次軟水循環(huán)水量2 800 t/h，其中一次軟水分為三路并聯(lián)，分別為高爐冷卻壁、風(fēng)口大套和爐底水冷管+冷卻壁背部蛇形管，熱風(fēng)爐系統(tǒng)閥門采用二次軟水，系統(tǒng)通過頂部的脫氣罐和膨脹罐進(jìn)行脫氣和穩(wěn)壓。該軟水系統(tǒng)采用了中冶華天專利新型的軟水檢漏技術(shù)，根據(jù)現(xiàn)在高爐冷卻壁損壞多發(fā)區(qū)域及幾率對(duì)爐身進(jìn)行分三段管理，分別為風(fēng)口冷卻壁出口至爐腰冷卻壁出口段、爐腰冷卻壁出口至爐身中部冷卻壁出口段和爐身中部冷卻壁出口至爐身上部冷卻壁出口段，每段交界處通過設(shè)置轉(zhuǎn)換閥門和管道進(jìn)行水流向調(diào)節(jié)，當(dāng)一段內(nèi)的冷卻壁漏水時(shí)可通過該設(shè)計(jì)對(duì)該段冷卻壁內(nèi)的某一通道進(jìn)行斷水和跳接，跳接后該段內(nèi)有泄漏的通道與整個(gè)系統(tǒng)脫離，可進(jìn)行通工業(yè)凈水或灌漿處理，隔離出的冷卻壁上下通道保持通水不受影響。

圖1 軟水流程圖

投產(chǎn)近兩年來，高爐爐底爐缸炭磚溫度穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)有煤氣滲透跡象，高爐底板與高爐基礎(chǔ)貼合良好，沒有發(fā)生上翹和煤氣泄漏。

1.2 出鐵場(chǎng)平坦化改造

目前主流出鐵場(chǎng)均為平坦化、智能化、機(jī)械化和環(huán)保型設(shè)計(jì)。第一代爐役高爐采用了填沙式非平坦化出鐵場(chǎng)，設(shè)有三個(gè)固定出鐵罐位，出鐵場(chǎng)表面豎砌粘土磚，地坪自高爐沿鐵溝方向放坡，坡度約5%，出鐵鐵地坪高差最高達(dá)1.6 m，這種出鐵場(chǎng)已落后于時(shí)代，不僅嚴(yán)重制約了高爐的產(chǎn)能，還給工人日常生產(chǎn)操作帶來不便。

受場(chǎng)地和鐵路的限制，第二代爐役對(duì)原出鐵場(chǎng)做了最大限度的現(xiàn)代化改造。其主要內(nèi)容為在利用現(xiàn)有出鐵場(chǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行平坦化改造。因現(xiàn)有出鐵場(chǎng)較大的高差，如采用直接鋪設(shè)混凝土找平的方式來實(shí)現(xiàn)出鐵場(chǎng)平臺(tái)的平坦化，增加荷載太大，已遠(yuǎn)超出原出鐵場(chǎng)模板梁受力范圍，本次采用接筋加高原有出鐵場(chǎng)混凝土柱，在柱頂重新布置新的出鐵場(chǎng)模板方式來實(shí)現(xiàn)出鐵場(chǎng)平臺(tái)的平坦化改造。改造后的出鐵場(chǎng)形成兩層平臺(tái)，新老兩層模板之間為空夾層，新出鐵場(chǎng)荷載通過框架柱直接傳遞給地下基礎(chǔ)，老的出鐵場(chǎng)平臺(tái)不再受載。新出鐵場(chǎng)地坪為混凝土，表面為耐磨環(huán)氧樹脂涂層，既美觀又方便日常生產(chǎn)操作。

1.3 沖渣溝整體澆注

高爐第一代爐役沖渣溝設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為外層鋼溝+灰鐵耐磨襯板，襯板和鋼溝之間為鐵屑沙漿，鋼溝和襯板均為分段設(shè)置，生產(chǎn)過程中受溫度等各種作用力長(zhǎng)期影響，鋼溝及內(nèi)部襯板分段接觸部分發(fā)生相對(duì)位移，導(dǎo)致沖渣水縫隙中溢出并腐蝕鋼結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致縫隙擴(kuò)大，水渣、蒸汽及沖渣水向外流出滴露，嚴(yán)重污染周邊環(huán)境。為了解決這一問題，第二代爐役水渣溝進(jìn)行了改進(jìn)，采用混凝土溝+內(nèi)部耐磨澆注料結(jié)構(gòu)形式，水渣溝外部采用混凝土溝整體澆注，混凝土溝內(nèi)部直接采用陶瓷耐磨澆注料澆注成型，澆注料底部厚度180 mm，溝壁底部厚度180 mm，頂部50 mm，混凝土溝頂部設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)異型溝蓋蓋板。投產(chǎn)近兩年來，水渣溝無維護(hù)，無滲透，無蒸汽，使用效果良好。

耐磨襯板會(huì)隨著耐火材料的損壞需要更換，增加了工人工作量和備件費(fèi)用。第二代爐役沖渣溝采用混凝土整體澆注，既改善了周邊環(huán)境，又降低了工人工作量和備件費(fèi)用

2 結(jié)語

福建三鋼5號(hào)高爐第二代爐役大修采用了抗?jié)q防漏型爐底爐缸結(jié)構(gòu)、新型不斷水軟水檢漏技術(shù)、平坦化出鐵場(chǎng)和水渣溝整體澆注技術(shù)。先進(jìn)工藝技術(shù)的運(yùn)用很好的解決了第一代爐役中出現(xiàn)的問題，高爐投產(chǎn)以來，高爐本體順行高效，各項(xiàng)檢測(cè)溫度平穩(wěn)，爐底封板未發(fā)現(xiàn)有上翹跡象，出鐵場(chǎng)工作環(huán)境得到了改善，水渣系統(tǒng)長(zhǎng)期零故障運(yùn)行，省去第一代爐役維護(hù)頻繁和環(huán)境污染問題。實(shí)踐證明，第二代爐役采用的新工藝技術(shù)應(yīng)用效果良好，大修工作取得成功。