高爐爐缸結(jié)構(gòu)上一些問題的討論

1、高爐爐缸結(jié)構(gòu)上一些高爐爐缸結(jié)構(gòu)上一些問題的討論問題的討論湯清華2015.6.前言前言 高爐爐缸壽命的長短決定了高爐一代爐役的周期。高爐高爐爐缸壽命的長短決定了高爐一代爐役的周期。高爐生產(chǎn)中只要爐缸不出現(xiàn)險情就可繼續(xù)生產(chǎn)，爐缸以上生產(chǎn)中只要爐缸不出現(xiàn)險情就可繼續(xù)生產(chǎn)，爐缸以上”干干區(qū)區(qū)”無論出現(xiàn)冷卻壁燒壞或爐皮開裂等毛病都可以通過短無論出現(xiàn)冷卻壁燒壞或爐皮開裂等毛病都可以通過短期的搶修來繼續(xù)生產(chǎn)，有的還可修舊如新。而爐缸出問題期的搶修來繼續(xù)生產(chǎn)，有的還可修舊如新。而爐缸出問題則不行，一旦溫度超限，采取措施不見效果，就必須停爐則不行，一旦溫度超限，采取措施不見效果，就必須停爐大修，否則有燒穿的危險

2、。因此，高爐大修周期由爐缸壽大修，否則有燒穿的危險。因此，高爐大修周期由爐缸壽命來決定。命來決定。 近年來我國高爐爐缸壽命得到大幅度地提高近年來我國高爐爐缸壽命得到大幅度地提高,出現(xiàn)一批出現(xiàn)一批10-19年的長壽高爐年的長壽高爐,也是以爐缸壽命為評價的。長壽命為國也是以爐缸壽命為評價的。長壽命為國民經(jīng)濟建設(shè)和節(jié)能減排做出了巨大的貢獻。但發(fā)展不平衡民經(jīng)濟建設(shè)和節(jié)能減排做出了巨大的貢獻。但發(fā)展不平衡,還有很多高爐達不到設(shè)計壽命還有很多高爐達不到設(shè)計壽命,甚至不斷發(fā)生爐缸燒穿事甚至不斷發(fā)生爐缸燒穿事故，給企業(yè)安全、生產(chǎn)經(jīng)營帶來嚴重的損失。結(jié)合國內(nèi)外故，給企業(yè)安全、生產(chǎn)經(jīng)營帶來嚴重的損失。結(jié)合國內(nèi)外高

3、爐爐缸燒穿的實際，提出延長高爐爐缸壽命結(jié)構(gòu)上的一高爐爐缸燒穿的實際，提出延長高爐爐缸壽命結(jié)構(gòu)上的一些的問題，與同仁共同討論些的問題，與同仁共同討論。1.高爐壽命的現(xiàn)狀高爐壽命的現(xiàn)狀高爐名高爐名爐容爐容/m3 開停爐時間開停爐時間 利用系數(shù)利用系數(shù) t/(m3d) 壽命壽命 年年 一代爐役產(chǎn)鐵量一代爐役產(chǎn)鐵量 t/m3 巴西巴西Tubarao廠廠1號號 4415 1983.11.302012.4.18 2.09 28. 4 21272 寶鋼寶鋼3號高爐號高爐 4350 1994.9.20.2013.9.1 2.27 1915700 興澄特鋼興澄特鋼1號高爐號高爐 450 2002.9.10.仍在

