075 昆鋼五號(hào)高爐冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、昆鋼五號(hào)高爐冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、維護(hù)與操作 龍衛(wèi)寧 胡興康(武鋼集閉昆鋼股份有限公司煉鐵廠)摘要 昆鋼五高爐于2006年11月16目中修后投產(chǎn)，投產(chǎn)僅一星期就發(fā)現(xiàn)冷卻壁破損，本文將著重分析五高爐自中修開爐以來針對(duì)冷卻系統(tǒng)存在的問題。通過對(duì)冷卻系統(tǒng)的改進(jìn)、維護(hù)和調(diào)整，并根據(jù)高爐本體情況積極調(diào)整送風(fēng)制度，糾正了高爐操作爐型，使高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行。同時(shí)也指出了五高爐冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造方面存在的缺陷。關(guān)鍵詞 高爐 爐型 冷卻系統(tǒng) 維護(hù)l前言 昆鋼五高爐于2006年10月14日停爐中修，2006年11月16日投產(chǎn)，一星期后發(fā)現(xiàn)冷卻壁破損，加大冷卻強(qiáng)度后，高爐爐墻局部結(jié)厚，造成高爐煤氣分布不均，高爐合理操作爐型不

2、能維護(hù)，不利于高爐順行。經(jīng)過對(duì)五高爐冷卻系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行分析，指出了其冷卻系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、制造及施工等方面存在的問題，采取了相應(yīng)的對(duì)策和措施恢復(fù)高爐爐型，并根據(jù)高爐本體情況積極調(diào)整送風(fēng)制度，高爐操作爐型更趨于合理，使高爐穩(wěn)定順行，高爐生產(chǎn)指標(biāo)得到了大幅度提高。同時(shí)也針對(duì)五高爐冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造方面存在的缺陷，提出了今后大修或中修時(shí)的改進(jìn)建議。2冷卻系統(tǒng)組成 五高爐主要冷卻設(shè)備有：風(fēng)口16個(gè)，設(shè)大、中、小三套，渣口1個(gè)，設(shè)l、2、3、4四套。風(fēng)口小套、渣口小套采用高壓水冷卻，冷卻壁、風(fēng)口大中套及渣口13套采用中壓水冷卻。l3層為光面冷卻壁，使用在渣口、鐵口和風(fēng)口帶部位。4、5層為鑲磚雙面冷卻壁，使用

3、在高爐爐腹部位。610層為帶凸臺(tái)鑲磚冷卻壁，6層為爐腰，710層為爐身，其中6、7、8三層分A、B、C三組水，A為壁體，B和C為凸臺(tái)，而9、10兩層分A、B兩組水，A為壁體，B為凸臺(tái)。11層為光面倒扣式冷卻壁，使用部位為爐身。各部位的串聯(lián)方式見下表l。 五高爐爐體各段冷卻壁及風(fēng)渣口進(jìn)、出水溫差控制范圍見表2和表3。3五高爐冷卻系統(tǒng)存在的問題及分析 五高爐中修后于2006年11月17日投產(chǎn)，一星期后就發(fā)現(xiàn)6層冷卻壁凸臺(tái)開始破損，雖然及時(shí)采取了加大冷卻水流量的措施，將中壓水流量從2000m3h增加到3400m3h，但冷卻壁破損仍在加劇，開爐僅一個(gè)月的時(shí)間6層冷卻壁凸臺(tái)就破損了9塊，每周都有23塊凸

4、臺(tái)損壞，而大量的冷卻水漏入爐內(nèi)，導(dǎo)致爐況無法順行，高爐生產(chǎn)指標(biāo)較差，經(jīng)過多次召集相關(guān)單位和生產(chǎn)廠家的技術(shù)人員進(jìn)行分析，大家一致認(rèn)為，高爐剛開爐不久，軟融帶位置較高，處于爐腰和爐身下部，而軟融帶是氣、液、固三相交匯點(diǎn)，物理化學(xué)侵蝕頻繁，熱流強(qiáng)度六對(duì)冷卻器要求較高，但是所使用的冷卻壁材質(zhì)差，并且制造時(shí)沒有消除殘余應(yīng)力，導(dǎo)致開爐不久就開始損壞，對(duì)高爐爐況造成了極大的影響，為此被迫于2007年1月8日將6層的凸臺(tái)全部關(guān)斷。高爐爐況才得以好轉(zhuǎn)。從開爐至今不到兩年的時(shí)間，五高爐冷卻壁一共損壞和關(guān)斷95塊，其主要位置集中在爐身下部、爐腰和爐腹高溫區(qū)域(見表4)。為保證五高爐一代爐役的安全生產(chǎn)和總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)，

