畢文濤

(南京鋼鐵聯(lián)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(lián)合有限公司， 江蘇 南京210044)

從技術(shù)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(jìn)行分析總結(jié)，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(chǎn)，有效容積為2000 m3，采用自立式框架結(jié)構(gòu)，爐缸內(nèi)襯為陶瓷杯與碳磚相結(jié)合的復(fù)合結(jié)構(gòu)，縫隙之間采用碳素?fù)v打料進(jìn)行填充；外部為一層光面冷卻壁，壁厚160 mm，材質(zhì)為低鉻鑄鐵，爐缸冷卻壁一共分為5段，采用軟水密閉循環(huán)冷卻,水量為1760 m3/h，通過爐缸冷卻壁內(nèi)冷卻水將爐缸內(nèi)熱量傳遞出去，保護(hù)內(nèi)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(guān)鍵因素。經(jīng)過長達(dá)11年的生產(chǎn)，1#高爐已經(jīng)處于一代爐齡后期，爐缸冷卻壁進(jìn)出水管腐蝕非常嚴(yán)重，多處漏水，同時水管閥門大部分已經(jīng)銹死，不能正常開關(guān)，已經(jīng)嚴(yán)重影響到冷卻壁的冷卻強度，對高爐長壽也構(gòu)成很大威脅。為此，第一煉鐵廠計劃于2015年8月休風(fēng)96 h，對部分腐蝕嚴(yán)重的水管及全部閥門進(jìn)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(guān)經(jīng)驗，因此此項工作的難度較大，需做好相關(guān)的準(zhǔn)備工作及相應(yīng)的施工方案。

1　爐缸狀況及問題

1.1爐缸冷卻系統(tǒng)

1#高爐2004年6月開爐，爐底爐缸采用部分進(jìn)口優(yōu)質(zhì)碳磚+國產(chǎn)陶瓷杯結(jié)構(gòu)，爐缸區(qū)采用冷卻壁冷卻方式，其中風(fēng)口帶以下設(shè)4段光面冷卻壁，壁厚160 mm，材質(zhì)為低鉻鑄鐵；風(fēng)口區(qū)為1段異形光面冷卻壁，雙層水管冷卻，材質(zhì)為低鉻鑄鐵。冷卻水系統(tǒng)采用軟水密閉循環(huán)冷卻，這種冷卻系統(tǒng)的優(yōu)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(chǔ)，因此開爐初期制定了嚴(yán)格的爐缸冷卻管理制度。對水質(zhì)、水量也有嚴(yán)格的要求，如表1所示為與軟水水質(zhì)相關(guān)的參數(shù)值。根據(jù)爐缸熱負(fù)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(fù)荷及水溫差控制標(biāo)準(zhǔn)(如表2所示)。定期進(jìn)行檢查。

表1　對軟水水質(zhì)的要求

表2　爐缸冷卻壁水溫差及熱負(fù)荷控制范圍(1～3段)

經(jīng)過長達(dá)11年的生產(chǎn)，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(fù)荷及熱流強度數(shù)值。從表3可以看出爐缸水溫差等數(shù)值基本在控制范圍內(nèi)，但整體呈上升趨勢。

表3　2005～2014年爐缸水溫差及熱負(fù)荷

1.3現(xiàn)狀及問題

1#高爐經(jīng)過多達(dá)11年的生產(chǎn)，爐役中后期開始，爐缸冷卻壁水管腐蝕嚴(yán)重并多處開始漏水，在正常生產(chǎn)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(biāo)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(xiàn)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(nèi)磚襯會在過高熱負(fù)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(jìn)出水支管閥門大部分銹死，無法正常開關(guān)，水管外漏難處理，需要更換進(jìn)出水管閥門，方便處理外漏水管。