4、生產(chǎn)仍在生產(chǎn) 3.72 13679 表表1 國內(nèi)外長壽高爐典范國內(nèi)外長壽高爐典范高爐壽命的現(xiàn)狀高爐壽命的現(xiàn)狀: 高爐爐缸燒穿事故頻發(fā)高爐爐缸燒穿事故頻發(fā) a. 炭磚質(zhì)量不好炭磚質(zhì)量不好, b. 施工質(zhì)量差施工質(zhì)量差, c. 冶煉強度過高冶煉強度過高, d. 有害雜質(zhì)超標。有害雜質(zhì)超標。筆者認為筆者認為： e. 爐缸結(jié)構(gòu)不佳也應(yīng)是主要原因之一爐缸結(jié)構(gòu)不佳也應(yīng)是主要原因之一。2.爐缸爐殼結(jié)構(gòu)爐缸爐殼結(jié)構(gòu)2.1.高爐爐缸殼體沒有收角高爐爐缸殼體沒有收角,缸炭磚上浮，磚縫變大，鉆鐵、缸炭磚上浮，磚縫變大，鉆鐵、鋅。鋅。2.2.收縮位置在風口段下方，太高收縮位置在風口段下方，太高 ，同樣上浮，磚縫變大，

5、同樣上浮，磚縫變大，鉆鐵、鋅。鉆鐵、鋅。有的認為主要原因是：有的認為主要原因是：一批一批1080高爐爐由高爐爐由750厚爐襯高爐演變而來，沒有收角厚爐襯高爐演變而來，沒有收角,缸炭磚上浮缸炭磚上浮,炭磚炭磚550mm厚厚,2年燒穿或大修年燒穿或大修一批一批1780高爐爐殼收縮位置太高高爐爐殼收縮位置太高,開爐不久炭磚溫度開爐不久炭磚溫度升高升高,不采取措施即燒穿不采取措施即燒穿3 爐缸炭磚磚襯結(jié)構(gòu)爐缸炭磚磚襯結(jié)構(gòu) 1. 炭磚厚度：炭磚厚度： 550mm太薄，建議環(huán)炭太薄，建議環(huán)炭1000mm，爐底，爐底2000mm2.大塊炭磚砌筑的爐缸環(huán)炭應(yīng)消除水平通縫大塊炭磚砌筑的爐缸環(huán)炭應(yīng)消除水平通縫3.

6、堅持好傳熱的順序堅持好傳熱的順序 . 爐底由下至上爐底由下至上,導(dǎo)熱系數(shù)由大至小導(dǎo)熱系數(shù)由大至小 . 環(huán)炭由冷面至熱面環(huán)炭由冷面至熱面,導(dǎo)熱系數(shù)由大至小導(dǎo)熱系數(shù)由大至小 . 消除中間熱阻層消除中間熱阻層4.高度關(guān)注炭搗料的材質(zhì)與施工質(zhì)量高度關(guān)注炭搗料的材質(zhì)與施工質(zhì)量大小炭磚復(fù)合砌筑的鞍鋼大小炭磚復(fù)合砌筑的鞍鋼10高爐高爐,生產(chǎn)生產(chǎn)14年年,單位爐容產(chǎn)鐵單位爐容產(chǎn)鐵10117t,2008.11.金觸危機停下來金觸危機停下來,實際還可生產(chǎn)幾年實際還可生產(chǎn)幾年2002年投產(chǎn)的年投產(chǎn)的450小高爐缸結(jié)構(gòu)小高爐缸結(jié)構(gòu),己生產(chǎn)了己生產(chǎn)了13年年,單位爐容產(chǎn)鐵單位爐容產(chǎn)鐵13679t,現(xiàn)現(xiàn)仍在生產(chǎn)仍在生產(chǎn)一

7、座從爐底板開始爐殼收縮和大小炭塊復(fù)合砌筑的高爐一座從爐底板開始爐殼收縮和大小炭塊復(fù)合砌筑的高爐4.冷卻水與冷卻器結(jié)構(gòu)冷卻水與冷卻器結(jié)構(gòu) 冷卻水質(zhì)冷卻水質(zhì)：水是最好耐火材料，這話不錯，但應(yīng)用得好應(yīng)變成軟水或除水是最好耐火材料，這話不錯，但應(yīng)用得好應(yīng)變成軟水或除鹽水鹽水 2. 冷卻壁與冷卻比表面冷卻壁與冷卻比表面 建議冷卻壁結(jié)構(gòu)其冷卻比表面大于建議冷卻壁結(jié)構(gòu)其冷卻比表面大于1.0 高爐高爐 冷卻壁方式及進出口管數(shù)冷卻壁方式及進出口管數(shù) 管徑與管間距管徑與管間距 冷卻比表面積冷卻比表面積 鞍鋼鞍鋼3高爐高爐 1代代 立式，立式， 4進進4出出, 寬寬1040mm 50mmx260mm 0.604 寶