5、有必要對(duì)五高爐冷卻系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行分析，從而制定措施。31 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的缺陷 (1)爐腰、爐身下部的凸臺(tái)設(shè)計(jì)不合理，在開爐不久就開始損壞，不僅使用壽命短，而且損壞后向高爐內(nèi)一漏水將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)影響高爐操作，限制高爐生產(chǎn)水平的提高。從二、三、四高爐的生產(chǎn)實(shí)踐上看也是如此，建議在今后的設(shè)計(jì)中進(jìn)行改進(jìn)或是取消。 (2)從表四的統(tǒng)計(jì)中可發(fā)現(xiàn)爐腹至爐身下部冷卻壁破損是影響五高爐長(zhǎng)壽的主要因素，主要原因是這一區(qū)域是高爐軟融帶的活動(dòng)區(qū)間，受到高溫煤氣流的沖刷、熔融渣鐵的侵蝕以及固體爐料的機(jī)械磨損，條件最為惡劣，對(duì)冷卻器的要求也相應(yīng)較高。在今后的設(shè)計(jì)中應(yīng)提高這一區(qū)域冷卻壁材質(zhì)的檔次，建議使用銅質(zhì)材

6、料。 (3)冷卻水管出水管直徑較大，內(nèi)徑4050mm，冷卻水流量大，而減小流量又容易產(chǎn)生氣塞現(xiàn)象，不利于冷卻壁冷卻，所以造成五高爐冷卻水流量大，水溫差低。 (4)冷卻壁材質(zhì)較差，從破損冷卻壁殘余壁體中觀察，壁體內(nèi)氣孔較多，致密度較差，而且在鑄造過程中冷卻壁鑄造殘余應(yīng)力沒有得到消除，造成冷卻壁內(nèi)水管發(fā)生破損，使用壽命較短，特別是凸臺(tái)部分的冷卻水管，開爐僅一個(gè)月6段冷卻壁凸臺(tái)就全部被迫關(guān)斷。32施工過程中存在的問題 高爐中修過程中，對(duì)47段爐殼和冷卻壁進(jìn)行了更換，但由于上下爐殼有所變形，冷卻壁安裝不到位，冷卻壁間填料不均勻，加之冷卻壁與爐殼之間灌漿不飽滿，造成爐殼串氣，高溫煤氣串過冷卻壁與爐殼直接

7、接觸，導(dǎo)致冷卻壁和爐殼溫度偏高，特別是在57段的1825號(hào)冷卻壁之間爐殼串氣嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)爐殼發(fā)紅現(xiàn)象利哥部冷卻壁水溫大于45度的情況，開爐不久就被迫進(jìn)行爐外噴水冷卻。開爐后一星期6層8號(hào)凸臺(tái)BC組漏水，為保護(hù)冷卻壁的使用壽命，提高了冷卻強(qiáng)度，把中壓水流量從2000m3h加到3400m3h，水溫差降到12度，爐墻出現(xiàn)結(jié)厚。并且爐身、爐腹冷卻壁溫度南邊低，北邊高，冷卻壁損壞集中于北邊，高爐沒能形成理想的操作爐型。開爐初期受冷卻系統(tǒng)制約，冶煉強(qiáng)度低，邊緣發(fā)展，中心氣流打不開，高爐爐況順行程度不好，崩滑料較多，導(dǎo)致爐內(nèi)磚襯過早損壞，渣皮形成不穩(wěn)定，不利于對(duì)冷卻壁的保護(hù)。4對(duì)策及措施 (1)調(diào)整冷卻水

8、的流量，在各冷卻壁出水管頭處加裝縮水頭，根據(jù)水溫差，在每組冷卻壁的進(jìn)水閥上調(diào)節(jié)，中壓水的總流量根據(jù)冶煉強(qiáng)度的變化控制，爐腹水溫差控制在35度，穩(wěn)定渣皮。 (2)控制爐殼溫度，針對(duì)爐殼串氣發(fā)紅，使用外部噴水冷卻，合理控制，每班認(rèn)真測(cè)量爐殼溫度，要求4085，根據(jù)爐殼溫度大小控制冷卻水的噴水量。 (3)利用檢修機(jī)會(huì)，對(duì)串氣部位的爐殼進(jìn)行焊補(bǔ)灌漿。對(duì)已完全破損的冷卻壁則安裝微型冷卻器代替破損冷卻壁的工作，恢復(fù)高爐爐型。 (4)調(diào)整送風(fēng)制度，打通高爐中心，活躍爐缸，糾正高爐爐型。首先針對(duì)北邊熱、南邊冷的情況，將靠北邊12號(hào)、15號(hào)風(fēng)口小套直徑縮小(130mm120mm)，靠南邊的3號(hào)、7號(hào)風(fēng)口小套直徑

