淺談提高高爐風口區域密封可靠性的改造

摘要：針對高爐風口區域煤氣泄漏的安全隱患，通過對大套法蘭密封槽進行改造，安裝大套密封罩，內部進行灌漿，提高安裝質量等多項措施的實施，提高了高爐風口區域的密封可靠性，保證了高爐的安全生產。

關鍵詞：風口區域；密封；可靠性；改造

中圖分類號：TG45文獻標識碼：A

萊鋼股份煉鐵廠共有六座高爐，高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的過程。高爐冶煉不僅需要原料還需要高溫的熱風，通過熱風進行還原反應。熱風從高爐下部的風口吹入，進入爐缸。高爐風口由風口大套、風口中套和風口小套組成。風口大套為鑄鐵大套，內部設置有環形的無縫管，通水進行冷卻。大套法蘭直接焊接在高爐爐殼上，風口大套和大套法蘭裝配在一起，通過螺栓進行緊固。風口大套法蘭上有密封槽，密封槽內安裝盤根進行密封。

1現狀分析

1.1現狀

隨著高爐冶煉強度的提高以及高爐到了爐役后期，高爐風口區域的密封可靠性降低，風口大套法蘭和爐殼之間，以及風口大套和法蘭之間出現嚴重的煤氣泄漏隱患，導致高爐休風進行處理，嚴重影響了高爐的正常生產。

1.2原因分析

出現這種現象的原因有：

1.2.1高爐強化冶煉，風溫的提高

風口區域是高爐溫度最高的區域。隨著高爐的大修擴容，以及高風溫、高煤比、高富氧、高頂壓等操作手段的應用，冶煉強度的提高，高爐產量大幅提高。高爐通過提高風溫來降低焦比，進而降低高爐冶煉成本。因此，風口區域承受的熱負荷加大。

1.2.2爐役后期，爐內耐材的破損

高爐風口處爐殼內部為冷卻壁，冷卻壁和高爐爐殼之間用灌漿料灌實。風口大套外部為風口組合磚。風口大套與風口組合磚之間上部通過剛玉澆注料，下部通過耐火緩沖泥漿進行砌筑。爐役后期，由于高爐的長時間高溫冶煉和爐內耐材的破損，導致風口區域局部溫度升高，高爐爐內煤氣通過破損的耐材竄煤氣。

1.2.3高爐操作制度和送風制度的影響

高爐的工藝操作和合理的送風制度，對高爐的壽命起著重要的作用。正常操作時各項操作制度是否穩定、合理。對風口區域的溫度產生相當大的變化，對高爐爐內耐材壽命產生很大的影響，耐材產生破損，導熱能力減弱。同時高爐爐殼因高溫產生變形，大套法蘭與爐皮之間的焊縫開裂，導致煤氣泄漏。

1.2.4大修施工質量

大修施工質量好壞是高爐投產后壽命長短的重要因素。主要包括風口大套、大套法蘭的安裝質量和風口組合磚的砌筑質量等。風口大套、大套法蘭的安裝質量主要是大套法蘭在爐殼上的開孔位置，風口中心線的找正，大套法蘭的焊接施工質量，與爐殼的焊接熱應力的處理，大套和大套法蘭之間的密封等施工質量。風口組合磚的砌筑質量包括磚縫是否達標，灰漿是否飽滿、搗料是否密實等。

1.2.5耐材質量

耐火材料的質量，是決定高爐爐襯壽命的關鍵因素，包括耐火材料的化學成分、物理性質是否合格，尺寸公差、缺角、缺棱、表面缺陷、裂紋、凹坑和突起等是否在規定的范圍內。耐火材料質量差，導致高爐的壽命短，進而影響風口區域的壽命。

