高爐停爐時(shí)熱風(fēng)爐保溫方法*

陳小忠， 楊建紅

(中天鋼鐵集團(tuán)有限公司， 江蘇 常州　213011)

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高爐停爐時(shí)熱風(fēng)爐保溫方法*

陳小忠， 楊建紅

(中天鋼鐵集團(tuán)有限公司， 江蘇 常州213011)

分析了熱風(fēng)爐在高爐停爐時(shí)的溫度變化狀況，結(jié)合高爐特點(diǎn)，制定了頂燃式熱風(fēng)爐保溫措施。

高爐； 熱風(fēng)爐； 保溫

引言

目前冶金行業(yè)煉鐵高爐都需要配備最基本的熱風(fēng)爐，它是高爐正常生產(chǎn)的必須設(shè)備。當(dāng)某一座高爐熱風(fēng)爐完好無(wú)損，而高爐本體經(jīng)投用一段時(shí)間后爐體有所損壞、不能正常生產(chǎn)時(shí)，需要進(jìn)行中修或大修，這個(gè)時(shí)間一般都會(huì)超過兩天，如果有特殊原因還會(huì)更長(zhǎng)，一、兩個(gè)月或更長(zhǎng)的時(shí)間都有可能。目前國(guó)內(nèi)的高爐熱風(fēng)爐蓄熱耐材一般都是采用硅磚型，這種耐材在經(jīng)過加溫使用后需再次冷卻時(shí)，必須按照耐材特性進(jìn)行緩慢冷卻，等到再次使用時(shí)，又需要按耐材特性進(jìn)行熱風(fēng)爐的烘爐工作，這是一個(gè)緩慢的操作過程，烘爐成本比較昂貴，需要從正常環(huán)境低溫烘烤至750 ℃，才能用高爐煤氣繼續(xù)進(jìn)行烘爐工作。

1　常規(guī)保溫方法

一直以來(lái)，高爐生產(chǎn)停止后，熱風(fēng)爐也只能跟隨涼爐而停止工作。但熱風(fēng)爐停止工作后，爐內(nèi)的蓄熱耐材常會(huì)因冷卻時(shí)機(jī)掌握不當(dāng)，造成耐材的開裂或脫磚等損壞現(xiàn)象，但如果要保持熱風(fēng)爐的溫度控制在合適的較高范圍，就需要對(duì)熱風(fēng)爐繼續(xù)進(jìn)行保溫工作。在停爐情況下對(duì)熱風(fēng)爐繼續(xù)保溫會(huì)使熱風(fēng)爐的蓄熱室熱量往下端流走，導(dǎo)致煙道溫度過高，而拱頂溫度卻下降，若此時(shí)不采取措施，整個(gè)熱風(fēng)爐的溫度就不能保持。一旦當(dāng)頂溫下降到一定程度，需要進(jìn)行燒爐時(shí)，因煙道溫度本身就已升高，這時(shí)煙道溫度就會(huì)更高。如果控制不當(dāng)，一方面，煙道溫度過高，勢(shì)必造成熱風(fēng)爐底的爐箅子及支柱溫度過高而變形損壞，也就會(huì)支撐不住整個(gè)熱風(fēng)爐內(nèi)的耐材(整個(gè)一座熱風(fēng)爐內(nèi)需支撐的耐材重量能達(dá)到850 t甚至更多)；另一方面，熱風(fēng)爐頂部因溫度不夠，如果要繼續(xù)燒爐，有可能會(huì)因達(dá)不到高爐煤氣的著火點(diǎn)，在熱風(fēng)爐進(jìn)行頂部燃燒時(shí)因燃燒不著而形成爆炸性氣體，這是很危險(xiǎn)的。

