075 昆钢五号高炉冷却系统设计.doc

昆钢五号高炉冷却系统设计、维护与操作 龙卫宁 胡兴康(武钢集闭昆钢股份有限公司炼铁厂)摘要 昆钢五高炉于2006年11月16目中修后投产，投产仅一星期就发现冷却壁破损，本文将着重分析五高炉自中修开炉以来针对冷却系统存在的问题。通过对冷却系统的改进、维护和调整，并根据高炉本体情况积极调整送风制度，纠正了高炉操作炉型，使高炉生产稳定顺行。同时也指出了五高炉冷却系统设计、制造方面存在的缺陷。关键词 高炉 炉型 冷却系统 维护l前言 昆钢五高炉于2006年10月14日停炉中修，2006年11月16日投产，一星期后发现冷却壁破损，加大冷却强度后，高炉炉墙局部结厚，造成高炉煤气分布不均，高炉合理操作炉型不能维护，不利于高炉顺行。经过对五高炉冷却系统存在的问题进行分析，指出了其冷却系统在设计、制造及施工等方面存在的问题，采取了相应的对策和措施恢复高炉炉型，并根据高炉本体情况积极调整送风制度，高炉操作炉型更趋于合理，使高炉稳定顺行，高炉生产指标得到了大幅度提高。同时也针对五高炉冷却系统设计制造方面存在的缺陷，提出了今后大修或中修时的改进建议。2冷却系统组成 五高炉主要冷却设备有：风口16个，设大、中、小三套，渣口1个，设l、2、3、4四套。风口小套、渣口小套采用高压水冷却，冷却壁、风口大中套及渣口13套采用中压水冷却。l3层为光面冷却壁，使用在渣口、铁口和风口带部位。4、5层为镶砖双面冷却壁，使用在高炉炉腹部位。610层为带凸台镶砖冷却壁，6层为炉腰，710层为炉身，其中6、7、8三层分A、B、C三组水，A为壁体，B和C为凸台，而9、10两层分A、B两组水，A为壁体，B为凸台。11层为光面倒扣式冷却壁，使用部位为炉身。各部位的串联方式见下表l。 五高炉炉体各段冷却壁及风渣口进、出水温差控制范围见表2和表3。3五高炉冷却系统存在的问题及分析 五高炉中修后于2006年11月17日投产，一星期后就发现6层冷却壁凸台开始破损，虽然及时采取了加大冷却水流量的措施，将中压水流量从2000m3h增加到3400m3h，但冷却壁破损仍在加剧，开炉仅一个月的时间6层冷却壁凸台就破损了9块，每周都有23块凸台损坏，而大量的冷却水漏入炉内，导致炉况无法顺行，高炉生产指标较差，经过多次召集相关单位和生产厂家的技术人员进行分析，大家一致认为，高炉刚开炉不久，软融带位置较高，处于炉腰和炉身下部，而软融带是气、液、固三相交汇点，物理化学侵蚀频繁，热流强度六对冷却器要求较高，但是所使用的冷却壁材质差，并且制造时没有消除残余应力，导致开炉不久就开始损坏，对高炉炉况造成了极大的影响，为此被迫于2007年1月8日将6层的凸台全部关断。高炉炉况才得以好转。从开炉至今不到两年的时间，五高炉冷却壁一共损坏和关断95块，其主要位置集中在炉身下部、炉腰和炉腹高温区域(见表4)。为保证五高炉一代炉役的安全生产和总结积累经验，有必要对五高炉冷却系统存在的问题进行分析，从而制定措施。31 冷却系统设计方面的缺陷 (1)炉腰、炉身下部的凸台设计不合理，在开炉不久就开始损坏，不仅使用寿命短，而且损坏后向高炉内一漏水将在很长一段时间内影响高炉操作，限制高炉生产水平的提高。从二、三、四高炉的生产实践上看也是如此，建议在今后的设计中进行改进或是取消。 (2)从表四的统计中可发现炉腹至炉身下部冷却壁破损是影响五高炉长寿的主要因素，主要原因是这一区域是高炉软融带的活动区间，受到高温煤气流的冲刷、熔融渣铁的侵蚀以及固体炉料的机械磨损，条件最为恶劣，对冷却器的要求也相应较高。在今后的设计中应提高这一区域冷却壁材质的档次，建议使用铜质材料。 (3)冷却水管出水管直径较大，内径4050mm，冷却水流量大，而减小流量又容易产生气塞现象，不利于冷却壁冷却，所以造成五高炉冷却水流量大，水温差低。 (4)冷却壁材质较差，从破损冷却壁残余壁体中观察，壁体内气孔较多，致密度较差，而且在铸造过程中冷却壁铸造残余应力没有得到消除，造成冷却壁内水管发生破损，使用寿命较短，特别是凸台部分的冷却水管，开炉仅一个月6段冷却壁凸台就全部被迫关断。32施工过程中存在的问题 高炉中修过程中，对47段炉壳和冷却壁进行了更换，但由于上下炉壳有所变形，冷却壁安装不到位，冷却壁间填料不均匀，加之冷却壁与炉壳之间灌浆不饱满，造成炉壳串气，高温煤气串过冷却壁与炉壳直接接触，导致冷却壁和炉壳温度偏高，特别是在57段的1825号冷却壁之间炉壳串气严重，经常出现炉壳发红现象利哥部冷却壁水温大于45度的情况，开炉不久就被迫进行炉外喷水冷却。