硅砖热风炉凉炉、停炉及烘炉的步骤过程详解
河钢集团承钢公司A高炉配备了4座热风炉，其中3#热风炉原为旋流顶燃式硅砖热风炉。2017年4月，对3#旋流顶燃式热风炉进行了凉炉，之后改建为新型顶燃式硅砖热风炉，烘炉作业进展顺利。本文介绍了3#热风炉凉炉和烘炉过程。
旋流顶燃式热风炉凉炉
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热风炉凉炉操作
硅砖具有良好的高温性能和低温(600℃以下)的不稳定性。硅砖热风炉一旦投入生产，就不能再降温到600℃以下，否则会因硅砖突然收缩，造成砌体的溃破和倒塌。目前，硅砖热风炉已能进行较好的凉炉作业。由于各钢铁企业硅砖热风炉炉型的不同，炉体大小的差异等原因，硅砖热风炉凉炉的时间，从最初的80～90天逐渐降低到20天左右都有成功的范例。硅砖热风炉虽可以用自然缓冷的方法凉炉，但各钢铁企业由于工期的关系，一般采用快速凉炉的方法。
2017年4月，3#热风炉热风出口温度高，达到400℃，燃烧器温度偏高，怀疑耐火材料有脱落，炼铁事业部决定对3#热风炉进行凉炉作业。
3#热风炉凉炉前，将热风炉处于焖炉状态，进行憋压查漏，检查冷、热风阀及充压阀是否严密，如果阀门泄漏率过大，待压力充满后调整各阀门关极限位，尽可能降低阀门泄漏率，以保热风炉凉炉顺畅。
凉炉前切煤气，在3#热风炉煤气燃烧阀外法兰处插盲板(点检站提前制作盲板运至现场)。
1.1 硅砖热风炉凉炉操作
(1)3#热风炉开始凉炉时，将混风阀、切断阀及混风调节阀全部关闭，3#热风炉与其他3座热风炉并联送风，将3#热风炉做混风使用，3#冷风阀做为混风调节阀使用。
(2)为保证高炉风温稳定，当3#热风炉冷风阀开度达到阀板行程的80%时，全关3#热风炉冷风阀，全开充压切断阀、充压调节阀继续送风，此时风温调节使用混风阀;当另一座顶温较高的热风炉送风时再打开3#热风炉的热风阀、冷风阀，关闭充压阀进行并联送风，此时混风阀关闭，如此循环送风;尽可能将3#热风炉储存的热量带出，并降低烟道温度，为后续助燃风凉炉创造条件。
(2)当3#热风炉送出的温度不能保证做混风使用时(一般温度低于900℃以下)，将3#热风炉改助燃风凉炉，开混风阀。
(3)送风凉炉转助燃风凉炉操作：将3#热风炉处于焖炉状态，全开1、2#烟道阀，全开空气阀、适当开空气调节阀，采用助燃风凉炉，根据凉炉曲线，准确控制空气调节阀开度，同时保证其他热风炉烧炉所需助燃风量(根据烧炉风量使用，随时调节凉炉使用的风量，以烧炉为主)。
(4)助燃风凉炉速度的控制：600℃以上按5～10℃/h控制，600～300℃按3～4℃/h控制，300℃以下按2～3℃/h控制。
①顶温从920℃降至600℃，降温速度40℃/班，用时8个班。
②顶温降至600℃时恒温10个班。
③600～300℃降温时间12个班。
④300℃恒温12个班。
⑤300℃降至60℃降温时间16个班。
(6)顶温到达60℃，停止助燃风凉炉，关烟道阀、空气阀、空气调节阀。
(7)打开上下部人孔，自然通风凉炉(打开人孔前，再次进行憋压试验，检查3#热风炉泄漏率，确保其泄漏量最低后再打人孔)。
1.2 硅砖热风炉凉炉操作注意事项
(1)用助燃风凉炉过程中，遇有与凉炉曲线偏差，如受热风炉烧炉影响，要根据顶温下降速度，调整空气量，在恒温阶段尽可能控制平稳。
(2)当助燃风量不能保证凉炉所使用的风量时，先保烧炉所需空气量，适当延长凉炉时间，将3#热风炉改为自然凉炉。
(3)当所凉炉的热风炉烟道温度达到400℃时，停止助燃风凉炉，焖炉后打开下部冷风支管人孔，打开上部人孔，用轴流风机反吹来降低烟道温度，当烟道温度降至100℃以下时，关闭上下人孔，改助燃风继续凉炉，如此循环，当顶温低于60℃，打开上下部人孔改为自然凉炉，至凉炉结束。
凉炉计划和实际进度见图1。实际凉炉用时共计19天。
图1 硅砖热风炉凉炉计划和实际进度
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热风炉停炉注意事项
(1)当热风炉凉炉结束，将上下人孔全部打开，拆除人孔耐火砖时注意防烫伤、烧伤。
(2)凉炉结束后将3#热风炉液压系统全部断开，将液压缸连接管拆开，锁住阀门。
