周洋  李永強  秦希黎

（本鋼集團煉鐵廠  遼寧 本溪 117000）

摘  要：本鋼7號高爐爐役后期2#、3#熱風爐送風效率偏低，借高爐大修機會對熱風爐進行涼爐，并對蓄熱室上部的92層硅磚進行更換，對蓄熱室內(nèi)大墻與爐墻夾角處出現(xiàn)的三角貫穿孔進行填球處理，避免因蓄熱室“短路”影響風溫水平提高。通過制定合理的涼爐和烘爐方案，實現(xiàn)了安全快速的涼爐和烘爐。

關鍵字：高爐，熱風爐，涼爐、烘爐

Process Practice of Hot Stove When Heavy Repairing of Benxi Steel's No.7 BF

ZhouYang  Li Yongqiang  Qin Xili

(The Ironworks of Benxi Steel and Iron Group  Liaoning Benxi 117000)

Abstract: Due to the low temperature of the wind of 2#、3# oven in later stage of No.7 furnace, By the opportunity of overhaul the furnace, cooling and oven for the hogowen internal-combustion hot stove, and replace 92-layers silica brick in the upper part of the heat storage chamber，also deals with the triangular hole between the heat storage chamber wall and the furnace wall, By making reasonable cooling furnace and oven plan, the safe and fast cooling and oven furnace are realized, Provide guarantee for high level wind temperature

Keywords: blast furnace , hot stove, cooling furnace, oven furnace

本鋼七號高爐配備三座霍戈文內(nèi)燃式熱風爐，霍戈文式熱風爐具有高效矩形燃燒器、穩(wěn)定的眼鏡型燃燒室、保溫型蘑菇形拱頂結(jié)構、高效的蓄熱室和耐高溫送風管路等優(yōu)點，并且安裝了高效分離型雙預熱熱管換熱器。因爐役后期2#、3#熱風爐送風溫度僅為1120℃，在拱頂和廢氣溫度相同的情況下，送風效率遠低于正常水平，所以借高爐大修機會進行檢修，主要更換2座熱風爐蓄熱室上部92層硅磚和對蓄熱室大墻與爐墻夾角處出現(xiàn)的三角貫穿孔進行填球處理。

當熱風爐使用的耐火材料溫度發(fā)生變化后，晶格轉(zhuǎn)變引起體積變化會造成耐材損壞，為避免損壞不進行更換的砌體，結(jié)合所用耐材的實際情況，本次涼爐過程需要10天，烘爐過程需要12天，同時根據(jù)大修工期對熱風爐檢修進度進行合理安排。

1 耐火材料性能

熱風爐蓄熱室是由硅磚、高鋁磚和粘土磚砌筑，各種耐火材料在受熱后體積膨脹，但不同耐火材料由于成分和礦物組成不同表現(xiàn)出的熱膨脹性不同，高鋁磚和粘土磚的熱膨脹率隨溫度變化呈線性均勻變化，而硅磚因晶型轉(zhuǎn)變膨脹性變化較為復雜[1]，因此在熱風爐涼爐和烘爐過程中，硅磚的體積變化是制定涼爐和烘爐方案的關鍵。

硅磚以其重量輕、荷重軟化溫度高、抗高溫蠕變性能好和傳熱性能好等優(yōu)點，常被應用于熱風爐蓄熱室的上部高溫區(qū)。硅磚是由鱗石英(50％～80％)、方石英(20％～30％)、石英(5％～10％)以及少量的玻璃相組成，除玻璃相外，上述3種石英晶體在升溫或降溫過程中均有晶型轉(zhuǎn)變引起的體積變化，不同石英晶體晶型轉(zhuǎn)變時的體積變化見下表1。

表1 石英晶體晶型轉(zhuǎn)變時體積變化

Table 1.The change in volume of quartz crystal

2 熱風爐涼爐操作

耐火材料的膨脹性對耐火磚的熱穩(wěn)定性影響重大，熱膨脹系數(shù)越大，則耐火磚受熱后內(nèi)部引起的內(nèi)應力越大，在溫度急劇改變時越易遭到破壞。因石英晶體在870℃、573℃和180-270℃的溫度下均有晶型轉(zhuǎn)變引起的體積變化，因此根據(jù)熱風爐所用耐火材料的特性制定涼爐步驟如下表：

表2 涼爐過程

Table 2. The process of cooling furnace

涼爐曲線以拱頂溫度為準，兼顧廢氣溫度等各界面溫度，按“前期快、中期平穩(wěn)、后期慢”的原則進行涼爐，實際涼爐曲線見圖1。要求涼爐按要求速度連續(xù)進行，拱頂溫度波動≤2℃，如遇特殊情況不能進行涼爐則進行燜爐處理。

涼爐前期，拱頂溫度＞250℃時，采用發(fā)電風機進行涼爐，氣流通道為：“發(fā)電風機-冷風閥-熱風爐-熱風閥-倒流閥-大氣”。 當拱頂溫度＜250℃時，由于發(fā)電風機壓縮鼓風導致冷風溫度為160-170℃，與拱頂溫差較小，改為助燃風機涼爐至常溫，氣流通道為：“助燃風機-空氣燃燒閥-熱風爐-煙道閥-大氣”。

圖1 涼爐曲線

Figure 1.The curve of cooling furnace

3 熱風爐檢修中遇到的問題

由上至下清理蓄熱室硅磚至50層時發(fā)現(xiàn)，2#、3#熱風爐蓄熱室火井大墻與爐墻的兩個夾角處，由于中部高鋁質(zhì)格子磚粉化形成兩個邊長為1.5m的三角孔。經(jīng)分析，因蓄熱室中部高鋁磚抗高溫蠕變性能差，燒爐時高溫煙氣由燃燒室進入蓄熱室后氣流分布不均，存在熱應力集中和熱震現(xiàn)象，導致蓄熱室中部的高鋁磚粉化掉落，隨后高鋁磚上部的部分硅磚隨之塌陷，造成蓄熱室“短路”，嚴重影響燒爐和送風效率。