8、鋼寶鋼3高爐高爐, 1代代 臥式臥式, 10進進10出出, 高高1450mm 60.3mmx145mm 1.31 寶鋼寶鋼3高爐高爐, 2代代 臥式, 10進10出, 高1600mm 70mmx160mm1.374 寶鋼寶鋼4高爐高爐, 1代代 立式，立式， 4進進4出出, 寬寬920mm兩段銅壁兩段銅壁50mmx230mm 0.683 寶鋼寶鋼4高爐高爐, 2代代 臥式臥式, 10進進10出出, 高高1600mm 70mmx160mm 1.374 表表2 鞍鋼鞍鋼3號和寶鋼號和寶鋼3、4號高爐冷卻壁及冷卻比表面的比較號高爐冷卻壁及冷卻比表面的比較冷卻水與冷卻器結(jié)構(gòu)冷卻水與冷卻器結(jié)構(gòu)寶鋼寶鋼3

9、高爐的冷卻比表面積是寶鋼高爐的冷卻比表面積是寶鋼4高爐第一代、鞍鋼高爐第一代、鞍鋼3高爐第一代的兩倍多高爐第一代的兩倍多,表明爐缸鑄鐵冷卻壁的冷卻比表面積表明爐缸鑄鐵冷卻壁的冷卻比表面積0.6以上是不夠的以上是不夠的,寶鋼寶鋼4高爐第一代也只高爐第一代也只運行運行9年，應(yīng)當說明了這一點年，應(yīng)當說明了這一點,同樣某同樣某5800高爐爐缸冷卻壁冷卻比表面積即使高爐爐缸冷卻壁冷卻比表面積即使做到做到0.98,雖不斷增加水量但環(huán)炭溫度仍難于控制雖不斷增加水量但環(huán)炭溫度仍難于控制,因此建議學(xué)寶鋼因此建議學(xué)寶鋼3高爐做到高爐做到1.3以上，宏觀上的低水量以上，宏觀上的低水量,微觀上的高冷強，微觀上的高冷強

10、，臥式冷卻壁既保證了爐殼開孔處的強度臥式冷卻壁既保證了爐殼開孔處的強度,又均勻了冷卻水溫，寶鋼又均勻了冷卻水溫，寶鋼4高爐第一高爐第一代不單爐缸環(huán)炭溫度不能受控代不單爐缸環(huán)炭溫度不能受控,壓漿還造成爐殼變形，因此，第二代果斷地采壓漿還造成爐殼變形，因此，第二代果斷地采用了寶用了寶3高爐的結(jié)構(gòu)，應(yīng)為成功的經(jīng)驗。高爐的結(jié)構(gòu)，應(yīng)為成功的經(jīng)驗。寶鋼寶鋼4高爐爐缸第一代用了高爐爐缸第一代用了2段銅冷卻壁段銅冷卻壁,實踐說明爐缸用銅冷壁沒達到長壽實踐說明爐缸用銅冷壁沒達到長壽的目的，在此再次建議若非要采銅冷壁的目的，在此再次建議若非要采銅冷壁, ”濕區(qū)濕區(qū)”也不宜采用鉆孔機加工銅冷也不宜采用鉆孔機加工銅冷

