風口密封技術的開發與應用

劉國軍 李紅波 孟志強

摘要：高爐風口是鋼鐵生產中煉鐵廠高爐上的關鍵工藝件，由高爐風口吹入的高溫熱風和爐底焦炭氧化燃燒生成CO2,CO2在高溫上升中還原出原來以氧化物形態存在的鐵。本文主要介紹了高爐風口密封技術的現狀和存在的問題以及解決方案，對風口維護具有指導意義。

關鍵詞：風口密封石棉網

1. 引言

高爐煉鐵是一個綜合的工藝過程,每一項工藝參數設計對高爐生產都有不同程度的影響,高爐風口是煉鐵高爐重要的送風設備之一,有高爐煉鐵生產工藝以來就存在風口,高爐鼓風、噴吹的燃料都是通過風口進入高爐內的。而在高爐的冶煉過程中，風口是高爐操作者唯一可以直接觀察到爐內冶煉情況的地方。高爐風口的使用環境極端惡劣，不但要承受約1500度以上的高溫，還要承受高溫鐵流的沖刷和爐料、爐渣的磨損，因此對風口的強度、剛度、抗龜裂性能和密封性能都有很高的要求。

2. 風口密封技術現狀

大、中型高爐，特別是特大型高爐，在高爐工作者正常操作情況下，因爐內壓力高、冶煉強度大、產生煤氣量也較多。高爐風口區域，為防止煤氣躥漏均采取了較為良好的煤氣密封辦法，但是大多數大中型高爐生產二至五年后，就出現了下述缺陷和問題。

(1) 風口大套與爐殼法蘭接觸處跑煤氣。

(2) 風口中套與風口大套接觸面周圍跑煤氣。

(3) 風口中套經常出現燒磨漏，影響高爐正常操作。

(4) 風口大套與爐殼法蘭連接處出現燒穿事故，高爐被迫停產休風處理。

為解決上述問題，寶鋼、本溪鋼鐵公司和武漢鋼鐵公司等特大型鋼鐵企業均采取了如下密封措施：

(1) 風口大套和中套焊接在一起。

(2) 風口大套與爐殼連接法蘭周圍壓入無水高鋁泥漿。

(3) 風口、大、中、小套接觸面增加寬度。

(4) 風口大套與爐殼連接法蘭內加墊石棉板。

這在高爐頂壓較低，噴煤量較少，富氧率偏小的情況下，較好地解決了一半高爐存在的問題。但是在高爐頂壓超過150kpa,噴煤比超過150kg/t.Fe、富氧率超過2%的時候，高爐冶煉強度提高的條件下，高爐風口就開始出現下述問題：

(1) 風口中套與大套焊接處出現了開裂。

(2) 風口大套與爐殼法蘭處出現煤氣明火燃燒。

(3) 高爐風口周圍煤氣濃度有原來的200ppm以下升高到了 2000ppm以上。

雖然也進一步采取了二次焊接和灌漿措施，但是都因內部煤氣壓力大，焊接應力集中而在此躥漏煤氣。直接對高爐工作者的人身安全構成威脅。

3. 解決方案

在此背景下，我廠組織技術攻關，先后采取了焊接連接處、加裝密封擋環、更換中缸等措施，但煤氣躥漏現象并未解除。技術人員開始采用新思路、在柔性密封的理論基礎上，研制發明了如下裝置：

高爐風口大中套煤氣密封示意圖

(1)風口大套（件10）與風口中套（件9）之間躥漏煤氣治理：

首先是將風口大套（件10）與風口中套（件9）之間的焊接肉清除，然后將于躥漏煤氣縫隙匹配的風口中套密封巖棉墊圈（件6）填充縫隙，最后將風口中套密封環（件7）頂壓在風口中套（件9）的外平面端部。該頂壓裝置，由風口大套法蘭（見11），風口大套法蘭緊固螺母（件4）和風口中套密封環頂杠（件5）組成。

(2)風口大套（件10）與爐殼（件1）之間躥漏煤氣治理:

1).將風口大套法蘭（件11）內壓入密封石棉網（件12），內風口大套法蘭緊固螺母（件4）緊固。

2).將風口大套法蘭（件11）與爐殼法蘭躥漏煤氣區域，用風口大套密封封板焊接。使風口大套（件10）與爐殼（件1）之間成為空區；

3).密封，在風口大套（件10）與爐殼（件1）形成的密閉空間的風口大套密封封板（件2）上，開設上下兩個閥門（件13）。

4). 最后在風口大套（件10）與爐殼（件1）形成的密閉空間內，灌入密封用阻滯壓入料，防止風口煤氣外躥。

4.結束語

本發明的優點在于：

(1)風口大套（件10）與風口中套（件9）之間，用風口中套密封巖棉墊圈（件6）和風口中套密封環（件7），通過風口中套密封環頂杠（件5）壓緊后，煤氣長時間不會躥漏。該密封為柔性密封，在高爐內襯材料與爐殼之間出現位移時，風口中套密封環（件7）不會出現裂縫，既保護了風口中套（件9）不被剪應力折斷，又密封了煤氣不再躥漏。

(2)風口大套（件10）與爐殼法蘭（件12）之間的躥漏煤氣，首先由剛醒密封風口大套密封環板（件2）與風口大套法蘭、爐殼（件1）焊接。其次由密封石棉網（件13）與密封用阻滯壓入料（件3）進行柔性密封，最終實現了風口躥漏煤氣的徹底封堵。

本技術于2011年9月—2012年8月分步在安鋼9#（2800m3）高爐上進行實施，取得了良好效果。風口區域煤氣濃度由2000ppm降到了45ppm以下，而且風口中套未發生燒漏事故，從而保證了爐前工作人員的安全，同時降低了備件消耗。

5.參考文獻

[1] 王平. 煉鐵設備. 北京：冶金工業出版社，2006.

[2] 煉鐵機械設備操作使用故障處理及維護檢修與自動化控制實用手冊.編委會,2008

[3] 吳全生. 機修鉗工. 北京：機械工業出版社，2006.