風(fēng)口密封技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用

劉國軍 李紅波 孟志強(qiáng)

摘要：高爐風(fēng)口是鋼鐵生產(chǎn)中煉鐵廠高爐上的關(guān)鍵工藝件，由高爐風(fēng)口吹入的高溫?zé)犸L(fēng)和爐底焦炭氧化燃燒生成CO2,CO2在高溫上升中還原出原來以氧化物形態(tài)存在的鐵。本文主要介紹了高爐風(fēng)口密封技術(shù)的現(xiàn)狀和存在的問題以及解決方案，對風(fēng)口維護(hù)具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：風(fēng)口密封石棉網(wǎng)

1. 引言

高爐煉鐵是一個綜合的工藝過程,每一項工藝參數(shù)設(shè)計對高爐生產(chǎn)都有不同程度的影響,高爐風(fēng)口是煉鐵高爐重要的送風(fēng)設(shè)備之一,有高爐煉鐵生產(chǎn)工藝以來就存在風(fēng)口,高爐鼓風(fēng)、噴吹的燃料都是通過風(fēng)口進(jìn)入高爐內(nèi)的。而在高爐的冶煉過程中，風(fēng)口是高爐操作者唯一可以直接觀察到爐內(nèi)冶煉情況的地方。高爐風(fēng)口的使用環(huán)境極端惡劣，不但要承受約1500度以上的高溫，還要承受高溫鐵流的沖刷和爐料、爐渣的磨損，因此對風(fēng)口的強(qiáng)度、剛度、抗龜裂性能和密封性能都有很高的要求。

2. 風(fēng)口密封技術(shù)現(xiàn)狀

大、中型高爐，特別是特大型高爐，在高爐工作者正常操作情況下，因爐內(nèi)壓力高、冶煉強(qiáng)度大、產(chǎn)生煤氣量也較多。高爐風(fēng)口區(qū)域，為防止煤氣躥漏均采取了較為良好的煤氣密封辦法，但是大多數(shù)大中型高爐生產(chǎn)二至五年后，就出現(xiàn)了下述缺陷和問題。

(1) 風(fēng)口大套與爐殼法蘭接觸處跑煤氣。

(2) 風(fēng)口中套與風(fēng)口大套接觸面周圍跑煤氣。

(3) 風(fēng)口中套經(jīng)常出現(xiàn)燒磨漏，影響高爐正常操作。

(4) 風(fēng)口大套與爐殼法蘭連接處出現(xiàn)燒穿事故，高爐被迫停產(chǎn)休風(fēng)處理。

為解決上述問題，寶鋼、本溪鋼鐵公司和武漢鋼鐵公司等特大型鋼鐵企業(yè)均采取了如下密封措施：

(1) 風(fēng)口大套和中套焊接在一起。

(2) 風(fēng)口大套與爐殼連接法蘭周圍壓入無水高鋁泥漿。

(3) 風(fēng)口、大、中、小套接觸面增加寬度。

(4) 風(fēng)口大套與爐殼連接法蘭內(nèi)加墊石棉板。

這在高爐頂壓較低，噴煤量較少，富氧率偏小的情況下，較好地解決了一半高爐存在的問題。但是在高爐頂壓超過150kpa,噴煤比超過150kg/t.Fe、富氧率超過2%的時候，高爐冶煉強(qiáng)度提高的條件下，高爐風(fēng)口就開始出現(xiàn)下述問題：

(1) 風(fēng)口中套與大套焊接處出現(xiàn)了開裂。

(2) 風(fēng)口大套與爐殼法蘭處出現(xiàn)煤氣明火燃燒。

(3) 高爐風(fēng)口周圍煤氣濃度有原來的200ppm以下升高到了 2000ppm以上。

雖然也進(jìn)一步采取了二次焊接和灌漿措施，但是都因內(nèi)部煤氣壓力大，焊接應(yīng)力集中而在此躥漏煤氣。直接對高爐工作者的人身安全構(gòu)成威脅。

3. 解決方案

在此背景下，我廠組織技術(shù)攻關(guān)，先后采取了焊接連接處、加裝密封擋環(huán)、更換中缸等措施，但煤氣躥漏現(xiàn)象并未解除。技術(shù)人員開始采用新思路、在柔性密封的理論基礎(chǔ)上，研制發(fā)明了如下裝置：

高爐風(fēng)口大中套煤氣密封示意圖

(1)風(fēng)口大套（件10）與風(fēng)口中套（件9）之間躥漏煤氣治理：

首先是將風(fēng)口大套（件10）與風(fēng)口中套（件9）之間的焊接肉清除，然后將于躥漏煤氣縫隙匹配的風(fēng)口中套密封巖棉墊圈（件6）填充縫隙，最后將風(fēng)口中套密封環(huán)（件7）頂壓在風(fēng)口中套（件9）的外平面端部。該頂壓裝置，由風(fēng)口大套法蘭（見11），風(fēng)口大套法蘭緊固螺母（件4）和風(fēng)口中套密封環(huán)頂杠（件5）組成。

(2)風(fēng)口大套（件10）與爐殼（件1）之間躥漏煤氣治理:

1).將風(fēng)口大套法蘭（件11）內(nèi)壓入密封石棉網(wǎng)（件12），內(nèi)風(fēng)口大套法蘭緊固螺母（件4）緊固。

2).將風(fēng)口大套法蘭（件11）與爐殼法蘭躥漏煤氣區(qū)域，用風(fēng)口大套密封封板焊接。使風(fēng)口大套（件10）與爐殼（件1）之間成為空區(qū)；

3).密封，在風(fēng)口大套（件10）與爐殼（件1）形成的密閉空間的風(fēng)口大套密封封板（件2）上，開設(shè)上下兩個閥門（件13）。

4). 最后在風(fēng)口大套（件10）與爐殼（件1）形成的密閉空間內(nèi)，灌入密封用阻滯壓入料，防止風(fēng)口煤氣外躥。

4.結(jié)束語

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

(1)風(fēng)口大套（件10）與風(fēng)口中套（件9）之間，用風(fēng)口中套密封巖棉墊圈（件6）和風(fēng)口中套密封環(huán)（件7），通過風(fēng)口中套密封環(huán)頂杠（件5）壓緊后，煤氣長時間不會躥漏。該密封為柔性密封，在高爐內(nèi)襯材料與爐殼之間出現(xiàn)位移時，風(fēng)口中套密封環(huán)（件7）不會出現(xiàn)裂縫，既保護(hù)了風(fēng)口中套（件9）不被剪應(yīng)力折斷，又密封了煤氣不再躥漏。

(2)風(fēng)口大套（件10）與爐殼法蘭（件12）之間的躥漏煤氣，首先由剛醒密封風(fēng)口大套密封環(huán)板（件2）與風(fēng)口大套法蘭、爐殼（件1）焊接。其次由密封石棉網(wǎng)（件13）與密封用阻滯壓入料（件3）進(jìn)行柔性密封，最終實現(xiàn)了風(fēng)口躥漏煤氣的徹底封堵。

本技術(shù)于2011年9月—2012年8月分步在安鋼9#（2800m3）高爐上進(jìn)行實施，取得了良好效果。風(fēng)口區(qū)域煤氣濃度由2000ppm降到了45ppm以下，而且風(fēng)口中套未發(fā)生燒漏事故，從而保證了爐前工作人員的安全，同時降低了備件消耗。

5.參考文獻(xiàn)

[1] 王平. 煉鐵設(shè)備. 北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

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