南鋼11#高爐爐缸冷卻壁水管閥門更換實踐①

畢文濤

(南京鋼鐵聯合有限公司， 江蘇 南京　210044)

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南鋼11#高爐爐缸冷卻壁水管閥門更換實踐①

畢文濤

(南京鋼鐵聯合有限公司， 江蘇 南京210044)

從技術及施工角度，對南鋼第一煉鐵廠1#高爐爐缸冷卻壁漏水問題進行分析總結，為以后類似施工提供借鑒意義。

高爐； 爐缸冷卻壁； 帶水更換

引　言

南鋼第一煉鐵廠1#高爐于2004年6月建成投產，有效容積為2000 m3，采用自立式框架結構，爐缸內襯為陶瓷杯與碳磚相結合的復合結構，縫隙之間采用碳素搗打料進行填充；外部為一層光面冷卻壁，壁厚160 mm，材質為低鉻鑄鐵，爐缸冷卻壁一共分為5段，采用軟水密閉循環冷卻,水量為1760 m3/h，通過爐缸冷卻壁內冷卻水將爐缸內熱量傳遞出去，保護內襯。冷卻壁的工作狀況直接影響到爐缸的壽命，而爐缸的長壽又是影響高爐長壽的關鍵因素。經過長達11年的生產，1#高爐已經處于一代爐齡后期，爐缸冷卻壁進出水管腐蝕非常嚴重，多處漏水，同時水管閥門大部分已經銹死，不能正常開關，已經嚴重影響到冷卻壁的冷卻強度，對高爐長壽也構成很大威脅。為此，第一煉鐵廠計劃于2015年8月休風96 h，對部分腐蝕嚴重的水管及全部閥門進行更換，本次更換的難點在于保證爐缸所需一定冷卻強度的情況下帶水、帶壓更換，由于此前并無相關經驗，因此此項工作的難度較大，需做好相關的準備工作及相應的施工方案。

1　爐缸狀況及問題

1.1爐缸冷卻系統

1#高爐2004年6月開爐，爐底爐缸采用部分進口優質碳磚+國產陶瓷杯結構，爐缸區采用冷卻壁冷卻方式，其中風口帶以下設4段光面冷卻壁，壁厚160 mm，材質為低鉻鑄鐵；風口區為1段異形光面冷卻壁，雙層水管冷卻，材質為低鉻鑄鐵。冷卻水系統采用軟水密閉循環冷卻，這種冷卻系統的優點有：①冷卻的可靠性好；②水量消耗少；③動力消耗低；④管路腐蝕小，因此它是爐缸最佳的冷卻方式。

1.2爐缸冷卻管理

爐缸狀況是直接影響高爐長壽的重要因素，合理的爐缸冷卻制度是保證高爐長壽的重要基礎，因此開爐初期制定了嚴格的爐缸冷卻管理制度。對水質、水量也有嚴格的要求，如表1所示為與軟水水質相關的參數值。根據爐缸熱負荷及要求的水溫差，確定爐缸冷卻水量及水壓，并制定爐缸熱流強度，熱負荷及水溫差控制標準(如表2所示)。定期進行檢查。

表1　對軟水水質的要求

表2　爐缸冷卻壁水溫差及熱負荷控制范圍(1～3段)

經過長達11年的生產，爐缸冷卻制度有效地控制了爐缸的使用狀況，如表3所示為2005～2014年爐缸水溫差、熱負荷及熱流強度數值。從表3可以看出爐缸水溫差等數值基本在控制范圍內，但整體呈上升趨勢。

表3　2005～2014年爐缸水溫差及熱負荷

1.3現狀及問題

1#高爐經過多達11年的生產，爐役中后期開始，爐缸冷卻壁水管腐蝕嚴重并多處開始漏水，在正常生產過程中主要是靠給漏水的水管打抱箍的方式處理漏水問題，但治標不治本。目前1#高爐爐基下方水管牌號為1#，54#，47#，48#，71#，81#，87#，89#，146#，154#，158#，164#，174#總計13根已打抱箍，現場暫時不漏。另2#鐵口下方有一根未打抱箍無牌號的水管漏水量較大，及0°方向水管小洞漏水(如圖1,2所示)。爐缸冷卻壁大量水管外漏，對爐缸冷卻能力會造成不可低估的影響，尤其處于爐役后期的高爐，爐缸冷卻能力下降，熱量的傳輸受到影響，爐缸內磚襯會在過高熱負荷的作用下侵蝕加劇而降低爐缸壽命，另外大量軟水外漏，造成爐基下方積水，形成安全隱患，同時需要補充大量軟水，成本增加。

爐缸冷卻壁進出水支管閥門大部分銹死，無法正常開關，水管外漏難處理，需要更換進出水管閥門，方便處理外漏水管。

基于以上原因，在公司生產統籌安排下，決定休風更換水管及閥門。

圖1　140°方向爐缸水管外漏

圖2　0°方向爐缸水管外漏

2　冷卻壁更換施工

2.1休風前的準備

本次更換爐缸冷卻壁水管閥門及處理漏水管工作量大，計劃休風時間較長(96 h)，為確保高爐復風后快速恢復，迅速達產，休風前3天不做進攻性調整，保證爐缸活躍，確保中心邊緣兩道氣流開放，對休風料進行精確計算，休風過程確保爐溫充足穩定，渣堿合適，同時詳細檢查高爐冷卻系統，壞風口要及時減水，控制好水量，發現異常要及時采取措施，確保安全休風。

