南钢11#高炉炉缸冷却壁水管阀门更换实践①

毕文涛

(南京钢铁联合有限公司， 江苏 南京　210044)



南钢11#高炉炉缸冷却壁水管阀门更换实践①

毕文涛

(南京钢铁联合有限公司， 江苏 南京210044)

从技术及施工角度，对南钢第一炼铁厂1#高炉炉缸冷却壁漏水问题进行分析总结，为以后类似施工提供借鉴意义。

高炉； 炉缸冷却壁； 带水更换

引　言

南钢第一炼铁厂1#高炉于2004年6月建成投产，有效容积为2000 m3，采用自立式框架结构，炉缸内衬为陶瓷杯与碳砖相结合的复合结构，缝隙之间采用碳素捣打料进行填充；外部为一层光面冷却壁，壁厚160 mm，材质为低铬铸铁，炉缸冷却壁一共分为5段，采用软水密闭循环冷却,水量为1760 m3/h，通过炉缸冷却壁内冷却水将炉缸内热量传递出去，保护内衬。冷却壁的工作状况直接影响到炉缸的寿命，而炉缸的长寿又是影响高炉长寿的关键因素。经过长达11年的生产，1#高炉已经处于一代炉龄后期，炉缸冷却壁进出水管腐蚀非常严重，多处漏水，同时水管阀门大部分已经锈死，不能正常开关，已经严重影响到冷却壁的冷却强度，对高炉长寿也构成很大威胁。为此，第一炼铁厂计划于2015年8月休风96 h，对部分腐蚀严重的水管及全部阀门进行更换，本次更换的难点在于保证炉缸所需一定冷却强度的情况下带水、带压更换，由于此前并无相关经验，因此此项工作的难度较大，需做好相关的准备工作及相应的施工方案。

1　炉缸状况及问题

1.1炉缸冷却系统

1#高炉2004年6月开炉，炉底炉缸采用部分进口优质碳砖+国产陶瓷杯结构，炉缸区采用冷却壁冷却方式，其中风口带以下设4段光面冷却壁，壁厚160 mm，材质为低铬铸铁；风口区为1段异形光面冷却壁，双层水管冷却，材质为低铬铸铁。冷却水系统采用软水密闭循环冷却，这种冷却系统的优点有：①冷却的可靠性好；②水量消耗少；③动力消耗低；④管路腐蚀小，因此它是炉缸最佳的冷却方式。

1.2炉缸冷却管理

炉缸状况是直接影响高炉长寿的重要因素，合理的炉缸冷却制度是保证高炉长寿的重要基础，因此开炉初期制定了严格的炉缸冷却管理制度。对水质、水量也有严格的要求，如表1所示为与软水水质相关的参数值。根据炉缸热负荷及要求的水温差，确定炉缸冷却水量及水压，并制定炉缸热流强度，热负荷及水温差控制标准(如表2所示)。定期进行检查。

表1　对软水水质的要求

表2　炉缸冷却壁水温差及热负荷控制范围(1～3段)

经过长达11年的生产，炉缸冷却制度有效地控制了炉缸的使用状况，如表3所示为2005～2014年炉缸水温差、热负荷及热流强度数值。从表3可以看出炉缸水温差等数值基本在控制范围内，但整体呈上升趋势。

表3　2005～2014年炉缸水温差及热负荷

1.3现状及问题

1#高炉经过多达11年的生产，炉役中后期开始，炉缸冷却壁水管腐蚀严重并多处开始漏水，在正常生产过程中主要是靠给漏水的水管打抱箍的方式处理漏水问题，但治标不治本。目前1#高炉炉基下方水管牌号为1#，54#，47#，48#，71#，81#，87#，89#，146#，154#，158#，164#，174#总计13根已打抱箍，现场暂时不漏。另2#铁口下方有一根未打抱箍无牌号的水管漏水量较大，及0°方向水管小洞漏水(如图1,2所示)。炉缸冷却壁大量水管外漏，对炉缸冷却能力会造成不可低估的影响，尤其处于炉役后期的高炉，炉缸冷却能力下降，热量的传输受到影响，炉缸内砖衬会在过高热负荷的作用下侵蚀加剧而降低炉缸寿命，另外大量软水外漏，造成炉基下方积水，形成安全隐患，同时需要补充大量软水，成本增加。

炉缸冷却壁进出水支管阀门大部分锈死，无法正常开关，水管外漏难处理，需要更换进出水管阀门，方便处理外漏水管。

基于以上原因，在公司生产统筹安排下，决定休风更换水管及阀门。

图1　140°方向炉缸水管外漏

图2　0°方向炉缸水管外漏

2　冷却壁更换施工

2.1休风前的准备

本次更换炉缸冷却壁水管阀门及处理漏水管工作量大，计划休风时间较长(96 h)，为确保高炉复风后快速恢复，迅速达产，休风前3天不做进攻性调整，保证炉缸活跃，确保中心边缘两道气流开放，对休风料进行精确计算，休风过程确保炉温充足稳定，渣碱合适，同时详细检查高炉冷却系统，坏风口要及时减水，控制好水量，发现异常要及时采取措施，确保安全休风。