經(jīng)研究計算，直徑為75mm的球體堆積孔隙度與七孔格子磚一致，因此采用直徑為65mm高輻射覆層球?qū)π顭崾疑喜?/span>92層硅磚以下的三角孔進行填充，其上堆砌正常七孔硅磚，見圖2。高輻射覆層技術是在硅質(zhì)實心耐火球表面涂覆一層納微米高溫紅外節(jié)能涂料，提高其輻射換熱效率，達到提高蓄熱能力和風溫，節(jié)約煤氣的作用，同時涂覆高輻射覆層后，蓄熱球的力學性能改善，由于蓄熱球表面被致密的膜層覆蓋，可阻止有害氣體對基體的侵害，防止蓄熱球渣化，提高熱風爐壽命[2]。

圖2 蓄熱室三角孔處理情況

Figure 2. The treatment of the triangular hole in heat storage chamber

同時發(fā)現(xiàn)，由于熱風爐蓄熱室高鋁磚粉化，且鼓風和燒爐煤氣質(zhì)量差，熱風圍管180°方向沉積大量灰塵（三岔口為0°），見圖3-1。在熱風圍管內(nèi)，鼓風中的雜質(zhì)在耐材表面渣化形成的大量低熔點化合物，受重力作用流動至風口直管，導致直管部分堵塞，倒流休風管下方的6#和12#風口尤為嚴重，見圖3-2、3，嚴重影響風口進風面積和爐缸內(nèi)氣流初始分布，所以鼓風和煤氣質(zhì)量對耐材的壽命和高爐的順行十分重要。

圖3 高爐圍管和直管內(nèi)情況

Figure 3. The condition of blast furnace tube and straight pipe

4 熱風爐烘爐操作

由于更換熱風爐蓄熱室上部高溫區(qū)硅磚，因此熱風爐烘爐方案主要考慮兩個因素：一是去除熱風爐磚體含有的微量物理水；二是防止在升溫過程中由鱗石英、方石英及微量的殘留石英組成的硅磚晶型轉(zhuǎn)變時導致的體積膨脹，從而制定出合理的烘爐方案，以防烘爐操作不當，損壞砌體，影響熱風爐使用壽命。具體烘爐步驟見表3。

表3 烘爐過程

Table 3. The process of oven furnace

熱風爐烘爐初期拱頂升溫較慢，溫度波動范圍要求較高，不能使用熱風爐的主燃燒器進行加熱，通過內(nèi)置烘烤器的方式進行烘烤。內(nèi)置烘烤器具有烘烤能力強，熱量損失少，焦爐煤氣消耗量少的優(yōu)點。將內(nèi)置烘爐器通過熱風爐點火孔插入燃燒室中心并固定好，助燃空氣走正常燒爐管道。要求烘烤器每一個烘爐燒嘴有足夠的焦爐煤氣量，最大應能提供1600m3/h，以便調(diào)整升溫速率。

烘爐期間，通過調(diào)節(jié)煙道閥、空氣調(diào)節(jié)閥、焦爐煤氣閥的開度，使各熱風爐內(nèi)壓力相同且保持較低的正壓，約0.01kPa，即正壓烘爐。同時對照熱風爐的烘爐曲線，通過調(diào)節(jié)焦爐煤氣流量和助燃空氣流量，使實際的烘爐拱頂溫度按設定烘爐曲線進行，且拱頂溫度波動＜5℃。當拱頂溫度達到1200℃后，烘爐結(jié)束，拆除內(nèi)置烘烤器，轉(zhuǎn)保溫狀態(tài)，實際操作曲線見圖4。

圖4 烘爐曲線

Figure 4. The curve of oven furnace

4.1 烘爐異常情況處理  

（1）烘爐過程中若發(fā)現(xiàn)滅火，關閉焦爐煤氣閥門，用助燃空氣吹掃5-10分鐘后重新點燃，以防發(fā)生煤氣爆炸事故。

（2）烘爐過程中拱頂溫度上升過快或過慢，且無法調(diào)節(jié)到規(guī)定速率時，停止燃燒，待原因明確并處理后再按曲線烘爐。

（3）熱風爐烘爐要連續(xù)進行，溫度超前時，在該溫度下停留至與烘爐曲線重合，再按烘爐曲線進行；溫度略低時，要順延烘爐時間，不準趕超規(guī)定溫度。

（4）烘爐過程中確保每個膨脹節(jié)的保護拉桿放松或拆卸掉，給予耐火材料膨脹的空間。

5 結(jié)論

（1）通過分析硅磚的特性和晶型轉(zhuǎn)變規(guī)律，并結(jié)合熱風爐裝備的特點，制定出合理的涼爐和烘爐曲線，實現(xiàn)安全快速的涼爐和烘爐，為大修順利進行爭取了時間。

（2）高風溫是維持高煤氣利用率、高煤比和低消耗的關鍵，通過對大墻和爐墻之間三角孔的處理，在相同燒爐煤氣條件下，送風溫度由1120℃上升至1180℃，極大的提高了送風效率，為高爐的技術指標提供保障。

參考文獻：

[1] 周傳典. 高爐煉鐵生產(chǎn)技術手冊［M］.北京:冶金工業(yè)出版社,2008.556-561.

[2] 呂定建.孫傳勝.耿磊等.高輻射覆層技術在日鋼球式熱風爐中的應用[J].山東冶金,2012.08,34-4.