2000 m3级高炉送风装置设备改造

供稿|宁小锋，王庆丰，黄坤，原兵燕 / NING Xiao-feng, WANG Qing-feng, HUANG Kun, YUAN Bing-yan

安钢1#、2#高炉分别于2005年10月15日和2007年6月28日投产，均为2000 m3级高炉。1#高炉安装有送风装置28套，2#高炉安装有送风装置30套，采用的是平面万向铰链型结构，通过这几年的使用，由于高炉炉壳的变形该型式的送风装置已不能满足高炉生产的需要，急需进行改造，以满足现场安全生产的需要。

炉前送风系统

高炉送风管路主要由热风主管、热风围管、进风装置及风口装置组成。

高炉送风装置主要由膨胀节和弯头直吹管两部分组成，其主要作用一是将由热风围管送来的热风通过风口送入高炉炉缸，二是通过它向高炉炉内喷吹燃料，以降低焦炭消耗。

由于送风装置长期处于高温、高压、多尘的环境中，工作条件极其恶劣，因而成为高炉送风管路上的薄弱环节，制约了高炉实现高风温、高风压操作。

存在的问题

在生产过程中，现有的送风装置已不能满足高炉高风温、高风压及安全生产的需求，主要存在以下几个方面的问题：

（1）设备更换、安装困难。

（2）耐热性差，当风温达到1200℃以上时，外壳温度较高，易造成突发设备事故，给安全生产带来了隐患。特别是直吹管前端由于设计耐材太薄，时有发生直吹管前端吹开的现象，影响高炉生产。

（3）膨胀节与弯头直吹管之间的联接法兰易跑风。

（4）无法调节热胀冷缩引起的轴向位移。

处理方法

（1）在法兰连接跑风处加卡箍（压紧装置）处理各处法兰跑风。

（2）针对表面温度较高，一般采用吹风冷却或打水降温。

（3）根据各个风口的具体情况采用长度不同的弯头、直吹管和角度不同的风口小套来解决由于热风围管变形造成的进风装置安装困难的问题。

以上措施仅仅是解决了表面问题，没有从根本上解决进风装置制约高炉生产的问题；同时由于需要准备长度不同的弯头直吹管及角度不同的风口小套，增加了备件的储备量及组织的困难。

问题原因分析

经过分析，认为造成进风装置设备出现上述问题的原因主要有以下三方面。

（1）随着高炉使用年限的增加，由于高炉本体上涨以及热风围管的变形，使得变径管下法兰与风口小套中心之间的有效尺寸发生变化，因而导致了膨胀节法兰与弯头法兰在安装时发生错位，造成安装困难；有的把膨胀节调节到极限也不能使弯头安装到位，被迫采取更换不同长度的弯头、直吹管。

（2）由于送风装置内部耐材厚度不够，在风温达到1200℃以上时，导致钢壳表面温度较高，特别是直吹管前端设计耐材太薄，使直吹管前端温度较高，发生直吹管前端吹开的现象，影响高炉生产。

（3）原膨胀节在设计时只考虑了横向和角向两个补偿量，而轴向不能补偿，轴向补偿量为零，不能适应高炉本体变形的要求。

改造方案

膨胀节的改造

膨胀节由原来的平面万向铰链型结构改为可调式拉杆铰链结构。

改造前的设备结构：送风装置膨胀节采用平面万向铰链型结构，膨胀节横向补偿量为±50 mm，角向位移补偿量±6°。

这种结构在安装过程中，如果热风围管和高炉变形较大就会造成膨胀节和弯头法兰上四个销轴连接槽均错位，无法安装的情况，必须重新开槽，从而使安装时间延长，并且安装后增大了漏风的几率，必须另外增加卡箍以加强法兰密封。

改造后设备结构：送风装置膨胀节采用可调式拉杆铰链结构，膨胀节横向补偿量为±50 mm，角向位移补偿量±6°，增加了轴向补偿，轴向补偿量为±40 mm。

弯头、直吹管的改造

改造前的设备结构：锥体阀与直吹管连接方式为焊接结构；直吹管管径为426 mm，直吹管出口浇注料内径为150 mm，弯头浇筑料进口内径为205 mm，直吹管管径较小、内部耐火材料厚度较薄。

因浇注料厚度限制，当热风风温大于1200℃时，钢壳温度极易超过300℃，从而直接影响设备使用寿命。

改造后的设备结构：锥体阀与直吹管连接方式改为法兰结构，方便拆卸，可重复利用，降低备件消耗。

根据资料显示，增加送风直管耐火材料的厚度是降低钢壳表面温度比较有效的方法。根据送风直管内外表面温度随耐材厚度变化的曲线图[1]，在改进时将进风装置直吹管钢壳管径由原来的426 mm，增加到了478 mm，增大了52 mm；弯头浇注料进口直径改为180 mm，直吹管出口浇注料直径改为150 mm，尽可能增加了浇注料的厚度；当风温大于1200℃时，可将钢壳表面温度控制在280℃以内，从而达到延长弯头直吹管使用寿命的目的。

膨胀节与弯头连接部分的改造

改造前的连接方式：膨胀节与弯头的连接法兰为圆法兰，采用三个定位销和四件悬挂式销轴进行定位及连接，密封面采用的是凸凹槽结构。

图1 改后的连接法兰

改造后的连接方式：首先将圆法兰改为图1所示的方法兰结构；密封面取消凸凹槽结构采用平面密封；所有螺栓孔采用长孔的型式；这些结构的改进使得膨胀节与弯头之间连接法兰可以有一定范围的串动，适当降低了现场安装精度的要求，便于设备的快速更换。

改造效果

2013年2月1日2#高炉12#、17#、18#、24#、26#、27#共计6个风口更换了改进后的进风装置，通过12个月的使用，风温在1200℃时进风装置相同部位的温度比未改造前的设备低约20℃，并且在更换设备时未发生安装困难的情况。表1为风温在1190℃时弯头直吹管和膨胀节各部位中的最高温度。

结束语

在生产实践中，通过对2000 m3高炉进风系统的改造，改善了设备运行环境，从而延长了设备的使用寿命，提高了设备运行的可靠性，减轻了维修人员的劳动强度。同时，为2000 m3高炉提高风温、加强冶炼强度创造了条件，为高炉经济技术指标的改善提供了设备保障，并且为国内其它企业送风装置的改造提供了经验。

表1 改造后进风装置各部位最高温度

[1]马利永. 提高高炉送风装置寿命的高炉长寿研究【学位论文】. 哈尔滨工业大学，2009.