本次检修工作时间紧任务重，且正处于夏季闷热时节，为确保工作顺利进行，休风前对施工进行精心安排。主要施工工序为三个：①进水阀门更换；②进水短管更换；③回水阀门更换。每个工序根据工作量大小，配备相应人员。每个工序需要配备的工种包括电焊工、钳工、辅助工、安全员，现场管理人员。所有人员在检修工作之前进行相关的技术培训及安全学习，确保检修工作又快又好的顺利进行。

根据施工实际需要，检修前准备好所有所需工具，包括工具的规格数量等，分门别类准备齐全，保证施工中的需要。

更换炉缸水管及阀门，需要在保证炉缸冷却壁所需冷却强度下进行带水更换，停炉缸软水，需要中压水进行置换，之所以选用中压水作为置换是因为：①中压水压力，流量符合炉缸冷却要求；②在休风期间，中压水是不允许停的；③方便操作，只需接一根水管即可完成。为此需要从中压水管接一路水至炉缸冷却水管，故需提前制备一根长约15 m左右水管。

2.2更换炉缸冷却壁进出水管及阀门

本次更换难点在于带水更换，即在保证炉缸冷却壁所需冷却强度下的带水更换。需要中压水环管向炉缸排水环管供中压水，置换之前的冷却软水，由原来的出水变为进水。具体操作为：从中压水管破口(如图3所示)焊接直径300 mm长15 m的水管，水管休风前已经做好，接到炉缸排水管上直径300 mm的阀门上。

利用从中压水管接到炉缸排水管上的阀门向炉缸冷却壁供中压水，即由原来的出水变为进水，同时关炉缸冷却壁进出水总阀(如图4,5所示)，开炉缸进水总管直径400 mm排水阀排水，带水更换，更换好处理漏水水管。

冷却炉缸的中压水量要满足以下条件：①冷却壁水管排水温度≤45 ℃；②炉缸冷却壁侧壁温度≤200 ℃；③炉缸热负荷≤7000 kcal/hm2,通过计算要求补充新的中压水水量为200 t/h×72 h=14400 t。

图3　中压水管联接

图4　炉缸冷却壁进水总阀

图5　炉缸冷却壁出水总阀

2.3施工程序

施工程序分为三道工序：第一道工序为更换进水阀门，第二道程序为更换进出水短管，第三道程序为更换回水阀门，其中第二道程序与第三道程序同时进行。

2.3.1进水阀门更换

(1)组织16人一起进行三方确认停水，确保阀门关到位。

(2)拆除阀门采取两只为一组，同时拆除。例如先拆1#阀，后拆2#阀，回装时先装2#阀，后装1#阀。

(3)拆除时采取先拆出口，后拆入口的方式。

(4)安装阀门采取先装进口法兰，紧固完成后关闭阀门，然后装出口法兰。

(5)安装完成后即根据工艺要求进行调水作业。

(6)阀门更换分8个操作组，从8个不同方向沿炉基进行顺时针(从上向下看)方向作业。

2.3.2进水短管更换

(1)短管更换必须进行三方确认，确定关好进出口阀门，无漏水后开始施工。

(2)首先断开进水阀门出口法兰，进行排水。

(3)管内余水排空后，使用气焊割刀将漏水管道从焊缝处进行切割。

(4)测量短管长度，将新管进行切割，同时对冷却壁新管的切口进行打磨。

(5)将短管法兰与阀门出口法兰进行连接，紧固后进行焊接作业。

(6)焊接完成后进行试水作业，合格后才能通水。

2.3.3回水阀门更换

(1)根据进水总管更换需要对应串号无法关闭的阀门进行确认，调小进口阀门到回水阀门出口处压力0.1 MPa左右。

(2)拆除时采用先入口后出口的方式，安装采用先出口后入口的方式。

(3)根据现场需要调整阀门安装时的开关状态，安装完成后及时打开阀门。

2.4更换效果

通过这次大面积的更换漏水的水管及阀门，增强了炉缸的冷却效果，为高炉后期的强化冶炼打下了坚实基础，同时保证了高炉的安全生产，省去了高炉生产者的一大心病，因为炉缸冷却存在风险，整个高炉的生产都是畏手畏脚，很多炉况调剂手段都受到干扰。同时这次带水更换是成功的，休风期间没有发现局部温度超出要求范围，复风后各部位冷却壁温度正常，没有异常发生。

3　结束语

经过精心的组织安排，采用科学的方法，炉缸冷却壁进出水管及阀门顺利更换完成，为炉缸长寿注入了一针强心剂。带水更换炉缸冷却壁水管及阀门，为南钢在大高炉上的首次尝试，它的成功为以后其他高炉后期炉缸冷却壁水管及阀门的更换提供了宝贵的经验；在总结经验的同时，也要找到施工过程中的不足，对不足之处进行优化改进。

2016-06-16

毕文涛(1982—)，男，助理工程师。电话：18502555816

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