鞍钢9号高炉1~#热风炉破损调查与分析

　　刘德军（鞍钢集团技术中心）的燃烧室隔墙破损情况和蓄热室格子砖的倾倒及破损情况的调查、研宄，以及对燃烧室隔墙、蓄热室等处耐火砖的化学成分和各项耐火指标进行检验、检测，深入细致地分析了其破损原因，提出了今后检修、改进的意见1概况鞍钢9号高炉有3座内燃式热风炉上一次大修是在1996年6月进行的大修后，热风炉烧单一高炉煤气，采用烟气预热煤气，煤气温度为120°C左右，空气温度为大气温度，送风制度为“二烧一送”，送风时间为80min燃烧时间为150min大修时保留了原来的热风炉大墙、炉箅子，更换了拱顶、燃烧室、陶瓷燃烧器蓄热室砌体采用了三项新技术：多孔中空陶瓷燃烧器；冷风分流技术；烟气均匀分布技术使用后效果明显，烧纯高炉煤气时，温度即可很容易达到1100°c以上，且风温波动很小。这一点从表1中数据可以看至到1996年大修后，炉顶*高温度可达1280C，两炉烧煤2000年鞍钢9号高炉热风温度年份平均风温，°c年份平均风温，°c炉煤气量用不上去，风温下降于是，于2002年9月16日白班在热风炉底部开始打开人孔扒砖。扒出砖量约为10t，扒出砖主要是火井隔墙砖，还有少量的格子砖但由于掉进燃烧器的砖在燃烧器缩口处己卡住，烧炉煤气量只能维持在18000m3/h左右（正常时约为36000m3 /h左右），炉顶温度为1000C，风温降至750~刘德军，高级工程师，1989年毕业于鞍山科技大学钢铁冶金系，现于鞍钢集团技术中心冶金工艺研宄所从事炼铁工艺研宄送风时间为45min，被迫于2002年9月19日停炉检修。为了对其破损情况进行研究，以便为今后热风炉的设计、砌筑及使用提供依据，我们在其大修期间进行了详细的调查2破损情况调查结果21燃烧室部分从鞍钢炼铁总厂历年来热风炉破损情况来看，主要原因都是由燃烧室火井隔墙破损造成的，故此次的破损调查依然从该部位开始，并以此为调查的重点调查结果如下：火井烧穿的位置在热风出口上沿大约1m处（热风出口中心线标高为46500mm），方位正西略偏北，孔洞形状为一个高1m的不规则椭圆形（见）5m范围内，火井隔墙有多处并且该部位的火井隔墙向内突出，形成一鼓肚，其顶点即为孔洞处孔洞处的隔墙砖己严重烧损、破碎、粉化另外，整个火井上部己由原来的圆形变为椭圆形22蓄热室部分在整个1热风炉扒炉检修期间我们观察到，整个蓄热室格子砖的砌筑都是采用由下到上一直砌到顶的独立格子砖柱方式，并且整个蓄热室的独立格子砖柱都不同程度地以上下多层叠加的S形向火井墙烧穿孔洞方向扭曲、突出（见图调查过程中还发现，蓄热室大墙与格子砖之间存在多处的楔形孔洞，其长度大约为600~900mm底宽约为50~ 120mm，而高度上贯通于整个热风炉。这应该是当初砌筑时留下来的缺陷（见），该处的格子砖和大墙砖粉化严重（见图从取出的砖样和现场调查情况看，蓄热室格子砖普遍存在渣化、裂纹和变形现象由于渣化和裂纹，蓄热室格子砖的孔中、独立格子砖柱之间的。net裂纹大约为卜3mm23大墙砖情况3破损原因分析3.1施工质量差蓄热室格子砖的砌筑必须按设计要求进行整体型砌筑，即在纵向上相邻两层的格子砖错开相互咬合砌筑实际情况是该热风炉采用了由下到上一直砌到顶的独立格子砖柱方式这种砌筑方式必然带来极差的稳定性，加之蓄热室内长期的急冷急热的恶劣环境，极易出现格子砖柱的倾斜、扭曲和位移在炉内一旦某处火井隔墙砖对其的侧面支撑力减弱到一定程度后，即某处火井隔墙严重破损，便会出现孔洞，此时蓄热室内在孔洞附近的己失去横向侧面支撑力的格子砖便会随着该处己破碎的火井隔墙砖一起涌进燃烧室初期可能会有一个量的积累的过程，但后期会很迅速因为该处的孔洞一旦形成，燃烧室产生的废气就会与蓄热室短路，该处格子砖所处的工作环境会更加恶劣，使破损加速大量的隔墙砖和格子砖掉进燃烧器内，使煤气用不上去，燃烧废气或冷风在孔洞处短路，造成热风温度大幅降低、送风时间缩短，只能被迫停炉检修。但如果按设计要求进行整体型砌筑，那么即使火井隔墙烧穿，也只会有少量破碎的隔墙砖掉进燃烧器内，而格子砖基本不会掉下来这样热风炉尚能保持正常运行。