(3)将3#热风系统供给的电源断开。
(4)热风阀里法兰插盲板，(盲板焊接时间为16h)，可借检修机会作业(施工前完成);如果施工没有机会加盲板，可将热风阀里法兰内侧热风支管管道割开300mm，拆除内部耐火砖，在管道上增加临时盲板防止热风进入炉内。
(5)冷风阀、烟道阀内侧用石棉将阀体与闸板塞紧，在管道内砌筑砖墙，砖墙抹泥，表面抹黄油密封，废气阀及充压阀在内法兰插盲板。
(6)如果在3#热风炉热风管道加盲板，提前做好3#热风阀支护，防止热风阀偏重造成管道变形。
新型顶燃式热风炉烘炉
河钢承钢对3#热风炉进行了凉炉，之后将3#热风炉改建为新型顶燃式热风炉，2017年11月进行了烘炉作业。改造后的热风炉高温区同样采用硅砖内衬，因硅砖在270～310℃和570～610℃晶格转变体积膨胀的特点，所以硅砖热风炉在烘炉过程中温度必须控制精确。
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烘炉的目的
(1)缓慢驱赶热风炉砌体内的水分，避免因温度急剧变化，使砌体水分突然大量蒸发，造成耐火材料损坏;使耐火砖均匀、缓慢而又充分膨胀，避免砌体耐火材料因热应力集中或晶格转变造成损坏，延长其使用寿命。
(2)使3#热风炉蓄热室格子砖积蓄足够的热量，投用后能够为高炉提供高风温。
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硅砖热风炉烘炉原则
(1)3#热风炉烘炉过程中，以左、右拱侧温度作为升温的参考依据，兼顾废气温度和硅砖界面温度进行烘炉。
(2)耐火材料性质差别大，烘炉时严格按烘炉曲线烘炉，通过调节煤气、空压风流量，使实际烘炉的拱顶温度曲线尽量接近烘炉曲线中相对应数值。拱顶温度在100～700℃区间时，温度偏差应控制在±2℃;拱顶温度超过700℃时，温度偏差应控制在±3℃。
(3)烘炉连续进行，严禁中断，如果因故不能正常烘炉，需进行保温。
(4)烘炉过程中，注意控制烟道温度，避免因控制不当导致烟道温度上升过快，使顶部高温区不能按烘炉要求的温度进行控制。
(5)烘炉结束，封闭烘炉人孔，引高炉煤气通过烧嘴正常烧炉，煤气转换过程时间不要太长，引高炉煤气时拱侧温度不低于900℃。
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烘炉前准备工作
(1)3#热风炉砌筑完成，按质量标准验收合格，现场清理整洁，安全设施恢复齐全。
(2)所有检测仪表运行准确，冷却系统冷却水压力、水流量正常。
(3)3#热风炉烘炉前各阀门液压、电器系统调试完成，进行联动试车，具备手动和自动运行条件。
(4)炉用的混合煤气管道及阀门安装调试完毕，开关灵活，将混合煤气、空压风引到热风炉烘炉人孔阀门前(混合煤气管道打压试漏、提前对眼镜阀进行调试)，该工作于2017年11月17日前完成。
(5)在烘炉人孔大墙前2000mm正前方位置圆周铺设两层黏土格子砖，每层面积约8m2，格子砖前增设挡火墙，墙体高度为800mm，在铺设的黏土格子砖表面铺设2mm铁板，铁板每隔150mm均匀割10mm小孔。
(6)制作烘炉烧嘴2支，将烘炉烧嘴通过拱侧人孔插入到燃烧室内，插入长度为2500mm(即从人孔的法兰面到烧嘴头中心线的距离);制作DN50mm点火枪1支。人孔设遮挡板或使用耐火砖进行遮挡，以防止大量空气进入热风炉，在板上割开50mm窥视孔或临时砖墙上留50mm窥视孔，用来目测火焰。
(7)烘炉前期燃烧阀外法兰盲板不拆除(当拱侧温度达到900℃后，拆除盲板引入高炉煤气进行烘炉)。
(8)在热风炉拱侧及硅砖界面安装烘炉使用的临时热电偶2支。
(9)拆除3#热风炉冷风支管、烟道支管、热风出口安全防护墙及遮挡板。
(10)具备烘炉条件后，开烟道阀、空气阀、空气调节阀，对3#热风炉进行反吹，使蓄热室气流通畅。反吹后，关闭空气阀及空气调节阀，将烟道关至烘炉所需控制位，做好烘炉准备工作。
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新型顶燃式硅砖热风炉烘炉操作
3#热风炉烘炉采用混合煤气作为燃烧介质，压缩空气作为助燃介质，并计划于11月21日15时开始按硅砖特性分成不同升温阶段进行烘炉。
