高爐熱風(fēng)爐運(yùn)行維護(hù)分析

潘忠黨

（十一冶建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，廣西柳州 545007）

0 引言

高爐是通過(guò)龐大系統(tǒng)當(dāng)作支撐的，同時(shí)系統(tǒng)設(shè)備相對(duì)復(fù)雜，運(yùn)行期間承受很大的壓力，并且在運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)被諸多因素所影響，如環(huán)境以及高壓，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后可能引起磨損等故障，所以為了保證高爐生產(chǎn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)該充分把控車(chē)間環(huán)境，第一時(shí)間監(jiān)測(cè)內(nèi)部系統(tǒng)，方可確保熱風(fēng)爐高效運(yùn)行。

1 熱風(fēng)爐運(yùn)行原理

先讓煤氣和空氣燃燒，通過(guò)所產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈦?lái)對(duì)格子磚進(jìn)行加熱，接著停止燃燒；冷風(fēng)由蓄熱室把熱量帶走，受熱，然后送進(jìn)高爐中。因?yàn)閷儆诮惶婀ぷ鳎瑸榇_保不間斷供給熱風(fēng)，一般的高爐會(huì)配備兩座熱風(fēng)爐，如今大多數(shù)高爐配備3座熱風(fēng)爐。容量2000m3以上的高爐會(huì)配備4座熱風(fēng)爐，一座通過(guò)煤氣加熱，1～2座處于保溫狀態(tài)，另一座朝高爐送風(fēng)，輪流交替以上過(guò)程開(kāi)展作業(yè)[1]。當(dāng)正常生產(chǎn)時(shí)，熱風(fēng)爐處于多種工作狀態(tài)。對(duì)于燃燒期與送風(fēng)期，是熱風(fēng)爐基本的工作狀態(tài)，在轉(zhuǎn)換至送風(fēng)期時(shí)，需要通過(guò)燜爐過(guò)程。

2 熱風(fēng)爐的種類(lèi)

高爐生產(chǎn)屬于一種規(guī)模較大、復(fù)雜程度較高的系統(tǒng)，應(yīng)用的設(shè)備類(lèi)型較多。就這些設(shè)備而言，除了需要承載很大的載荷，同時(shí)處于高溫以及高壓等的環(huán)境下長(zhǎng)期不間斷運(yùn)行，零件容易受到磨損以及侵蝕。為保證生產(chǎn)正常開(kāi)展，對(duì)車(chē)間設(shè)備有著嚴(yán)格的要求。

熱風(fēng)爐根據(jù)運(yùn)行原理一般可以分成蓄熱式熱風(fēng)爐和換熱式熱風(fēng)爐兩種。

對(duì)于蓄熱式熱風(fēng)爐來(lái)說(shuō)，根據(jù)蓄熱體的不同可分成球式熱風(fēng)爐和格子磚熱風(fēng)爐兩種，一種是。根據(jù)燃燒方式不同也能分成外燃式熱風(fēng)爐、內(nèi)燃式熱風(fēng)爐、頂燃式熱風(fēng)爐3種。提高熱風(fēng)溫度是加強(qiáng)冶煉的核心技術(shù)，怎樣提升風(fēng)溫是相關(guān)人員長(zhǎng)期研究的方向。經(jīng)常采取的方式是混燒煤氣，加大換熱面積，針對(duì)格子磚合理調(diào)整其密度，將煤氣與空氣進(jìn)行預(yù)熱。蓄熱式熱風(fēng)爐屬于現(xiàn)代高爐，是當(dāng)前常見(jiàn)的使用形式，其主要優(yōu)勢(shì)為充分使用熱、風(fēng)量大等，對(duì)于大高爐生產(chǎn)有著較好的適用性，但也有體積較大、所需費(fèi)用較高、占地大等缺點(diǎn)。

（1）內(nèi)燃式。這一種熱風(fēng)爐在過(guò)去被大力推廣，同時(shí)占地面積不大，節(jié)約了空間，投資設(shè)施不多，效率較好的特點(diǎn)，長(zhǎng)期具備良好的運(yùn)用基礎(chǔ)。近年來(lái)，在不少企業(yè)中使用了復(fù)合蓄熱室，這種熱風(fēng)爐在運(yùn)行期間，最熱和最冷的部分空氣相接觸，不適應(yīng)高溫運(yùn)轉(zhuǎn)，接觸面受熱不均，可能導(dǎo)致劇烈膨脹，引起拱頂裂縫以及瓷磚掉落。