　　炉大修，它一般都属于抢修性质，时间紧、任务重，加之工程质量的监督检查由于多方面原因不够落实，缺乏长期稳定的规程或行之有效的措施，使短暂的工期难以保证砌筑质量。这一点从蓄热室格子砖不按设计要求进行整体型砌筑而采用独立格子砖柱砌筑方式，以及隔墙砖砌筑砖缝不一且灰浆不够均匀等便可以看出可见，施工质量差是该热风炉破损的主要原因3.2设计上的缺陷根据鞍山科技大学日前对该热风炉采用的圆形燃烧器进行的模拟测试结果，该型燃烧器存在严重的设计缺陷由于它的结构直接造成这样一种现象：空气和煤气混合后瞬间燃烧，即产生“膨爆”，“膨爆”的结果造成了随后的空气和煤气混合的极度不均及流量上的“喘息”，随着“膨爆”能量的迅速释放，空气和煤气的流量及混合的均匀度又都恢复正常但空气与煤气混合后的瞬间燃烧，又产生下一次燃烧的“膨爆”。这样的结果，势必造成该处的燃烧及燃烧废气的流量、温度及速度都产生脉动这种脉动长期存在于火井中，对整个隔墙砖的破坏作用是可想而知的设计中没有考虑在适当的部位留膨胀缝和滑动缝如果火井隔墙及大墙的中高温部位在三维方向上都设有膨胀缝和滑动缝，燃烧和送风时的受热和冷却就不至于产生三维方向上的应力，隔墙也就不会被烧穿。

　　隔墙强固钢板的上沿过低。

　　从高炉的设计图纸看，火井隔墙的强固钢板应达到热风出口附近因为这样可以使火井隔墙得以有效地加强，隔墙烧穿的可能性会大大降低。

　　而在扒炉期间观察到，本热风炉的强固钢板的上沿比热风出口中心线低3000mm有余。

　　内燃式热风炉固有的缺陷。

　　内燃式热风炉的燃烧室内上下部的温度较为接近，而蓄热室上下部的温差可达1000C以上，这种自上而下逐渐加大的垂直于隔墙的温度差也是造成隔墙砖破损以致气流短路的重要原因3.3耐火材料质量差热风炉的检y除非是新建盛遍酿丨为了了解屈耐火材1料的质量情况：/在扒炉期net间，我们在多部位共取了6块隔墙砖样、9块格子检测，结果见表2砖样，并从中选出4块砖样进行了相关的化验和由表2可以看出：表2鞍钢9号高炉1热风炉砖样的理化检验结果砖样化学成分耐火度，°c荷重软化点，°C体积密度，g/cm3热震稳定性，次隔墙砖样：格子砖样：格子砖样2 1550C之间，而一般的设计值在1700C以上，两者相差150~ 300°C，明显偏低；Na2含量明显偏高计值为0.5%fcOf含量偏高也是造成耐火材料抗粉化抗热震性及其常压耐压强度明显降低的重要原因总之，鞍钢9号高炉1号热风炉砖样的理化检验结果十分不理想，耐火材料抗粉化、抗热震性、耐火度及其常压耐压强度等明显偏低，其综合理化性能十分低劣。在扒炉期间发现蓄热室内格子砖多处出现粉化现象（见）如此差的耐火材料是决然不能保证热风炉正常运行的蓄热室内格子砖的粉化情况（编辑孙永方）4改进意见根据以上调查和分析，提出改进意见如下：切实加强热风炉的施工管理，并形成制度。如建立专业的施工监理组织，完善考核制度。要严格按设计图纸进行施工。在热风炉内部具体施工过程中，必须按设计要求进行整体型砌筑，即纵向相邻两层的格子砖错开、相互咬合砌筑，而不要采用由下到上一直砌到顶的独立格子砖柱这种砌筑方式在今后的热风炉设计中，一定要坚决克服固有的弊端：如采用新型燃烧器，以克服当前这种燃烧器产生较强烈脉动的缺陷；根据热风炉内部的热工条件，在适当的部位加可吸收应力的三维膨胀缝；适当加强固钢板的高度；适当加火井隔墙绝热层的厚度和强度选择符合设计要求的各种耐火材料在施工前，一定要严把质量关，对其各项理化指标要进行认真严格的检验，切不可敷衍2）1994215ChhaAcademico腿1Electronic酿裂隙中都发e现了1己破碎r粉化的格子砖：/格子砖的i