在國(guó)內(nèi)，目前很多高爐停爐時(shí)采用保溫措施代價(jià)較高，需要一整套熱風(fēng)爐烘爐設(shè)備，還需把熱風(fēng)爐人孔打開，并增加一部分人員進(jìn)行非常規(guī)監(jiān)護(hù)工作；或者有的高爐停爐時(shí)采用正常燒爐工作再使用高爐鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行送風(fēng)工作，該保溫方法的每個(gè)保溫作業(yè)程序都包括下列操作步驟：燒爐、悶爐、送風(fēng)、再次燒爐；每個(gè)保溫作業(yè)程序依次循環(huán)進(jìn)行：當(dāng)熱風(fēng)爐拱頂溫度降至900 ℃時(shí)，開始燒爐；將熱風(fēng)爐上部拱頂溫度燒至1350 ℃后，停止燒爐，進(jìn)行悶爐操作；當(dāng)熱風(fēng)爐拱頂溫度降至900℃時(shí)，開始送風(fēng)，打開熱風(fēng)爐下部的人孔，以拱頂溫度按1 ℃/min的上升速度為基準(zhǔn)，向熱風(fēng)爐內(nèi)送風(fēng)，當(dāng)硅磚溫度降至接近900 ℃時(shí)，停止送風(fēng)，關(guān)閉人孔、熱風(fēng)閥以及倒流休風(fēng)閥即可；再次重復(fù)進(jìn)行燒爐，依次循環(huán)。如果以高爐助燃風(fēng)為風(fēng)源，采用逆送風(fēng)的方式，從冷風(fēng)管道或其風(fēng)均壓支管進(jìn)行高爐逆送風(fēng)時(shí)，必須要采取必要措施，防止助燃風(fēng)倒灌至主風(fēng)機(jī)房，以避免安全事故及影響逆送風(fēng)操作。

2　改進(jìn)方法

2.1改進(jìn)要求

為了克服歷年來(lái)無(wú)法很好解決的有關(guān)熱風(fēng)爐在高爐停用后的保溫工作，中天鋼鐵集團(tuán)有限公司充分吸取其它廠家的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合高爐熱風(fēng)爐本身的特點(diǎn)，制定了一套頂燃式熱風(fēng)爐保溫措施，既要控制好熱風(fēng)爐煙道溫度，以保護(hù)爐底下部設(shè)備，又要保證熱風(fēng)爐頂溫維持在一定的控制范圍，以防止溫度下降造成耐材的損傷，并保證每次燒爐的正常進(jìn)行。

針對(duì)目前熱風(fēng)爐采用的保溫技術(shù)特點(diǎn)，考慮到保溫費(fèi)用過高及人員安排不過來(lái)的問題，設(shè)計(jì)出更加貼合實(shí)際的熱風(fēng)爐保溫操作辦法。

2.2改進(jìn)方法

熱風(fēng)爐保溫方案采用了以下設(shè)計(jì)改造方法：在熱風(fēng)爐助燃風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口總管處引出一個(gè)支管，并安裝控制閥門，然后再?gòu)拇丝偣苎由斓綗犸L(fēng)爐的煙道管路，并分別安裝上控制閥門，這些控制閥門在選擇時(shí)只需考慮其耐溫及密閉性能即可，至于控制形式則根據(jù)各自不同的控制需要和操作方便性，可用電動(dòng)的或手動(dòng)的。如果方便而有條件，也可采用液動(dòng)等形式，建議閥門形式可采用密閉型蝶閥或閘閥，適合一般氣體管路控制即可。這套改造方案總投資少，總金額小。同時(shí)為實(shí)際操作的安全及方便，把所有高爐送風(fēng)裝置補(bǔ)償器在彎頭連接處用盲板封死，防止在以后保溫操作中造成竄跑氣現(xiàn)象。