（2）外燃式熱風(fēng)爐。外燃式熱風(fēng)爐試針對(duì)燃燒室以及蓄熱室，把兩者依次砌筑在結(jié)構(gòu)中，通過(guò)頂部通道進(jìn)行連接的熱風(fēng)爐，一般情況下可分成多種結(jié)構(gòu)形式包括地得式、科珀式、馬琴式和新日鐵式4種。相比之下，馬琴式熱風(fēng)爐具有較好的氣流分布優(yōu)勢(shì)，同時(shí)能均勻分布；在造價(jià)和施工復(fù)雜度方面，地得式熱風(fēng)爐由于造價(jià)較高，施工較為復(fù)雜；從結(jié)構(gòu)層面來(lái)分析，馬琴式熱風(fēng)爐使用高架燃燒室，出現(xiàn)膨脹不均的概率較低，配備了膨脹圈能吸收不均部分，對(duì)其開(kāi)展了優(yōu)化操作，防止由于過(guò)大的壓力而導(dǎo)致膨脹不均，增加了傳熱效率。新日鐵式設(shè)計(jì)了錐體段，降低了承受力，同時(shí)穩(wěn)固了內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將煙氣均勻分散進(jìn)而加強(qiáng)了傳熱效率。對(duì)于外燃式熱風(fēng)爐來(lái)講，其存在優(yōu)化燃燒、增加熱風(fēng)溫度的優(yōu)勢(shì)，磚體能依次伸縮，通過(guò)減小弧徑來(lái)提高承受能力，穩(wěn)固結(jié)構(gòu)，具有改進(jìn)燃燒、增加熱風(fēng)溫度優(yōu)勢(shì)。相比之下，結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定、能適應(yīng)高溫，從燃燒室來(lái)看，其截面為圓形，直徑較大。此類(lèi)熱風(fēng)爐的缺點(diǎn)為結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，氣流均勻分布于磚格上，爐體較大。處于相同的溫度，所消耗的材料較多，所需投資較高，在規(guī)模較大的熱風(fēng)爐中得到了使用。

（3）頂燃式熱風(fēng)爐。頂燃式熱風(fēng)爐沒(méi)有獨(dú)立燃燒室，很難發(fā)生燃燒障礙物破裂情況。存在四個(gè)燃燒器，可以保證氣體以及空氣融合，同時(shí)一定時(shí)間內(nèi)徹底燃燒。一般情況下，在圓頂下燃燒，同上一種熱風(fēng)爐進(jìn)行對(duì)比，有著投資不高、處理費(fèi)用較低、空間使用率較高等優(yōu)勢(shì)。并且結(jié)構(gòu)不復(fù)雜、較為穩(wěn)定，氣流分布較為均勻，可以達(dá)到高溫與高壓的要求，有著較大的應(yīng)用價(jià)值。圖1為頂燃式熱風(fēng)爐。

圖1 頂燃式熱風(fēng)爐

對(duì)于換熱式熱風(fēng)爐來(lái)講，其關(guān)鍵部件是換熱器，只能選擇陶瓷換熱器，煤氣徹底燃燒，所形成的熱空氣在換熱器作用下，將熱量換給冷空氣，能使空氣溫度上升到1000℃。換熱式熱風(fēng)爐的優(yōu)勢(shì)為體積較小、所需費(fèi)用較低等，不足為換熱溫度較低，應(yīng)用規(guī)模有限。

3 燃燒器類(lèi)型

對(duì)于燃燒器來(lái)講，它可以將煤氣及空氣進(jìn)行混合，且送入燃燒室中開(kāi)展燃燒的設(shè)備。其需要具備較強(qiáng)的燃燒能力，也就是能夠提供所需的煤氣以及空氣，且釋放煙氣量，不導(dǎo)致偏大的壓頭損失，也就是所謂的能耗。對(duì)于空氣過(guò)剩系數(shù)，能夠在1.05～1.5進(jìn)行調(diào)節(jié)。需要防止在該裝置中燃燒、回火，確保短時(shí)間內(nèi)混合、徹底而可靠燃燒。燃燒器有著較多的類(lèi)型，一般情況下，較為普遍的有以下兩種。

