走進(jìn)安耐克

高效低碳熱風(fēng)爐綠色智慧安耐克

集團(tuán)簡介

企業(yè)文化

首頁

天津某鋼鐵公司3200m3高爐熱風(fēng)爐系統(tǒng) 損壞情況分析及解決方案

發(fā)布時間：

2020-02-22

來源：

作者：

近日，鄭州安耐克實業(yè)有限公司承攬了天津某鋼鐵公司3200m³高爐熱風(fēng)爐系統(tǒng)維修改造項目。

該高爐2006年竣工投產(chǎn)，配置了4座小帽子頂燃式熱風(fēng)爐，是國內(nèi)首次在大型高爐上引進(jìn)的國外頂燃式熱風(fēng)爐技術(shù)。熱風(fēng)爐投用14年來由初期的平均送風(fēng)溫度1230℃逐步降低到1170℃，爐殼表面局部溫度由最初的100℃左右上升到200℃以上。高爐燃料比和煉鐵成本明顯增加，熱風(fēng)爐目前狀況已難以滿足高爐二代爐役，也不符合現(xiàn)代高爐煉鐵高效、長壽、節(jié)能、環(huán)保的要求。

利用此次高爐大修機(jī)會，安耐克和業(yè)主方對熱風(fēng)爐現(xiàn)狀和損壞進(jìn)行了全面評估和分析。在熱風(fēng)爐涼爐后檢查發(fā)現(xiàn)，熱風(fēng)爐蓄熱室大墻基本保持完好，格子磚無渣化下沉現(xiàn)象，熱風(fēng)出口、燃燒室、混合室、熱風(fēng)管道損壞嚴(yán)重。安耐克以降低投資、確保工期、滿足二代爐役15年以上為目標(biāo)，制定了切實可行的實施方案。

1、熱風(fēng)爐系統(tǒng)主要損壞情況

（1）燃燒器（混合室）噴口錯位、掉磚

圖1 燃燒器內(nèi)側(cè)煤氣噴口圖2 燃燒器外側(cè)煤氣噴口

（2）拱頂（燃燒室）磚錯臺、剝落

圖3 人孔上部圖4 變形錯臺

（3）熱風(fēng)出口變形、坍塌

圖5 熱風(fēng)出口內(nèi)側(cè) 圖6 熱風(fēng)出口外側(cè)

（4）熱風(fēng)管道坍塌、掉磚

圖7 主管三岔口圖8 熱風(fēng)主管道

2、損壞原因分析

（1）燃燒器（混合室）噴口錯位、掉磚

1）結(jié)構(gòu)設(shè)計原因

燃燒器煤氣環(huán)道噴口位置設(shè)計不合理，不利于氮?dú)獯祾?，煤氣環(huán)道內(nèi)殘余煤氣接觸熱空氣后產(chǎn)生爆燃造成噴口損壞。

煤氣噴口磚子母扣無法對噴口結(jié)構(gòu)進(jìn)行鎖定，抵抗爆燃沖擊能力差，受沖擊后松動移位。

2）工藝設(shè)定原因

熱風(fēng)爐換爐時，由于氮?dú)獯祾卟粡氐?，煤氣環(huán)道和煤氣噴口內(nèi)存有殘余煤氣或高溫空氣，兩者相遇產(chǎn)生爆燃造成噴口損壞。

（2）拱頂（燃燒室）損壞

1）結(jié)構(gòu)設(shè)計原因

拱頂設(shè)計為斜砌結(jié)構(gòu)，單磚磚型僅上下兩面設(shè)計子母扣。膨脹縫未依據(jù)拱頂上下溫度和直徑變化進(jìn)行合理設(shè)置。上部溫度相對較低，硅磚膨脹量不能完全釋放。施工不吊中心線，緊貼爐殼砌筑造成工作層錯臺失圓，受力不均勻，單磚松動向下滑移，造成拱頂?shù)舸u坍塌。

（3）熱風(fēng)出口變形坍塌

1）結(jié)構(gòu)設(shè)計原因

熱風(fēng)出口開孔位置在拱頂直段和錐段連接處，開孔處鋼結(jié)構(gòu)在熱風(fēng)爐運(yùn)行過程中受軸向和縱向應(yīng)力影響，熱風(fēng)支管與熱風(fēng)爐本體爐殼相貫線上部中心位置應(yīng)力最為集中，鋼殼變形量最大。熱風(fēng)出口組合磚采用單內(nèi)環(huán)管道磚+花瓣磚結(jié)構(gòu)設(shè)計，受力情況在熱風(fēng)爐燃燒和送風(fēng)期間產(chǎn)生周期性變化，熱風(fēng)出口上半環(huán)變形加劇，導(dǎo)致熱風(fēng)出口組合磚變形坍塌和爐殼開裂。

熱風(fēng)出口內(nèi)環(huán)通道與熱風(fēng)支管相連接，熱風(fēng)支管工作層磚膨脹縫設(shè)計不合理，熱膨脹應(yīng)力無法得到有效釋放導(dǎo)致熱風(fēng)出口內(nèi)環(huán)向爐內(nèi)傾斜，損壞熱風(fēng)出口。