操作使用時(shí)，即當(dāng)高爐停產(chǎn)后，不管時(shí)間長(zhǎng)短，均采用正常運(yùn)行狀態(tài)，可按照原來(lái)熱風(fēng)爐燒爐、悶爐、送風(fēng)、再次燒爐的過程進(jìn)行，具體的主要操作過程如下：1)在高爐停產(chǎn)兩天后，熱風(fēng)爐都處在悶爐狀態(tài)，熱風(fēng)爐的煙道溫度會(huì)逐漸上升，當(dāng)溫度升高到350 ℃甚至更高溫度時(shí)，熱風(fēng)爐頂溫會(huì)有一定量的下降； 當(dāng)煙道溫度達(dá)到熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)所要求的煙氣控制溫度范圍時(shí)，就必須采取送風(fēng)操作方法進(jìn)行操作，開啟熱風(fēng)爐的熱風(fēng)閥、熱風(fēng)總管并聯(lián)的倒流休風(fēng)閥，再開啟新增加的降溫冷風(fēng)管的閥門，從煙道處給熱風(fēng)爐用熱風(fēng)爐助燃風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口進(jìn)行送風(fēng)操作，其余閥門都處于關(guān)閉狀態(tài)；2)當(dāng)煙道溫度逐漸降到較低的合適范圍，而熱風(fēng)爐頂部通過送風(fēng)操作后就可逐漸升到較高溫度，可保證爐內(nèi)的耐火材料不因冷卻而損壞，同時(shí)也保證了燒爐所必須保證的溫度，多余氣體從倒流休風(fēng)管處排出；3)當(dāng)送風(fēng)操作結(jié)束后，可繼續(xù)使該熱風(fēng)爐進(jìn)行悶爐狀態(tài)；即關(guān)閉新增的冷風(fēng)送風(fēng)閥及熱風(fēng)閥；4)當(dāng)熱風(fēng)爐的頂部溫度在通過悶爐及送風(fēng)操作已不能達(dá)到所須保證的熱風(fēng)爐頂溫，而煙氣管道溫度又在較低范圍時(shí)，就須進(jìn)行熱風(fēng)爐的燒爐工作，打開煙氣管道，打開燃燒閥門，再開啟助燃空氣及煤氣支管管路就能按原來(lái)正常燒爐模式進(jìn)行燒爐操作，其它相關(guān)閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，可使熱風(fēng)爐頂溫燃燒后達(dá)到原來(lái)正常生產(chǎn)的1300 ℃左右，燒爐時(shí)需要兼顧煙道溫度，防止?fàn)t底溫度過高而損傷熱風(fēng)爐爐底設(shè)施。

在這種熱風(fēng)爐的保溫操作中，按正常的情況就沒有送風(fēng)時(shí)可能造成鼓風(fēng)機(jī)房的逆送風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)，完全按平時(shí)的操作方法進(jìn)行所需操作，即保證各個(gè)熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)時(shí)所要求的煙氣控制溫度范圍和頂部溫度控制范圍。

2.3特點(diǎn)

本文采用的熱風(fēng)爐停用保溫方法的優(yōu)點(diǎn)很多，主要表現(xiàn)在：

(1)投資少，改造施工簡(jiǎn)單，工人操作方便，在有一定量的富余煤氣情況下可長(zhǎng)期使用，在有多座高爐的單位使用可操作性極強(qiáng)，而且該套裝置可在熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)安裝時(shí)一并考慮在內(nèi)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

(2)克服了熱風(fēng)爐中長(zhǎng)期的保溫瓶頸，防止?fàn)t內(nèi)的耐材因涼爐和以后再次烘爐操作不當(dāng)所造成的損壞，節(jié)約了涼爐及烘爐的昂貴費(fèi)用。

(3)解決了熱風(fēng)爐在保溫過程中使煙道溫度升高，容易損壞熱風(fēng)爐下部的爐箅子及支柱的難題；

(4)提升熱風(fēng)爐爐頂溫度的過程中，較好地保證了燒爐時(shí)燃燒煤氣所需的著火點(diǎn)，使此操作過程周而復(fù)始地進(jìn)行下去，避免因頂部溫度過低不能充分燃燒煤氣的危險(xiǎn)，防止在燃燒室產(chǎn)生空、煤氣混合的爆炸性氣體，保證了熱風(fēng)爐在保溫操作時(shí)的安全可靠性。

(5)采用熱風(fēng)爐助燃風(fēng)機(jī)供送冷風(fēng)，從煙氣管路接上送風(fēng)所需的冷卻用風(fēng)管，就不用高爐鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行送風(fēng)操作，同時(shí)避免了從冷風(fēng)管或其均壓支管處接上送風(fēng)的冷風(fēng)管，也不會(huì)有逆送風(fēng)，就不會(huì)造成風(fēng)機(jī)房處產(chǎn)生煤氣、空氣的混合氣體倒灌的危險(xiǎn)。

