某鋼廠2號高爐大修改造的設計和實踐

余東龍

(中冶賽迪上海工程技術有限公司,上海寶山 200940)

某鋼廠2號高爐大修改造的設計和實踐

余東龍

(中冶賽迪上海工程技術有限公司,上海寶山 200940)

某鋼廠2號高爐進行大修改造,對其高爐爐身區域變形嚴重的爐殼進行整圈更換,并對冷卻設備、耐火材料和冷卻水系統等也實施了一系列優化改造。高爐大修投產后指標優秀,取得良好的改造效果。

高爐大修;爐殼更換;優化改造

1 引言

某鋼廠2號高爐的設計爐容為2500 m3,設計一代爐役12年,工藝裝備水平處于九十年代的先進水平,其系統設備除少量關鍵設備引進外,全部由國內廠商制造。主要技術指標見表1。

表1 某鋼廠2號高爐主要設計技術指標

隨著2號高爐進入爐役末期,各系統均暴露出一些問題：高爐爐腰及爐身中下部冷卻板區域的爐殼頻繁發紅,爐身下部區域沉降變形,整體沉降已達到500 mm以上,局部爐殼目測凹凸不平,經檢測爐殼強度已受到影響,部分冷卻板短管法蘭相互重疊擠壓,更換困難;由于高爐已超齡服役,且爐缸熱電偶監控點損壞較多。經綜合評估,決定對高爐爐身區域進行局部改造,對爐缸耐材進行更換,以及對老化、失效的設備視情況進行維護或者更新處理。

2 高爐爐身區域改造

2.1 爐身局部爐殼整圈更換

針對爐身中下部第1～26層冷卻板區域的爐殼沉降變形、強度下降的問題,設計對該部分爐殼進行整體更換處理,并對已沉降的爐體進行頂升扶正。

通過設在爐頂煤氣封罩環梁下的四個千斤頂支撐爐體,對爐身中下部爐殼及所帶設備進行割除,新爐殼分為4段共17片,通過高爐第三、四層平臺間斜撐內的空間進入并就位、安裝。爐殼安裝過程示意圖見圖1～5。

2.2 爐身中下部冷卻設備改造

由于爐殼變形,導致原有的法蘭式銅冷卻板的短管和波紋管處出現漏煤氣等情況,且處理起來較困難,本次設計將整圈更換的爐殼上的冷卻板全部改為焊接式銅冷卻板,并取消磚托,從而解決爐身漏煤氣的問題。其中,第1～15層原設計為雙通道法蘭式,現改為焊接式雙室八通道銅冷卻板,銅板加寬,每塊板周向爐殼開孔擴大100 mm。由于開孔增大,為保證爐殼強度,相應每層銅板塊數由原來的48塊改為42塊。第16～26層改為單室六通道銅冷卻板,總計更換銅冷卻板1092塊。銅冷卻板的層間距維持原設計不變。

圖1 利用50 t爐頂行車將爐殼從出鐵廠180°側垂直吊裝到三層平臺

圖2 通過設置在三層平臺上的卷揚機將爐殼拖至外伸平臺上

圖3 在外伸平臺上進行滑移到八字撐位置

圖4 爐殼在框架內通過起重設備進行提升

新爐殼吊裝就位后,通過加熱板、千斤頂調整新舊爐殼接口以確保中心正交度,并對沉降的上部爐體進行頂升扶正,再焊接爐殼立縫和橫縫。

圖5 爐殼通過起重設備垂直下放到安裝位置

2.3 爐身中下部耐材改造

爐身更換區域的耐材采用兩環氮化硅結合碳化硅磚外加噴涂的方式,砌磚高度至第27層冷卻板下沿。在爐殼上焊上錨固件后,先噴涂一層厚度為60 mm的CN-130G噴涂料作為隔熱層,再砌筑兩環氮化硅,結合碳化硅磚,在砌磚熱面再噴涂一層高鋁碳化硅質噴涂料。第27層及以上未更換冷卻板區域全部采用噴涂不定形耐火材料。

3 高爐爐缸、爐腹耐材改造

由于高爐停爐前爐底、爐缸耐材的侵蝕情況還不能確定,根據爐缸耐材測溫點的溫度分析,初步判斷爐缸側壁侵蝕情況較為嚴重,局部耐材剩余厚度400～500 mm;而爐底耐材情況較好,碳磚的侵蝕程度應在兩層內。因此爐底、爐缸耐材設計如下方案：爐底原第一、二層半石墨-碳化硅磚及第三層半石墨碳磚保留,爐底第四、五層滿鋪磚采用微孔碳磚(原設計為半石墨碳磚),爐缸側壁全部更換為微孔碳磚,在碳磚內壁澆筑一層高鋁碳化硅質保護套。風口組合磚采用氮化硅結合碳化硅磚。出于施工方便考慮,爐腹區域采用噴涂高鋁碳化硅質噴涂料。爐底、爐缸至爐腹區耐材更換方案見圖6所示。

圖6 爐底、爐缸及爐腹區耐材砌筑圖

4 高爐爐身冷卻水系統改造

爐殼整圈更換后,更換區域的原法蘭式冷卻板更換為焊接式結構,且冷卻板塊數由每層48塊改為42塊。為使每區冷卻板的水頭數量能相互匹配,需要相應調整水系統的設置。原設計水系統采用分區并聯供水,共分為6個區,總水量2880 m3/h,水量水速略小,冷卻強度不足。本次改造對爐身冷卻水系統進行優化,將第16～34層冷卻板及爐身上部冷卻壁從原有純水冷卻系統中獨立出來,采用中壓工業水冷卻,優化后的水系統見圖7所示。其中,第1～5層冷卻板設為一區,第6～10層冷卻板設為一區,第11～15層冷卻板為一區,采用純水冷卻,每區水量960 m3/h,總水量2880 m3/h。第16冷卻板至R段冷卻壁采用工業水冷卻,其中第16～21層冷卻板為一區,水量460 m3/h,第22～26層冷卻板為一區,水量480 m3/h,第27～34層冷卻板為一區,水量480 m3/h,爐身上部冷卻壁為一區,水量540 m3/ h,總水量1960 m3/h。通過優化改造,使單個冷卻板水頭水量提高至11.5 m3/h,水速約2.5 m/s,冷卻強度滿足需求。

圖7 調整后的爐身冷卻板水系統配置

5 其他區域改造

高爐爐頂的系統裝料設備(包括旋轉料罐、稱量料罐、布料溜槽等),渣處理系統的南北兩套轉鼓,出鐵場系統的主要溝系和熱風爐系統的熱風短管、波紋管等設備根據情況進行更新或局部改造。

6 改造效果

2號高爐技術改造的整個施工工期為72天,高爐投產第二天鐵水質量即達標。高爐投產后第二個月的主要生產技術指標見表2,全面達到高爐設計指標,改造效果良好。

Design and Practice of a Steel Plant No.2 BF Overhaul

YU Donglong
(CISDI Shanghai Engineering Co.,Ltd.,Baoshan 200940,Shanghai,China)

During overhaul of No.2 BF in a steel plant,the deformation area of furnace shell is replaced by a whole circle.A series of optimization on the cooling equipments,refractory and cooling water system have also implemented.The operation indexes are excellent after BF blow-in,the modify effect is good.

blast furnace overhaul;shell replacement;optimization modify

表2 投產后主要生產指標

TF576

B

1001-5108(2017)04-0026-03

余東龍,工程師,主要從事高爐煉鐵工程設計方面的工作。