4.1 烘炉温度控制要求
(1)20～200℃升温期5天，升温速度1.5℃/h;200℃恒温5天。
(2)200～300℃升温为4天，升温速度1.0℃/h;300℃恒温5天。
(3)300～600℃升温期为10天，升温速度1.25℃/h;600℃恒温6天。
(4)600～800℃升温期为4天，升温速度2℃/h;800℃恒温2天。
(5)800～1000℃升温期为1天，然后转高炉煤气正常烧炉，使热风炉整体进一步完成烘烤，温度持续均衡升高，达到高炉所需的风温水平。
(6)整个烘炉过程按烘炉曲线进行。根据顶温变化仔细调节煤气量，每隔2～4h调节1次。
4.2 烘炉温度过程控制
实际烘炉时间与温度控制见图2，实际烘炉时间为39天。烘炉结束后封闭烘炉人孔，对热风炉进行打压试验，合格后3#热风炉投入生产。
图2 硅砖热风炉烘炉计划和实际进度
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硅砖热风炉烘炉操作注意事项
(1)烘炉当中要求按烘炉曲线升温。
(2)点火烘炉前热风炉烟道阀处于开启状态，
其他阀门均处于关闭状态。烘炉期间，热风炉内需保持较低的负压(根据烟气温度和顶部抽力调整烟道阀开度)，点火初期使用点火枪升温，可将一个烟道阀完全关闭，调节另一个烟道阀开度。
(3)煤气管网压力低时，要及时联系调度，保证煤气供应，避免中途停烘热风炉。
(4)烘炉操作人员要经常观察烘炉烧嘴的煤气燃烧情况。因烘炉初期耐火材料水分大，会造成烟道抽力小，使混合煤气燃烧器火焰燃烧极不稳定，较难控制，应密切观察。一旦熄火应立即关掉混合煤气及空压风，5～10min后，检查确认炉内残留煤气排净后，重新点火。
(5)按烘炉曲线调整煤气及空气流量时，不要连续调节。煤气量需仔细按照拱侧温度指示调节;在调整煤气量时要稳，不要过快，避免温度控制变化过大。当拱侧温度低时，适当增加煤气流量，分几次增加，不要一次增大;当拱侧温度过高时，适当减少煤气流量，不要减量过大。每次调整要适当调节空气和煤气比率，保证拱顶到达理想的温度。
(6)如发生电器或机械等突发事故，影响到烘炉时，应迅速关闭烘炉烧嘴上煤气、空气及其他阀门，待事故处理后继续烘炉。
(7)如烘炉温度因仪表计量出现问题，立即修理，此时要保持烘炉煤气量、助燃风量不变;等待仪表修好后，如果温度超过或低于计划值，应根据烘炉曲线升温速度进行调整;当温度低于计划值时应延长烘炉时间;高于计划值进行恒温，等待与制定的烘炉曲线时间重合后，再继续升温。
(8)根据烘炉时间和烟道温度调整烟道阀开度，烘炉结束后，100℃〈废气温度≤400℃。
(9)烘炉过程中，随时检查热风炉本体新改造部位膨胀情况，做好标记。
(10)烘炉中出现较大异常情况，及时通知有关领导，并做好保温工作。
(11)高炉生产中，其他3座热风炉在换炉放废气前，提前通知现场烘炉人员，注意观察3#热风炉燃烧器燃烧情况;在排放废气时要缓慢排放，避免烟气倒流入3#热风炉影响烘炉。
(12)拆除3#煤气支管盲板时，高炉提前做准备，切煤气后进行吹扫，对煤气管道煤气及氧含量进行检测，检测合格后方可通知施工人员作业(盲板拆除作业时间计划6～8h完成)。
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硅砖热风炉烘炉操作安全注意事项
(1)烘炉前进行全面安全检查，除拱侧烘炉人孔外其余开口必须有效封堵。
(2)拆除盲板和砖墙前要办理危险作业安全许可证。
(3)新接煤气管道在引煤气前做打压试验，检查焊口是否有泄漏。
(4)引煤气时严格按操作规程进行作业，点火前做爆发合格试验。
(5)中途出现灭火，岗位要按重新点火时的操作顺序进行确认，煤气区禁止单人作业，必须携带煤气报警器。
(6)3#热风炉转高炉煤气烧炉时，在拆除燃烧阀盲板时要做好煤气防护措施。
结 语
河钢集团承钢公司A高炉3#热风炉原为旋流顶燃式硅砖热风炉。2017年4月，河钢承钢对3#旋流顶燃式热风炉进行了凉炉，凉炉用时19天。之后将3#热风炉改建为新型顶燃式硅砖热风炉，2017年11月，对新型顶燃式热风炉进行了烘炉，烘炉用时39天。实践证明，3#热风炉的凉炉和烘炉是成功的。
作者：黄利军，靳亚涛，王保刚，石云鹏，朱家民，姜 汀