基于以上原因，在公司生產(chǎn)統(tǒng)籌安排下，決定休風(fēng)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(fēng)前的準(zhǔn)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(fēng)時間較長(96 h)，為確保高爐復(fù)風(fēng)后快速恢復(fù)，迅速達(dá)產(chǎn)，休風(fēng)前3天不做進(jìn)攻性調(diào)整，保證爐缸活躍，確保中心邊緣兩道氣流開放，對休風(fēng)料進(jìn)行精確計算，休風(fēng)過程確保爐溫充足穩(wěn)定，渣堿合適，同時詳細(xì)檢查高爐冷卻系統(tǒng)，壞風(fēng)口要及時減水，控制好水量，發(fā)現(xiàn)異常要及時采取措施，確保安全休風(fēng)。

本次檢修工作時間緊任務(wù)重，且正處于夏季悶熱時節(jié)，為確保工作順利進(jìn)行，休風(fēng)前對施工進(jìn)行精心安排。主要施工工序為三個：①進(jìn)水閥門更換；②進(jìn)水短管更換；③回水閥門更換。每個工序根據(jù)工作量大小，配備相應(yīng)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(xiàn)場管理人員。所有人員在檢修工作之前進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)培訓(xùn)及安全學(xué)習(xí)，確保檢修工作又快又好的順利進(jìn)行。

根據(jù)施工實際需要，檢修前準(zhǔn)備好所有所需工具，包括工具的規(guī)格數(shù)量等，分門別類準(zhǔn)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(jìn)行帶水更換，停爐缸軟水，需要中壓水進(jìn)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(fēng)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(jìn)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(huán)管向爐缸排水環(huán)管供中壓水，置換之前的冷卻軟水，由原來的出水變?yōu)檫M(jìn)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(fēng)前已經(jīng)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?yōu)檫M(jìn)水，同時關(guān)爐缸冷卻壁進(jìn)出水總閥(如圖4,5所示)，開爐缸進(jìn)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(cè)壁溫度≤200 ℃；③爐缸熱負(fù)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(lián)接

圖4　爐缸冷卻壁進(jìn)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(jìn)水閥門，第二道程序為更換進(jìn)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(jìn)行。

2.3.1進(jìn)水閥門更換

(1)組織16人一起進(jìn)行三方確認(rèn)停水，確保閥門關(guān)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(jìn)口法蘭，緊固完成后關(guān)閉閥門，然后裝出口法蘭。

(5)安裝完成后即根據(jù)工藝要求進(jìn)行調(diào)水作業(yè)。

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

2.3.2進(jìn)水短管更換

(1)短管更換必須進(jìn)行三方確認(rèn)，確定關(guān)好進(jìn)出口閥門，無漏水后開始施工。

(2)首先斷開進(jìn)水閥門出口法蘭，進(jìn)行排水。

(3)管內(nèi)余水排空后，使用氣焊割刀將漏水管道從焊縫處進(jìn)行切割。

(4)測量短管長度，將新管進(jìn)行切割，同時對冷卻壁新管的切口進(jìn)行打磨。

(5)將短管法蘭與閥門出口法蘭進(jìn)行連接，緊固后進(jìn)行焊接作業(yè)。

(6)焊接完成后進(jìn)行試水作業(yè)，合格后才能通水。

2.3.3回水閥門更換

(1)根據(jù)進(jìn)水總管更換需要對應(yīng)串號無法關(guān)閉的閥門進(jìn)行確認(rèn)，調(diào)小進(jìn)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(jù)現(xiàn)場需要調(diào)整閥門安裝時的開關(guān)狀態(tài)，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(chǔ)，同時保證了高爐的安全生產(chǎn)，省去了高爐生產(chǎn)者的一大心病，因為爐缸冷卻存在風(fēng)險，整個高爐的生產(chǎn)都是畏手畏腳，很多爐況調(diào)劑手段都受到干擾。同時這次帶水更換是成功的，休風(fēng)期間沒有發(fā)現(xiàn)局部溫度超出要求范圍，復(fù)風(fēng)后各部位冷卻壁溫度正常，沒有異常發(fā)生。

3　結(jié)束語

經(jīng)過精心的組織安排，采用科學(xué)的方法，爐缸冷卻壁進(jìn)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(jīng)驗；在總結(jié)經(jīng)驗的同時，也要找到施工過程中的不足，對不足之處進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

2016-06-16

畢文濤(1982—)，男，助理工程師。電話：18502555816

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