（1）套筒式燃燒器。其是燃?xì)狻怏w燃燒后，進(jìn)入室內(nèi)的組合，結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，阻力損失不大，調(diào)整范圍廣，回火概率較低。不足是混合不均，需使用大型燃燒室，燃燒欠穩(wěn)，火焰撞擊壁面，可能導(dǎo)致短路。

（2）陶瓷燃燒器。它的主要成分為耐火材料，存在以下優(yōu)勢(shì)：混合均勻過(guò)量，致使空氣系數(shù)不大，能夠增加燃燒溫度，針對(duì)燃燒器而言，若把其放在燃燒室中，氣流朝上運(yùn)動(dòng)，不發(fā)生火焰沖擊范圍的情況，避免壁面發(fā)生燃燒，燃燒性能較好，延伸燃燒空間，提高了燃燒效率[2]。一般情況下可以分成多種類(lèi)型，對(duì)于套筒式以及三孔式，二者的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，便于生產(chǎn)，不過(guò)燃燒性能較低，燃燒效率較高。對(duì)于柵格式燃燒器，其混合更加均勻，火焰不長(zhǎng)，燃燒性能較佳等優(yōu)勢(shì)，不過(guò)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制磚有著一定難度。

4 熱風(fēng)爐閥門(mén)特性

對(duì)于控制燃燒系統(tǒng)，其在通過(guò)熱風(fēng)爐供氣時(shí)，會(huì)把空氣管隔開(kāi)，分成風(fēng)機(jī)及煙道，同時(shí)基于此保證設(shè)備正常運(yùn)行。從鼓風(fēng)器來(lái)看，其閥門(mén)會(huì)將冷氣送到高爐中，緊接著被送到高爐。按照周期性運(yùn)行的特點(diǎn)可以分成兩種閥門(mén)：①燃燒系統(tǒng)閥門(mén)。該閥門(mén)的核心功效是將燃?xì)獾人腿肴紵覍U氣排出。并且，還能發(fā)揮調(diào)整流量與燃燒溫度的作用。在送風(fēng)時(shí)，又將管道、煙道等分開(kāi)，確保裝置正常運(yùn)行。②鼓風(fēng)閥門(mén).該閥門(mén)將冷風(fēng)送進(jìn)熱風(fēng)爐，同時(shí)把熱風(fēng)送至高爐，還能發(fā)揮調(diào)整熱風(fēng)溫度的功效。送風(fēng)系統(tǒng)包含多種閥門(mén)，如廢氣閥與冷風(fēng)閥。在送風(fēng)過(guò)程中大多數(shù)閥門(mén)處在打開(kāi)狀態(tài)，在燃燒過(guò)程中，所有閥門(mén)都處于關(guān)閉狀態(tài)。

（1）熱風(fēng)閥。其安裝于短管上，燃燒過(guò)程中關(guān)掉，斷開(kāi)熱風(fēng)爐和管道聯(lián)系。對(duì)于閘板閥熱風(fēng)閥，其被使用的頻率較高，通常使用鑄鋼、鋼板等，其成分包含閥外殼與閥板等，均有水冷。為避免金屬表面受到侵蝕，噴涂一定的耐火材料，如此也能夠減少熱損失。

（2）切斷閥。其主要用于切斷煙氣與煤氣，結(jié)構(gòu)涉及多種如閘板閥，需要閘板和閥座充分貼合，避免氣體泄漏，設(shè)備具備方向性，能在250℃的環(huán)境中運(yùn)行。曲柄盤(pán)式閥也常常被人們稱(chēng)為大頭閥，也能發(fā)揮短時(shí)間內(nèi)切斷管路的作用，其經(jīng)常作為煙道閥與冷風(fēng)閥，結(jié)構(gòu)比較笨重，當(dāng)作燃燒閥時(shí)，由于受熱容易出現(xiàn)變形而影響密封性。盤(pán)式煙道閥而言常常被安裝在熱風(fēng)爐和管道之間，廣泛應(yīng)用于內(nèi)燃式熱風(fēng)爐。為了確保煙氣分布均勻，設(shè)置了2個(gè)煙道閥。