9、擴(kuò)大(120mm130mm)；其次將8個(gè)奇數(shù)風(fēng)口加長(zhǎng)，長(zhǎng)度從400mm增加到450mm，斜度也從斜5°變更為斜70°。 (5)定期對(duì)冷卻壁進(jìn)行清洗倒流，減少結(jié)垢，保證冷卻器內(nèi)管壁的傳熱效率。 (6)提高操作水平，改進(jìn)查水方法。由于傳統(tǒng)的查水方法，在查水過程中易損傷冷卻壁，所以采用爐況判斷加風(fēng)口觀察，把查水的范圍縮小，而且提高查水的效率。5調(diào)整前后的爐況對(duì)比 五高爐中修后于2006年11月16日投產(chǎn)，一星期后就發(fā)現(xiàn)6層冷卻壁凸臺(tái)開始破損，開爐僅一個(gè)月的時(shí)間6層冷卻壁凸臺(tái)就破損了9塊，每周都有23塊凸臺(tái)損壞，大量的冷卻水漏入爐內(nèi)，加之冷卻強(qiáng)度增加后，高爐爐墻局部結(jié)厚，造成高爐煤

10、氣分布不均，高爐合理操作爐型難于維護(hù)，爐況無法順行，高爐生產(chǎn)指標(biāo)較差，經(jīng)過多次召集相關(guān)單位和生產(chǎn)廠家的技術(shù)人員進(jìn)行分析，大家一致認(rèn)為，高爐剛開爐不久，軟融帶位置較高，處于爐腰和爐身下部，而軟融帶是氣、液、固三相交匯點(diǎn)，物理化學(xué)侵蝕頻繁，熱流強(qiáng)度大，對(duì)冷卻器要求較高，但是所使用的冷卻壁材質(zhì)差，并且制造時(shí)沒有消除殘余應(yīng)力，導(dǎo)致開爐不久就開始損壞，對(duì)高爐爐況造成了極大的影響，為此被迫于2007年1月8日將6層的凸臺(tái)全部關(guān)斷。高爐爐況才得以好轉(zhuǎn)。2007年高爐生產(chǎn)基本保持了穩(wěn)定順行，取得了較好生產(chǎn)指標(biāo)，年平均利用系數(shù)達(dá)2259tm3d，焦比4222kgt，煤比1386 kgt，綜合焦比5319kgt。

11、 2008年年初，隨著公司用料結(jié)構(gòu)的調(diào)整，入爐礦石質(zhì)量下降而生產(chǎn)指標(biāo)又不能降，高爐爐況再次出現(xiàn)波動(dòng)，合理的操作爐型被破壞，冷卻壁破損再次加劇，2008年l2月兩個(gè)月的時(shí)間就損壞了14塊，并且范圍擴(kuò)展到4、5、6層冷卻壁壁體。從表五中也可以明顯的看出高爐利用系數(shù)不斷下降，最終在2、3月份跌到20tm3d以下，同時(shí)消耗上升。通過分析采取了相應(yīng)措施后，高爐爐型逐步得到恢復(fù)，特別是在對(duì)送風(fēng)制度進(jìn)行調(diào)整之后，操作爐型更趨合理，爐況穩(wěn)定順行，坐、塌料次數(shù)大幅減少，在原料沒有較大改善的情況下5、6月份連續(xù)兩個(gè)月利用系數(shù)超過24t(m。d)，達(dá)到中修開爐以來的最高水平。五高爐中修開爐以來的生產(chǎn)指標(biāo)情況見下表5

12、。6結(jié)束語 五高爐中修后，經(jīng)過一段時(shí)問的探索調(diào)整，對(duì)高爐冷卻系統(tǒng)存在的問題采取了相應(yīng)對(duì)策和措施，并根據(jù)高爐本體情況積極調(diào)整送風(fēng)制度，高爐操作爐型趨于合理，使高爐達(dá)到了穩(wěn)定順行，各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)得到提高：同時(shí)高爐的穩(wěn)定順行，渣皮穩(wěn)定又對(duì)冷卻壁取到保護(hù)作用。為確保高爐的安全穩(wěn)定生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，低耗的目標(biāo)，在冷卻系統(tǒng)的操作維護(hù)方面，仍需做好以下工作： (1)認(rèn)真控制好各段冷卻壁的水溫差，每班認(rèn)真按規(guī)定溫差調(diào)節(jié)好流量，為保證合理的操作爐型創(chuàng)造條件。 (2)堅(jiān)持定期對(duì)冷卻器進(jìn)行倒流清洗，保證冷卻效果。 (3)利用計(jì)劃檢修機(jī)會(huì)對(duì)串氣、開裂漏煤氣的爐殼進(jìn)行焊補(bǔ)及灌漿；已完全損壞的冷卻壁進(jìn)行微型冷卻器安裝，恢復(fù)其冷卻功能。 (4)加強(qiáng)爐殼溫度監(jiān)測(cè)，調(diào)節(jié)好爐外噴水量，嚴(yán)