本次檢修工作時間緊任務重，且正處于夏季悶熱時節，為確保工作順利進行，休風前對施工進行精心安排。主要施工工序為三個：①進水閥門更換；②進水短管更換；③回水閥門更換。每個工序根據工作量大小，配備相應人員。每個工序需要配備的工種包括電焊工、鉗工、輔助工、安全員，現場管理人員。所有人員在檢修工作之前進行相關的技術培訓及安全學習，確保檢修工作又快又好的順利進行。

根據施工實際需要，檢修前準備好所有所需工具，包括工具的規格數量等，分門別類準備齊全，保證施工中的需要。

更換爐缸水管及閥門，需要在保證爐缸冷卻壁所需冷卻強度下進行帶水更換，停爐缸軟水，需要中壓水進行置換，之所以選用中壓水作為置換是因為：①中壓水壓力，流量符合爐缸冷卻要求；②在休風期間，中壓水是不允許停的；③方便操作，只需接一根水管即可完成。為此需要從中壓水管接一路水至爐缸冷卻水管，故需提前制備一根長約15 m左右水管。

2.2更換爐缸冷卻壁進出水管及閥門

本次更換難點在于帶水更換，即在保證爐缸冷卻壁所需冷卻強度下的帶水更換。需要中壓水環管向爐缸排水環管供中壓水，置換之前的冷卻軟水，由原來的出水變為進水。具體操作為：從中壓水管破口(如圖3所示)焊接直徑300 mm長15 m的水管，水管休風前已經做好，接到爐缸排水管上直徑300 mm的閥門上。

利用從中壓水管接到爐缸排水管上的閥門向爐缸冷卻壁供中壓水，即由原來的出水變為進水，同時關爐缸冷卻壁進出水總閥(如圖4,5所示)，開爐缸進水總管直徑400 mm排水閥排水，帶水更換，更換好處理漏水水管。

冷卻爐缸的中壓水量要滿足以下條件：①冷卻壁水管排水溫度≤45 ℃；②爐缸冷卻壁側壁溫度≤200 ℃；③爐缸熱負荷≤7000 kcal/hm2,通過計算要求補充新的中壓水水量為200 t/h×72 h=14400 t。

圖3　中壓水管聯接

圖4　爐缸冷卻壁進水總閥

圖5　爐缸冷卻壁出水總閥

2.3施工程序

施工程序分為三道工序：第一道工序為更換進水閥門，第二道程序為更換進出水短管，第三道程序為更換回水閥門，其中第二道程序與第三道程序同時進行。

2.3.1進水閥門更換

(1)組織16人一起進行三方確認停水，確保閥門關到位。

(2)拆除閥門采取兩只為一組，同時拆除。例如先拆1#閥，后拆2#閥，回裝時先裝2#閥，后裝1#閥。

(3)拆除時采取先拆出口，后拆入口的方式。

(4)安裝閥門采取先裝進口法蘭，緊固完成后關閉閥門，然后裝出口法蘭。

(5)安裝完成后即根據工藝要求進行調水作業。

(6)閥門更換分8個操作組，從8個不同方向沿爐基進行順時針(從上向下看)方向作業。

2.3.2進水短管更換

(1)短管更換必須進行三方確認，確定關好進出口閥門，無漏水后開始施工。

(2)首先斷開進水閥門出口法蘭，進行排水。

(3)管內余水排空后，使用氣焊割刀將漏水管道從焊縫處進行切割。

(4)測量短管長度，將新管進行切割，同時對冷卻壁新管的切口進行打磨。

(5)將短管法蘭與閥門出口法蘭進行連接，緊固后進行焊接作業。

(6)焊接完成后進行試水作業，合格后才能通水。

2.3.3回水閥門更換

(1)根據進水總管更換需要對應串號無法關閉的閥門進行確認，調小進口閥門到回水閥門出口處壓力0.1 MPa左右。

(2)拆除時采用先入口后出口的方式，安裝采用先出口后入口的方式。

(3)根據現場需要調整閥門安裝時的開關狀態，安裝完成后及時打開閥門。

2.4更換效果

通過這次大面積的更換漏水的水管及閥門，增強了爐缸的冷卻效果，為高爐后期的強化冶煉打下了堅實基礎，同時保證了高爐的安全生產，省去了高爐生產者的一大心病，因為爐缸冷卻存在風險，整個高爐的生產都是畏手畏腳，很多爐況調劑手段都受到干擾。同時這次帶水更換是成功的，休風期間沒有發現局部溫度超出要求范圍，復風后各部位冷卻壁溫度正常，沒有異常發生。

3　結束語

經過精心的組織安排，采用科學的方法，爐缸冷卻壁進出水管及閥門順利更換完成，為爐缸長壽注入了一針強心劑。帶水更換爐缸冷卻壁水管及閥門，為南鋼在大高爐上的首次嘗試，它的成功為以后其他高爐后期爐缸冷卻壁水管及閥門的更換提供了寶貴的經驗；在總結經驗的同時，也要找到施工過程中的不足，對不足之處進行優化改進。

2016-06-16

畢文濤(1982—)，男，助理工程師。電話：18502555816

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