（3）調(diào)節(jié)閥。通常情況下選擇蝶形閥當(dāng)作節(jié)流閥，用于調(diào)整流量。對(duì)于煤氣流量調(diào)節(jié)閥，其常常用于調(diào)整煤氣量。對(duì)于混風(fēng)調(diào)節(jié)閥，其常常用于調(diào)整冷風(fēng)流量，確保溫度可靠。就調(diào)節(jié)閥而言，它僅發(fā)揮調(diào)節(jié)流量功效，不發(fā)揮切斷功效。

（4）充風(fēng)閥、廢風(fēng)閥。轉(zhuǎn)至送風(fēng)期，未設(shè)均壓小閥的情況下，運(yùn)行冷風(fēng)閥前，需要借助充風(fēng)閥增加壓力。轉(zhuǎn)換至燃燒期，開(kāi)啟煙道閥前，必須開(kāi)啟廢風(fēng)閥，有效排放壓縮空氣，減小爐內(nèi)壓力[3]。一些爐選取閘板閥，將其當(dāng)作充風(fēng)閥等，一些選擇盤(pán)式閥來(lái)當(dāng)作廢風(fēng)閥。閥直徑選取，同風(fēng)量的變化等相關(guān)。

（5）放風(fēng)閥。其裝于冷風(fēng)管道上，當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)持續(xù)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)放風(fēng)閥排掉一定的鼓風(fēng)，以調(diào)整入爐風(fēng)量。對(duì)于放風(fēng)閥，其通過(guò)活塞閥以及蝶形閥進(jìn)行組合。借助蝶形閥，來(lái)對(duì)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整，在通道被隔斷的情況下，活塞把放氣孔開(kāi)啟，使得鼓風(fēng)得以逸出。在進(jìn)行放風(fēng)時(shí)，鼓風(fēng)激發(fā)噪聲，有著很大的危害，針對(duì)放風(fēng)閥，需要設(shè)計(jì)消音器。

（6）冷風(fēng)閥。其安裝于冷風(fēng)支管上，在進(jìn)行送風(fēng)時(shí)，開(kāi)啟該閥門(mén)能夠?qū)⒗滹L(fēng)送入熱風(fēng)爐。在熱風(fēng)爐進(jìn)行燃燒時(shí)，關(guān)掉冷風(fēng)閥，使得冷風(fēng)管被隔斷。所以，在關(guān)閉時(shí)，會(huì)承受較大的風(fēng)壓，壓緊閥座，不易開(kāi)啟閘板，所以應(yīng)該設(shè)計(jì)旁通閥。開(kāi)啟主閘板之前，需要開(kāi)啟旁通閥，以這一方式均衡壓力。

（7）倒流休風(fēng)閥。其一般設(shè)計(jì)于熱風(fēng)主管終端，在進(jìn)行休風(fēng)的情況下使用。在放散壓力接近0時(shí)，開(kāi)啟休風(fēng)閥，便于煤氣散發(fā)，方便解決故障，它的結(jié)構(gòu)形式是閘板閥。因?yàn)殚_(kāi)關(guān)次數(shù)不多，故障不多，所以壽命長(zhǎng)。對(duì)于熱風(fēng)爐閥門(mén)而言，其驅(qū)動(dòng)設(shè)備包含多種，比如液壓油缸。在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，閥門(mén)開(kāi)閉基本上不考慮手動(dòng)操作。