11、卻壁卻壁,每塊冷卻壁每塊冷卻壁12-16個焊接孔個焊接孔,在爐內(nèi)受各種應(yīng)力一旦開焊滲水在爐內(nèi)受各種應(yīng)力一旦開焊滲水,將造成惡將造成惡性事故性事故,宜用鑄銅冷卻壁宜用鑄銅冷卻壁,爐內(nèi)壁體上無焊接孔。爐內(nèi)壁體上無焊接孔。接近接近20m直徑的爐殼內(nèi)直徑的爐殼內(nèi),每每1.6m高度上安裝臥式排列高度上安裝臥式排列20塊冷卻壁，較好地做塊冷卻壁，較好地做到了每塊冷卻壁到了每塊冷卻壁10進進10出的冷卻水管出的冷卻水管,冷卻表面是當今冷卻壁結(jié)構(gòu)爐缸最大冷卻表面是當今冷卻壁結(jié)構(gòu)爐缸最大的的,雖然水量偏小但流速達到雖然水量偏小但流速達到1.8-2.0m/s，是可滿足要求的。，是可滿足要求的。上述所謂上述所謂”冷

12、卻比表面積冷卻比表面積”與爐缸外面噴淋冷卻、夾殼式冷卻方式不同與爐缸外面噴淋冷卻、夾殼式冷卻方式不同,我國我國行業(yè)內(nèi)是用冷卻水管外周長再除管間距行業(yè)內(nèi)是用冷卻水管外周長再除管間距,即冷、熱表面都計算進去了即冷、熱表面都計算進去了,與前兩與前兩種結(jié)構(gòu)進行比較應(yīng)除以種結(jié)構(gòu)進行比較應(yīng)除以2才可相比。才可相比。用此例來討論當今爐缸冷卻壁的優(yōu)化問題用此例來討論當今爐缸冷卻壁的優(yōu)化問題 冷卻水與冷卻器結(jié)構(gòu)冷卻水與冷卻器結(jié)構(gòu)3.冷卻水量與水速冷卻水量與水速1)保證保證2.00.2m/s,這是生產(chǎn)中驗證了的這是生產(chǎn)中驗證了的 2)水速和冷卻比表面積都做達到要求水速和冷卻比表面積都做達到要求,水量就確定了，閉路

13、循環(huán)是省水的，但循環(huán)用水水量就確定了，閉路循環(huán)是省水的，但循環(huán)用水不省電。不省電。 3) 此時如再采用分段式冷卻此時如再采用分段式冷卻,總水量是增加的總水量是增加的,這就應(yīng)優(yōu)化匹配這就應(yīng)優(yōu)化匹配 4)寶鋼同志對臥式冷卻與豎排立式冷卻壁達到同樣水流密度的比較寶鋼同志對臥式冷卻與豎排立式冷卻壁達到同樣水流密度的比較 , 4.0m/s水速其系水速其系統(tǒng)要整體升級統(tǒng)要整體升級 臥式冷卻壁臥式冷卻壁立式冷卻壁立式冷卻壁 立式冷卻壁立式冷卻壁 爐缸水量爐缸水量 (t/h) 1380 4250 6250 水管流速水管流速 (m/s)2.72 2.72 4.0 水流密度水流密度(t/m.h) 119 81 1

14、19 比表面積比表面積 1.19 0.75 0.75 表表3 臥式冷卻壁與立式冷卻壁的比較臥式冷卻壁與立式冷卻壁的比較冷卻水與冷卻器結(jié)構(gòu)冷卻水與冷卻器結(jié)構(gòu) 4 熱流強度熱流強度: 武鋼生產(chǎn)中規(guī)定他們的熱強度如下武鋼生產(chǎn)中規(guī)定他們的熱強度如下 爐缸熱流強度報警值爐缸熱流強度報警值29.3MJ/m2.h（7000 kcal/m2.h）；）； 爐缸熱流強度警戒值爐缸熱流強度警戒值37.67MJ/m2.h（9000 kcal/m2.h）；）； 爐缸熱流強度事故狀態(tài)爐缸熱流強度事故狀態(tài)50.23MJ/m2.h（12000 kcal/m2.h）；）； 熱流強度超過報警值后必須采取措施把熱流強度降低到安全范