2.4應(yīng)用實(shí)例

2.4.1實(shí)例一

中天鋼鐵集團(tuán)有限公司4#高爐大修期間，為保證卡盧金式的熱風(fēng)爐不因高爐大修二個(gè)月而冷卻損壞，就在熱風(fēng)爐助燃風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口總管上接上分管，安裝上總控制閥門，再連接到各熱風(fēng)爐煙道閥處，然后再在各熱風(fēng)爐的一個(gè)煙道閥管路上分接上引來(lái)的冷風(fēng)管路。

這套改造方案總投資為DN300鋼管40 m左右，加上4只DN300的控制用手動(dòng)蝶閥及安裝法蘭、密封墊、緊固件等，以及為安裝方便而另使用了7只DN300彎頭，總額一萬(wàn)元左右。同時(shí)為實(shí)際操作的安全及方便，把所有高爐送風(fēng)裝置的鵝頸管法蘭處與補(bǔ)償器連接處用盲板封死，防止在以后操作中造成竄跑氣現(xiàn)象，影響高爐本體的正常大修工作。在后面的熱風(fēng)爐保溫操作中，就如原來(lái)熱風(fēng)爐的正常操作一樣進(jìn)行，視熱風(fēng)爐爐底及頂部的溫度進(jìn)行兼顧控制，循環(huán)進(jìn)行悶爐、燒爐及送風(fēng)的操作過程。整個(gè)操作使用較方便。

2.4.2實(shí)例二

在2#高爐鼓風(fēng)機(jī)一個(gè)月的大修期間，為保證頂燃式的熱風(fēng)爐不因高爐停爐一個(gè)月而冷卻損壞，也在熱風(fēng)爐助燃風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口總管上連接DN300分管，安裝上總控制閥門，然后再在各熱風(fēng)爐的一個(gè)煙道閥管路上分接引來(lái)的助燃風(fēng)機(jī)冷風(fēng)管路。2#高爐熱風(fēng)爐新增配置管路如圖1所示。

這套改造方案總投資為DN300鋼管35 m左右，加上4只DN300的控制用手動(dòng)蝶閥及安裝法蘭、密封墊、緊固件等，以及為安裝方便而另使用了6只DN300彎頭，總額不超過一萬(wàn)元。同時(shí)為實(shí)際操作的安全及方便，把所有高爐送風(fēng)裝置補(bǔ)償器與彎頭連接的法蘭處用盲板封死，防止在以后熱風(fēng)保溫操作中造成竄跑氣現(xiàn)象，以免引起高爐本體處意外事故。同樣在后面的熱風(fēng)爐保溫操作中，就如原來(lái)2#高爐熱風(fēng)爐的正常操作一樣進(jìn)行，視熱風(fēng)爐 底及其頂部的溫度進(jìn)行控制，循環(huán)進(jìn)行悶爐、燒爐及送風(fēng)的操作過程。

2.5圖示說(shuō)明

具體采用的熱風(fēng)爐控溫并保溫方案如圖1所示，熱風(fēng)爐主體(1)含有冷風(fēng)進(jìn)口(2)，燃燒口(3)，煙道出口(4)和出風(fēng)口(5)，冷風(fēng)進(jìn)口(2)通過帶有閥門的冷風(fēng)管連接冷風(fēng)裝置(6)，燃燒口(3)通過帶有閥門的管道連接助燃裝置(7)和燃料供應(yīng)裝置(8)，煙道出口(4)通過帶閥門的煙道管連接煙囪(9)，出風(fēng)口(5)通過帶有閥門的管道連接到高爐，其特征在于：助燃裝置(7)的出風(fēng)口通過連接管(10)連接煙道管，連接管(10)上設(shè)置有控制閥。

圖1　2#高爐熱風(fēng)爐新增配置管路

3　結(jié)束語(yǔ)

本文所述高爐停爐時(shí)熱風(fēng)爐的保溫方法，僅需較低的投入就可完成，企業(yè)成本得到了很好的控制，

采用該措施后既使熱風(fēng)爐溫度得到了較好的控制，又較好地保護(hù)了熱風(fēng)爐相關(guān)設(shè)備及耐材，并保證每次燒爐的正常進(jìn)行，操作的安全性也得到了保證，有較大的借鑒意義。

2015-06-02

TF548