2000 m3高炉顶燃式热风炉出口跑风问题处理

李咏昕

（河钢集团宣化钢铁集团有限责任公司 河北张家口）

宣钢3#高炉原容积为1350 m3，2010年10月停炉大修扩容改造为2000 m3，热风系统采用3座BSK系列顶燃式热风炉，热风系统各阀门动作控制为液压传动，2011年6月投产，热风炉在正常生产过程中，从2012年7月开始1#～3#热风炉炉壳与热风支管交界处的上半部分相继出现温度高、跑风等异常现象（包括热风炉炉壳和热风支管根部），并表现出逐步加剧的趋势特征，后期经现场实测：炉壳和热风支管局部温度在200～560℃。在送风过程中，2#热风炉最高温度达到700℃，后期工艺系统操作被迫采取降低风温，减停富氧、安装探头监测等措施予以控制，同时根据其他高炉处理热风管路温度高的经验，先后采取温度高吹冷风降温、局部开孔灌浆、开焊处挖补焊接包盒子填料等手段，处理效果一直不理想，因此如何采取行之有效的处理措施，成为摆在技术人员面前的一道亟待解决的课题，否则严重威胁正常安全生产，极易发生人身设备重大事故。

一、温度高、跑风原因分析

1.热风炉大墙砖

大墙砖结构从热风炉圆心向外，依次为低蠕变高铝砖RDL-75一层、轻质硅砖GGR1.2一层、轻质粘土砖NG-0.8二层、耐火纤维毡厚度100 mm、喷涂料厚度80 mm、炉壳厚度36 mm；

2.热风支管耐火砖结构

热风支管结构从支管圆心向外，依次为低蠕变高铝砖RDL-75一层、轻质硅砖IH一层、轻质粘土砖IE一层、喷涂料厚度50 mm、管道壁厚16 mm。

3.热风炉砌筑结构及烧红串风现象

在热风支管和热风炉体相贯线壳体内部，有热风通道，长期串风冲刷，孔道逐渐扩大，逐渐沿上部相贯线延长接近半圆周长，钢壳外表面长时间受高温作用，钢壳的强度等理性指标相应逐渐减弱，因此烧红、崩开，内部砖衬存在2种现象，一是热风出口处最里侧的2层大墙砖局部脱落坍塌，即轻质硅砖GGR1.2及低蠕变高铝砖RDL-75脱落坍塌，外侧的2层轻质粘土砖NG-0.8、耐火纤维毡、喷涂料不能承受1300℃旋流热风的冲刷，逐渐变形，形成孔道间隙，这种情况相对比较严重，也较难处理修复。二是大墙砖没有发生坍塌，仅仅在旋流热风及上部球顶重力作用下，发生理化变形，局部出现大的裂缝间隙，热风透过间隙冲刷外侧的2层轻质粘土砖NG-0.8、耐火纤维毡及喷涂料，进而造成钢壳受热变形开裂，这种情况处理起来相对容易。

二、施工方案的确定与实施

1.方案总体思路

采取对热风炉炉壳和热风支管进行局部先挖、浇筑、后补的方式，即在高炉停风后先挖开对热风出口温度异常部位的耐火砖情况进行检查确认，找出热风串风的部位，采用高强度陶瓷浇筑料封堵后，恢复挖补部位，浇注料按说明时间达到强度要求后，进行高压灌浆填缝作业。

2.具体施工方案研究

（1）热风炉炉壳和热风支管切割。在一般的顶燃热风炉热风出口处理中即使损坏较严重，也只是上部90°范围内可能需要切割炉壳，切割越小，修复越容易保证质量，时间也不致拖得过长。但是由于3#高炉热风炉支管已经在180°范围内包盒子，在热风炉处于送风状态时，盒子表壳温度200～300℃，局部400～500℃，一些部位在白天已通红，测温枪已无法测量。盒子的厚度约250 mm（局部超过400 mm），这样推算，热风炉180炉壳和热风出口180°范围钢壳的局部温度可能达1000℃，大部分可能在600～800℃（由于灌的料理化性能不知，严密性也不清楚，所以这个温度只能估计）。面对这种情况，很难决定到底切割多少炉壳。切割少了，切割线离盒子太近或在盒子里面，有可能因炉壳的力学性能和焊接性能大大降低而无法有效焊接，导致无法收拾的局面；局部切割大了（达180°甚至更大），实践中没有先例，不知道会出现何种后果，所以切割范围不容易确定。经过讨论和权衡，初步确定了切割范围：以热风炉炉壳与热风支管之间的焊缝为基准，炉壳切割范围大致为120°区域、高度500 mm，热风支管切割范围大致为120°区域、宽度300 mm。

（2）热风炉大墙砖和热风支管耐火砖检查。热风炉炉壳和热风支管切割完成后，逐层清理喷涂料、耐火纤维毡、轻质粘土砖NG-0.8（2层）至轻质硅砖GGR1.2表面以及低蠕变高铝砖RDL-75表层，找出串风部位，判定轻质硅砖GGR1.2损坏情况，以及低蠕变高铝砖RDL-75有无局部掉砖；逐层清理热风支管内的喷涂料、轻质粘土砖IE（1层）、轻质高铝砖IH（1层）以及低蠕变高铝砖RDL-75。找出串风部位，判定砖衬损坏情况，并视损坏程度决定修补的手段（视现场情况确定是否需要制作钢板模具）。

（3）封堵、浇筑串风部位、进行修补施工。检查确认完毕，首先根据需要用耐火泥对串风部位的耐材进行修补。串风部位封堵完毕，进行钢板模具安装，模具安装无误后，进行浇注料的浇注施工。

从炉内热面至炉壳，依次采用高强陶瓷耐磨浇注料、耐火纤维毡进行修补。

（4）切割区域炉壳和管壳恢复。耐高温浇注料浇注施工完成后，首先在浇注料外侧铺设一层耐火纤维毡（30 mm），然后进行炉壳和管壳的安装和焊接；在炉壳和管壳焊接过程中，要求先对焊接面进行打磨，再以J502焊条进行手工焊打底，清渣、除应力后，采用二氧化碳气体保护焊充实饱满，最后再用手工焊罩面，焊接完成后，视情况对修补部位进行压力灌浆处理，以保证修补区域不存在空隙。

（5）结构加强。热风炉恢复送风后，做检漏检查，确认无砂眼、加渣后，对所有焊口部位作金属结构加固拉筋，以防止开焊。

三、处理后效果

2014年2月，对3座热风炉的处理均已完成，处理效果良好，对比温度见表1。

四、结束语

通过此项应用，从根本上解决了顶燃式热风炉出口因环砖变形窜风导致热风炉出口烧红、跑风的难题，从而保证了热风炉的使用周期，杜绝了对高炉风温的影响。

表1 挖补前后对比温度