15、熱流強度超過報警值后必須采取措施把熱流強度降低到安全范圍以內(nèi)。圍以內(nèi)。 美國美國Cary廠廠14號高爐爐缸燒穿時撿測到的熱流強度約號高爐爐缸燒穿時撿測到的熱流強度約12880w/m2 .h5.關(guān)于死鐵層深度關(guān)于死鐵層深度 死鐵層深度為爐缸直徑死鐵層深度為爐缸直徑20%不宜繼續(xù)加深不宜繼續(xù)加深,有不少實例證明有不少實例證明,過深不一定使爐過深不一定使爐缸長壽和減少象腳侵蝕，目標是希望爐缸形成鍋底型侵蝕才能長壽。如某缸長壽和減少象腳侵蝕，目標是希望爐缸形成鍋底型侵蝕才能長壽。如某1250m3高爐高爐,死鐵層設(shè)置為死鐵層設(shè)置為2800mm,無陶瓷杯壁，按爐缸直徑無陶瓷杯壁，按爐缸直徑20%應(yīng)當是應(yīng)當

16、是1600mm,開爐開爐4.5年因鋅害環(huán)炭溫度升至年因鋅害環(huán)炭溫度升至1080,被迫停爐大修爐缸被迫停爐大修爐缸,結(jié)果爐缸結(jié)果爐缸侵蝕最嚴重的處僅剩侵蝕最嚴重的處僅剩280mm,且從陶瓷墊表面上移了且從陶瓷墊表面上移了1400mm左右左右,也就是說也就是說加深的死鐵層不但沒起好作加深的死鐵層不但沒起好作,反而造爐底溫度過低，炭磚中占入大量反而造爐底溫度過低，炭磚中占入大量Zn,形成形成Zn板板,將爐底板平均抬高。建議再實踐幾年將爐底板平均抬高。建議再實踐幾年,并提出幾個討論題：并提出幾個討論題：1). 死鐵層加得過深后死鐵層加得過深后,鐵水高靜壓力與鐵水滲炭速度的影響，鐵水高靜壓力與鐵水滲炭速

17、度的影響，2). 死鐵層加深理論上說減少環(huán)流和實踐的證據(jù)有待再探討，死鐵層加深理論上說減少環(huán)流和實踐的證據(jù)有待再探討，3). 過去高爐多為單鐵口高爐和大渣量冶煉過去高爐多為單鐵口高爐和大渣量冶煉,為了怕兩次鐵間風壓升高為了怕兩次鐵間風壓升高,而逐漸提高到而逐漸提高到20%爐缸直徑的死鐵層深度爐缸直徑的死鐵層深度,而當前多數(shù)高爐為多鐵口而當前多數(shù)高爐為多鐵口,出鐵間隔短或無間隔出鐵出鐵間隔短或無間隔出鐵,其環(huán)流路經(jīng)和速度都發(fā)生變化其環(huán)流路經(jīng)和速度都發(fā)生變化,直得重新分直得重新分析，析，4). 死鐵層過深對形成鍋底形爐缸侵蝕有利與否死鐵層過深對形成鍋底形爐缸侵蝕有利與否,對鐵口深度的維護有對鐵口深度的維護有利與否也值得探討。利與否也值得探討。5) ). 死鐵層過深死鐵層過深,爐缸下部磚襯溫低爐缸下部磚襯溫低,Zn等易富積在磚縫中等易富積在磚縫中,進而引發(fā)爐進而引發(fā)爐底板上翹底板上翹某某1250爐子死鐵層爐子死鐵層2.0m(23%),開爐三年爐底板上翹開爐三年爐底板上翹180mm左右左右,冒煤氣嚴重冒煤氣嚴重結(jié)語結(jié)語 1 筆者應(yīng)中小高爐年會的要求筆者應(yīng)中小高爐年會的要求,為實現(xiàn)高爐爐為實現(xiàn)高爐爐缸高壽命缸高壽命,僅在爐缸結(jié)構(gòu)上就近年生產(chǎn)中遇僅在爐缸結(jié)