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保护高炉长寿重点部位，原来诀窍在这里

发布时间:2022-06-15 09:52 　作者:admin　点击量：　

中冶南方一直致力于高炉核心技术的开发和应用，为新建高炉和高炉大修改造提供整体技术方案，助力高炉实现安全、长寿、高效生产。
　　经过数十年的科技创新，中冶南方掌握了一批具有自主知识产权、处于国内外先进水平的高炉专有技术。
　　其中最具有代表性的，包括迭代升级的冷却技术——联合软水密闭循环冷却技术；一系列长寿技术——砖壁合一薄内衬技术、无剪切冷却壁固定技术、长寿炉缸技术。这些技术精准覆盖炉缸、炉腹、炉腰、炉身等关乎高炉长寿的重点部位。

　　01 联合软水密闭循环冷却技术
　　联合软水密闭循环冷却技术是一项系统工程，能够为高炉在高负荷冶炼过程中提供安全保障。
　　该系统根据高炉内各冷却设施热负荷特点和阻损匹配原则，将冷却壁、炉底水冷系统、风口系统、热风阀系统等，通过并联与串联的整合方式巧妙地合并成一个系统。
　　其核心技术主要包括：系统工艺参数的确定、系统的阻力计算、管网分区及水量平衡匹配技术、系统脱汽及排汽技术、系统压力平衡技术、自动补水及系统破损报警技术、水管破损快速修补技术等。
　　通过对这些核心技术的系统集成，可以有效保证联合软水系统的正常运行。

图1 联合软水密闭循环冷却技术流程

　　经过长期实践，中冶南方创新开发的联合软水系统具有水量小、投资低、运行费用低、冷却效率高等特点。
　　与独立软水密闭循环系统相比，联合软水系统的运行水量可降低50%以上，总投资可减少18%-20%；相较于采用其它冷却系统，联合软水系统运行费用可削减30%-50%。
　　第一代联合软水密闭循环冷却技术于2001年开发并应用，冷却效率高、能源消耗少、水质稳定、管道腐蚀率低，使高炉冷却技术跃上了新的台阶。
　　第二代联合软水密闭循环冷却技术大幅度减少了运行水量、降低了泵组扬程，进一步降低了运行费用和工程投资，并且极大增强了整个冷却系统的安全系数；获得了中国五矿集团2020年度专利奖二等奖和湖北省首届专利奖银奖。

　　02 砖壁合一薄内衬技术
　　冷却设备的选择与高炉原燃料条件和操作模式密切相关，需综合考虑抗热震性能、导热性能、耐磨性能、挂渣性能等核心要素。
　　中冶南方开发的第四代铸铁冷却壁，更新了冷却壁材质、改善了冷却壁结构、优化了外形尺寸，使铸铁冷却壁的应力减小、抗疲劳能力提高。
　　同时，中冶南方率先在炉腹、炉腰和炉身下部高热负荷区域，以及炉缸异常侵蚀区，设计使用了具有高导热、耐热震和耐高热流冲击等性能的铜冷却壁，从而形成了中冶南方独特的高炉全冷却壁技术风格。
　　中冶南方开发和应用的新式冷却壁，能够将砖衬直接镶嵌在冷却壁的燕尾槽中，从而实现砖壁合一的组合结构。砖壁合一技术改变了传统的高炉内砌砖的厚内衬结构，实现了高炉的薄内衬化。

　　砖壁合一型式冷却壁的出现，是冷却壁技术的一次飞跃，与软水密闭循环冷却技术配合使用，可为现代化大型高炉实现15-20年寿命提供强有力的保障。
　　中冶南方砖壁合一薄内衬技术的突出优势在于，取消了炉腹以上的砌砖工程，可以始终保持稳定的操作炉型，充分体现了稳定生产、降低投资、缩短建设工期、延长高炉寿命的优势。
　　2016年起，中冶南方联合设备制造商相继开发出耐磨铜冷却壁和无渗碳层的高导热铸铁冷却壁。
　　耐磨铜冷却壁具有耐磨、更易形成稳定渣皮的特性，克服了铜冷却壁因渣皮不稳而导致过早磨损的缺点；无渗碳层高导热铸铁冷却壁，取消了壁体与铸入水管间的防渗碳层，可以提高铸铁冷却壁的综合导热系数1倍以上。

　　03  无剪切冷却壁固定技术
　　高炉炉腹以上区域，尤其是炉腹、炉腰及炉身下部，是炉内工况最为恶劣的区域，承受着高热负荷和多变的热流冲击，温度波动异常频繁，由此产生的热应力是导致高炉冷却壁损坏的主要原因。
　　为了延长冷却壁使用寿命，中冶南方开发了无剪切冷却壁固定技术，通过特殊工艺，使得冷却壁的膨胀方向与炉壳膨胀方向一致，有效适应炉体受热产生的变形。
　　如此一来，带来消除传统螺栓固定方式中壁体受热产生的弯曲变形，减小对灌浆层的破坏，减少炉役后期炉身煤气泄漏的危害等多个优势，尤其能够克服炉壳与冷却壁变形不相适应导致的冷却水管被炉壳剪断的弊病。
　　该技术保证了冷却壁的使用寿命，为实现一代炉役不换冷却壁、不中修提供充分支撑。
　　这种安装方式自武钢5号高炉第一代炉役成功应用以来，已经在100多座高炉得到检验，没有发生一起由于炉壳与冷却壁间的相对运动导致水管剪断而出现破漏的现象。

　　04  炉缸长寿技术
　　炉缸寿命是困扰高炉操作者的普遍性问题，不仅是制约高炉寿命的重要因素，也是影响安全生产的关键要素。
　　炉缸破损调查发现，铁水渗透和冲刷溶蚀是导致高炉炭砖破损的重要原因，并且不同高炉的异常侵蚀位置并不相同。
　　以高效、长寿为目标，中冶南方提出以具备抗侵蚀能力的传热体系为核心的炉缸长寿设计理念和整体解决方案。在设计长寿炉缸时，始终针对具体的高炉条件，对炉缸结构进行优化，并且把超微孔化、抗铁水侵蚀、高导热作为选取炭砖的第一选择，实现了高冶炼强度条件下的高炉炉缸长寿。
　　为进一步提高炉缸寿命，中冶南方和武钢在国内率先推出了“石墨墙”炉缸长寿技术。
　　“石墨墙”结构保证了冷却壁与超微孔炭砖间导热能力，从而大大加强了对陶瓷杯的保护，也加强了在陶瓷杯损坏后在炭块热面形成稳定凝固保护层的能力。并且，“石墨墙”可作为冷却壁的安全防护，避免发生恶性安全事故。
　　“石墨墙”炉缸长寿技术率先在武钢高炉使用，取得了非常好的效果。采用“石墨墙”结构的武钢有限7号高炉已经连续生产超过16年、8号高炉已经连续生产近13年，炉缸状态保持良好，有望实现20年的长寿目标。

　　采用高炉长寿综合技术的典型实例
　　01  采用中冶南方软水密闭循环冷却技术、砖壁合一薄内衬技术、无剪切冷却壁固定技术的高炉冷却壁运行情况良好，典型实例如下：

　　02 采用中冶南方软水密闭循环冷却技术、砖壁合一薄内衬技术、无剪切冷却壁固定技术的某2500m³高炉生产11年后，冷却壁磨损痕迹清晰，但槽肋完好且无一块冷却壁损坏漏水。

　　03 采用中冶南方炉缸长寿技术的高炉炉缸运行情况良好，典型实例如下：

来源：中冶南方

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