5 熱風(fēng)爐檢修

熱風(fēng)爐檢修期間，檢查要第一時(shí)間開(kāi)展，要定期對(duì)油壓站進(jìn)行確認(rèn)，判斷是否出現(xiàn)漏油。檢修時(shí)需明確備用設(shè)備是否出現(xiàn)異常，查看泵的工作狀況，認(rèn)真檢查油位及油質(zhì)，以定期或不定期形式對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行檢查，在對(duì)熱風(fēng)爐進(jìn)行檢修時(shí)，要認(rèn)真觀察軸承溫度。檢查螺栓有沒(méi)有出現(xiàn)松動(dòng)，工作中無(wú)振動(dòng)。還應(yīng)定期查看閥門(mén)應(yīng)用狀況，檢查熱風(fēng)閥行程有沒(méi)有異常，水溫是否改變，牽引機(jī)能否正常運(yùn)行。針對(duì)熱風(fēng)爐本體，確定其是否存在紅熱泄漏。在開(kāi)啟風(fēng)機(jī)時(shí)，保證暢通，在進(jìn)行換爐時(shí)，首先要開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，觀察風(fēng)量的改變，做好對(duì)設(shè)備與平臺(tái)的清潔工作[4]。合理加注潤(rùn)滑油，在氣體系統(tǒng)發(fā)生異常的情況下，要第一時(shí)間溝通處理。助燃風(fēng)機(jī)異常停風(fēng)，要第一時(shí)間按停燒程序操作，通過(guò)煙窗抽氣超過(guò)10min，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)放散閥，在系統(tǒng)滿足檢修要求的前提下，方可開(kāi)啟風(fēng)機(jī)。熱風(fēng)爐設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，被損概率較小，檢修也不復(fù)雜，通常是考慮其大中修。首先，大修周期一般超過(guò)20年，在大修間隔期間可結(jié)合熱風(fēng)爐狀況開(kāi)展一兩次中修。其次，大中修依據(jù)為燃燒率下降超過(guò)25%，極大影響溫度及進(jìn)風(fēng)量，爐子被極大破壞，造成生產(chǎn)難以安全開(kāi)展時(shí)要大修；拱頂受損，燃燒室燒損顯著，或者燃燒率明顯下降時(shí)，要開(kāi)展中修。再次，大修范圍一般是對(duì)拱頂、支柱等進(jìn)行更換處理。如果大墻難以再被使用時(shí)，可根據(jù)大修更換所有磚襯；對(duì)所有閥門(mén)進(jìn)行更換處理。最后，中修范圍通常是更換1/3的格子磚、拱頂及局部大墻。對(duì)受損閥門(mén)進(jìn)行更換，對(duì)法蘭位置跑風(fēng)進(jìn)行處理；做好對(duì)油箱的清理工作，對(duì)液壓系統(tǒng)零件進(jìn)行更換。

6 熱風(fēng)爐維護(hù)

（1）每班以定期的形式對(duì)液壓站進(jìn)行查看，判斷是否存在漏油，備用系統(tǒng)有沒(méi)有出現(xiàn)異常，油泵運(yùn)行有沒(méi)有出現(xiàn)異常，對(duì)于油位以及油箱等，是否處于要求的范圍。

（2）每班以定期的形式對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況進(jìn)行查看，判斷運(yùn)行是否良好，有沒(méi)有出現(xiàn)劇烈振動(dòng)，軸承溫度有沒(méi)有出現(xiàn)異常，且認(rèn)真進(jìn)行記錄[5]。

（3）法蘭銜接螺栓緊固，避免形成振動(dòng)。

（4）每班以定期的形式對(duì)閥門(mén)應(yīng)用狀況進(jìn)行檢查：對(duì)于熱風(fēng)閥，其水溫有沒(méi)有出現(xiàn)波動(dòng)，閥桿有沒(méi)有跑風(fēng)情況，卷煙機(jī)運(yùn)行有沒(méi)有出現(xiàn)異常。對(duì)于冷風(fēng)閥，其開(kāi)關(guān)是否靈活，是否出現(xiàn)跑風(fēng)情況，有沒(méi)有出現(xiàn)內(nèi)漏。每班以定期的形式對(duì)熱風(fēng)爐進(jìn)行檢查，判斷是否存在泄漏燒紅情況。當(dāng)風(fēng)機(jī)開(kāi)啟時(shí)，針對(duì)吸風(fēng)口以及風(fēng)機(jī)位置，需要認(rèn)真進(jìn)行檢查，判斷是否存在障礙物，油位有沒(méi)有出現(xiàn)異常。在進(jìn)行換爐工作時(shí)，應(yīng)該先開(kāi)啟風(fēng)機(jī)放散，防止風(fēng)量改變進(jìn)而減小葉輪壽命。針對(duì)全部設(shè)備以及平臺(tái)，應(yīng)該定期進(jìn)行清掃，保證有著較高的清潔度，并且針對(duì)潤(rùn)滑點(diǎn)，也應(yīng)該定期進(jìn)行加油。在煤氣系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題的情況下，要第一時(shí)間聯(lián)系處理。

7 結(jié)語(yǔ)

總之，針對(duì)高爐熱風(fēng)爐，唯有進(jìn)一步了解其正確形式與有關(guān)部件，同時(shí)能夠開(kāi)展檢修以及治理，方可確保鍋爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而達(dá)到高爐系統(tǒng)的可靠與順行。