2）材質(zhì)設(shè)計原因

頂燃式熱風(fēng)爐拱頂（燃燒室）工作層耐火材料采用硅磚，熱風(fēng)出口采用高鋁磚。硅磚和高鋁磚在相同工況下熱膨脹率差異較大，兩種材質(zhì)結(jié)合處磚縫變大，容易竄風(fēng)，導(dǎo)致熱風(fēng)出口周圍爐殼高溫。

（4）熱風(fēng)管道掉磚

1）結(jié)構(gòu)設(shè)計原因

熱風(fēng)管道三岔口開口不對稱，盲板力分布不均勻。組合磚相貫線處咬合能力差，熱風(fēng)主管磚周期性膨脹收縮造成三岔口組合磚坍塌掉磚。

熱風(fēng)管道采用普通“齊頭磚”設(shè)計，前后環(huán)管道磚密封性和咬合能力差，造成管道竄風(fēng)和掉磚。

3、上述問題解決方案

（1）燃燒器（混合室）噴口錯位、掉磚

1）改變煤氣噴口與煤氣環(huán)道下部距離，更加利于環(huán)道內(nèi)殘余煤氣吹掃。采用“燃燒器無移位防微爆噴口”結(jié)構(gòu)和燃燒器專用低溫?zé)Y(jié)泥漿，提高噴口結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2）熱風(fēng)爐換爐時，保證足夠的氮?dú)獯祾邥r間和吹掃量，避免因氮?dú)獯祾卟粡氐滓鸬谋肌?/span>

（2）拱頂（燃燒室）損壞

1）采用“互鎖式拱頂平砌”結(jié)構(gòu)，單磚采用四面雙排子母扣設(shè)計，施工時拱頂磚不向下滑移，密封性好不竄風(fēng)，穩(wěn)定性好不掉磚。

2）拱頂采用“板塊化”砌筑結(jié)構(gòu)，膨脹縫根據(jù)拱頂上下溫度和直徑變化進(jìn)行合理設(shè)置，避免膨脹縫過大造成竄風(fēng)或過小造成拱頂磚擠壓損壞。

（3）熱風(fēng)出口變形坍塌

1）熱風(fēng)出口開孔處設(shè)計在拱頂（燃燒室）直段，降低熱風(fēng)爐軸向和縱向應(yīng)力影響。增加剛性抱箍式拉緊裝置設(shè)計，減小熱風(fēng)爐運(yùn)行期間熱風(fēng)出口處耐材和爐殼結(jié)構(gòu)變形。

2）熱風(fēng)出口組合磚采用“多環(huán)互鎖防竄風(fēng)熱風(fēng)出口”結(jié)構(gòu)，提高熱風(fēng)出口承受上部荷載能力。組合磚上部采用“無應(yīng)力孔口”結(jié)構(gòu)，分散熱風(fēng)出口上部荷載并吸收拱頂耐火材料膨脹。

3）熱風(fēng)支管采用“關(guān)節(jié)管組合磚”結(jié)構(gòu)，吸收熱風(fēng)爐運(yùn)行中熱風(fēng)爐本體耐火材料軸向膨脹和縱向膨脹，防止熱風(fēng)出口內(nèi)環(huán)磚向熱風(fēng)爐爐內(nèi)傾斜。

4）熱風(fēng)出口組合磚工作層與拱頂直段大墻全部采用硅磚，避免因同樣工況下不同材質(zhì)設(shè)計造成的非同步膨脹變形。局部采用紅柱石磚提高熱風(fēng)出口承壓能力，同時也避免了熱風(fēng)閥漏水損壞熱風(fēng)出口組合磚。

（4）熱風(fēng)管道掉磚

1）主支管三岔口下半環(huán)采用組合磚，上半環(huán)采用預(yù)制塊或整體澆注技術(shù)，穩(wěn)定性好，避免三岔口坍塌掉磚。

2）管道磚采用“Z字形”設(shè)計，即可密封氣流，且環(huán)環(huán)相扣，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

該3200m³高爐熱風(fēng)爐系統(tǒng)主要對燃燒器（混合室）、拱頂（燃燒室）、熱風(fēng)出口、熱風(fēng)管道進(jìn)行了局部維修，共應(yīng)用安耐克專利和專有技術(shù)20余項。通過此次檢修，熱風(fēng)爐系統(tǒng)重新投產(chǎn)后，完全可滿足送風(fēng)溫度≥1230℃，使用壽命30年以上的預(yù)期目標(biāo)。

鄭州安耐克實業(yè)有限公司通過不斷的自主創(chuàng)新和完善，徹底解決了小帽子頂燃式熱風(fēng)爐燃燒器（混合室）噴口錯位、拱頂（燃燒室）損壞、熱風(fēng)出口變形坍塌、熱風(fēng)管道掉磚、格子磚蓄熱體渣化下沉、爐底跑風(fēng)等難題。自2010年以來，新建和維修改造的1000余座熱風(fēng)爐均采用安耐克公司技術(shù)和產(chǎn)品，投產(chǎn)自今無一例出現(xiàn)上述問題。

實時資訊