因此，必須對高爐風口區域密封進行改造，提高風口區域的密封可靠性，保證高爐的高效、安全生產。

2 改造措施

針對這種情況，萊鋼股份煉鐵廠利用2011年2#高爐大修的機會，對風口區域設備進行改造，通過大修改造，取得了良好的效果。

主要措施有：

2.1對大套法蘭密封槽進行改造

風口大套和大套法蘭通過大套法蘭上的密封槽內壓盤根進行密封。原有大套法蘭上設計有一道密封槽，槽寬度為10mm，深度為5mm，為了提高密封的可靠性，對密封槽進行改造。將大套法蘭原有的密封槽寬度由10mm，改為12mm。同時再增加一道密封槽，寬度為12mm， 深度為5mm，位置在原有密封槽外側，兩道密封槽中心相距為22mm。同時對密封盤根進行改型。原有盤根使用壽命短，改為密封效果更好的陶瓷纖維盤根。

2.2安裝大套密封罩，內部灌漿處理

為了進一步提高密封效果，在高爐爐殼和風口大套上焊接大套密封罩。密封罩由厚度6mm的鋼板制作，寬度為330mm，直徑為Φ1450mm。密封罩內部直接焊接在高爐爐殼上，密封罩外部焊接在風口大套上，通過密封罩的安裝將大套法蘭和高爐爐殼之間的焊縫，以及大套法蘭和大套之間的安裝縫全部包在大套密封罩內，即使有煤氣泄漏，也使煤氣處在密封罩內，增加了密封性。同時為了更加密封可靠，對密封罩內部進行密封灌漿處理。在密封罩上開孔焊接灌漿絲頭，用灌漿料對密封罩內部進行灌漿。

2.3提高安裝質量

施工前，制定嚴格的風口大套、法蘭、風口組合磚等安裝、監理標準，施工中嚴格質量把關。大套法蘭安裝前，首先確定好在爐殼上的開孔位置，對中心線進行找正，確認好后進行焊接安裝，嚴格按焊接工藝進行焊接。大套安裝時，測定好中心線與大套法蘭中心線是否在同一位置，與相鄰風口大套之間的位置等。

風口組合磚的砌筑嚴格按來料合格、灰漿飽滿、搗料密實、磚縫達標等執行。風口組合磚砌筑前，應分別測定風口大套對爐體中心的半徑偏差及相鄰風口大套之間的夾角偏差。根據半徑偏差和夾角偏差對砌筑內徑、砌筑中心進行調整。

2.4改鑄鐵風口大套為鑄鋼風口大套

原高爐風口大套為鑄鐵風口大套。灰鑄鐵含碳高、硫、磷雜質高，脆性大、強度低、塑性極低，灰口鑄鐵焊接時對裂紋的敏感性很大。一旦因質量和生產原因導致損壞，不能很好的進行焊接處理，易出現裂紋，并且正常生產狀態下很難更換。鑒于此，選用鑄鋼大套，ZG230-450，該種材質的風口大套各項性能指標均高于鑄鐵風口大套，可焊接性能好，使用壽命長。

2.5嚴格風口大套和耐材的質量把關

備件和耐材質量的好壞直接影響到使用壽命的長短。鑄鋼風口大套母材的化學成分及機械性能符合標準國家標準規定，對外形尺寸、粗糙度、非工作面缺陷、工作面缺陷、通球試驗等標準進行嚴格的規定。在風口組合磚制作的過程中進行現場監理，對材料的化學成分進行檢驗、對外形尺寸等進行測量，保證耐材的質量。

2.6提高高爐的操作水平

制定嚴格的高爐操作制度和送風制度，同時對崗位操作人員進行定期培訓學習，提高操作水平，保證高爐的安全順行。

3改造后效果

通過以上措施的實施，提高了高爐風口區域的密封可靠性，防止了煤氣的泄漏，保證了高爐的安全運行，為高爐的高產、穩產奠定了基礎。目前該改造又成功運用在萊鋼股份煉鐵廠正在大修的5#高爐和1#高爐中。

參考文獻

[1]嚴允進.煉鐵機械（第2版）[M].北京：冶金工業出版社，2009，1-332.

[2]劉寶宣，吳本廉，尹光寶.冶金機械檢修手冊第4卷[M].北京：冶金工業出版社，1992， 1-574.