开炉后一星期6层8号凸台BC组漏水，为保护冷却壁的使用寿命，提高了冷却强度，把中压水流量从2000m3h加到3400m3h，水温差降到12度，炉墙出现结厚。并且炉身、炉腹冷却壁温度南边低，北边高，冷却壁损坏集中于北边，高炉没能形成理想的操作炉型。开炉初期受冷却系统制约，冶炼强度低，边缘发展，中心气流打不开，高炉炉况顺行程度不好，崩滑料较多，导致炉内砖衬过早损坏，渣皮形成不稳定，不利于对冷却壁的保护。4对策及措施 (1)调整冷却水的流量，在各冷却壁出水管头处加装缩水头，根据水温差，在每组冷却壁的进水阀上调节，中压水的总流量根据冶炼强度的变化控制，炉腹水温差控制在35度，稳定渣皮。 (2)控制炉壳温度，针对炉壳串气发红，使用外部喷水冷却，合理控制，每班认真测量炉壳温度，要求4085，根据炉壳温度大小控制冷却水的喷水量。 (3)利用检修机会，对串气部位的炉壳进行焊补灌浆。对已完全破损的冷却壁则安装微型冷却器代替破损冷却壁的工作，恢复高炉炉型。 (4)调整送风制度，打通高炉中心，活跃炉缸，纠正高炉炉型。首先针对北边热、南边冷的情况，将靠北边12号、15号风口小套直径缩小(130mm120mm)，靠南边的3号、7号风口小套直径扩大(120mm130mm)；其次将8个奇数风口加长，长度从400mm增加到450mm，斜度也从斜5变更为斜70。 (5)定期对冷却壁进行清洗倒流，减少结垢，保证冷却器内管壁的传热效率。 (6)提高操作水平，改进查水方法。由于传统的查水方法，在查水过程中易损伤冷却壁，所以采用炉况判断加风口观察，把查水的范围缩小，而且提高查水的效率。5调整前后的炉况对比 五高炉中修后于2006年11月16日投产，一星期后就发现6层冷却壁凸台开始破损，开炉仅一个月的时间6层冷却壁凸台就破损了9块，每周都有23块凸台损坏，大量的冷却水漏入炉内，加之冷却强度增加后，高炉炉墙局部结厚，造成高炉煤气分布不均，高炉合理操作炉型难于维护，炉况无法顺行，高炉生产指标较差，经过多次召集相关单位和生产厂家的技术人员进行分析，大家一致认为，高炉刚开炉不久，软融带位置较高，处于炉腰和炉身下部，而软融带是气、液、固三相交汇点，物理化学侵蚀频繁，热流强度大，对冷却器要求较高，但是所使用的冷却壁材质差，并且制造时没有消除残余应力，导致开炉不久就开始损坏，对高炉炉况造成了极大的影响，为此被迫于2007年1月8日将6层的凸台全部关断。高炉炉况才得以好转。2007年高炉生产基本保持了稳定顺行，取得了较好生产指标，年平均利用系数达2259tm3d，焦比4222kgt，煤比1386 kgt，综合焦比5319kgt。 2008年年初，随着公司用料结构的调整，入炉矿石质量下降而生产指标又不能降，高炉炉况再次出现波动，合理的操作炉型被破坏，冷却壁破损再次加剧，2008年l2月两个月的时间就损坏了14块，并且范围扩展到4、5、6层冷却壁壁体。从表五中也可以明显的看出高炉利用系数不断下降，最终在2、3月份跌到20tm3d以下，同时消耗上升。通过分析采取了相应措施后，高炉炉型逐步得到恢复，特别是在对送风制度进行调整之后，操作炉型更趋合理，炉况稳定顺行，坐、塌料次数大幅减少，在原料没有较大改善的情况下5、6月份连续两个月利用系数超过24t(m。d)，达到中修开炉以来的最高水平。五高炉中修开炉以来的生产指标情况见下表5。6结束语 五高炉中修后，经过一段时问的探索调整，对高炉冷却系统存在的问题采取了相应对策和措施，并根据高炉本体情况积极调整送风制度，高炉操作炉型趋于合理，使高炉达到了稳定顺行，各项生产指标得到提高：同时高炉的稳定顺行，渣皮稳定又对冷却壁取到保护作用。为确保高炉的安全稳定生产，实现高产，低耗的目标，在冷却系统的操作维护方面，仍需做好以下工作： (1)认真控制好各段冷却壁的水温差，每班认真按规定温差调节好流量，为保证合理的操作炉型创造条件。 (2)坚持定期对冷却器进行倒流清洗，保证冷却效果。 (3)利用计划检修机会对串气、开裂漏煤气的炉壳进行焊补及灌浆；已完全损坏的冷却壁进行微型冷却器安装，恢复其冷却功能。 (4)加强炉壳温度监测，调节好炉