夏杰生
由河南省豫興熱風(fēng)爐工程技術(shù)有限公司(下文簡(jiǎn)稱(chēng)豫興公司)在線(xiàn)逐步優(yōu)化改造的廣東韶鋼松山股份有限公司(下文簡(jiǎn)稱(chēng)韶鋼)8號高爐配套的繼1號、3號熱風(fēng)爐大修投產(chǎn)后的4號熱風(fēng)爐大修工程于2021年12月9日砌筑結束 ,12月16日烘爐點(diǎn)火一次成功。這是在韶鋼各部門(mén)信任和大力支持下的內燃式改造為頂燃式和內部結構優(yōu)化大修相結合的經(jīng)典案例,也是將特有爐型切割 爐殼改變燃燒方式變?yōu)閼益溇€(xiàn)這種低氮、高效、高風(fēng)溫頂燃式爐型在國內首次成功嘗試。

圖為韶鋼8號3200m3容積高爐4號熱風(fēng)爐大修結束后,韶鋼和豫興公司的參修工作人員在點(diǎn)火前的該熱風(fēng)爐爐內合影。
審時(shí)度勢 施工計劃嚴謹
韶鋼8號高爐配套的內燃式熱風(fēng)爐于2009年10月份投入生產(chǎn)運行,至2019年已運行約10年。韶鋼和國內其他鋼鐵公司配套的內燃式熱風(fēng)爐一樣,均出現火井剝落、穿洞、掉磚、風(fēng)溫低的弊端,繼1號、3號熱風(fēng)爐切割爐殼頂燃改造后投產(chǎn),4號熱風(fēng)爐運行狀態(tài)急劇下降,主要存在以下問(wèn)題:熱風(fēng)爐每次換爐,高爐均會(huì )出現風(fēng)壓高,須減風(fēng)100m3 /min 進(jìn)行過(guò)渡;送風(fēng)50分鐘后,風(fēng)溫只有1050℃,前后差值大,導致高爐送風(fēng)風(fēng)壓波動(dòng)大;燃燒器下 部隔墻穿洞導致煙氣中CO含量達14000PPm~ 20000PPm等,4號熱風(fēng)爐存在煙道系統發(fā)生鳴爆等重大安全隱患。為消除安全隱患,韶鋼同豫興公司共同交流論證對該熱風(fēng)爐結構保持原樣基礎上進(jìn)行局部?jì)?yōu)化設計修復。
針對4號熱風(fēng)爐使用情況,韶鋼有關(guān)專(zhuān)家和豫興公司反復討論論證,對火井墻材質(zhì)及結構進(jìn)行了優(yōu)化,對以標高4.677m為基準以上部位的隔墻增加厚度,變更為3層230mm厚的重質(zhì)磚,火井隔墻與蓄熱室大墻聯(lián)接的方式采用疊加式,既限制了火井隔墻的周向及內外移動(dòng),又確保了火井隔墻和蓄熱室大墻自由上下漲縮移動(dòng),確保隔墻和蓄熱室大墻一體的穩定長(cháng)壽,從而保證了熱風(fēng)爐使用效果及壽命。對于爐體一系列出入口,諸如煙氣出口、冷風(fēng)入口、下部入孔、帶點(diǎn)火孔入孔、熱風(fēng)出口、拱頂側面入孔等,均取消了原設計中手工成型的花瓣磚結構,重新優(yōu)化設計,增加了其強度。
工程施工開(kāi)始,豫興公司項目部組織施工隊伍,并和韶鋼有關(guān)部門(mén)全力結合,根據施工現場(chǎng)實(shí)際情況,尊重韶鋼專(zhuān)家經(jīng)驗建議,在保證安全、質(zhì)量、進(jìn)度的前提下,制訂了切實(shí)可行的施工網(wǎng)絡(luò )計劃,具體如下。
工期計劃按照合同工期120天進(jìn)行制訂,對施工各個(gè)階段進(jìn)行科學(xué)分解,共分如下程序:涼爐—拆除準備 —拆除—爐箅子安裝—耐材砌筑—鋼結構及爐殼恢復—烘爐準備—烘爐—投產(chǎn),實(shí)際施工工期符合制訂的工期計劃,最終工期120天,與計劃工期吻合。
精益求精 施工方案周全
豫興人在韶鋼有關(guān)專(zhuān)家的指導建議下審時(shí)度勢,對該熱風(fēng)爐采用了下列施工方案:
一是由于4號熱風(fēng)爐屬于在原結構基礎上的結構優(yōu)化大修,生產(chǎn)不能停止,必須保證安全,豫興人根據現場(chǎng)情況,利用4號熱風(fēng)爐與預熱器之間的很小空間,上下搬運施工材料。
二是從頂部及下部各開(kāi)一個(gè)大的施工孔,方便拆除人員,設備及材料進(jìn)出,從12.9m點(diǎn)火孔處開(kāi)一個(gè)出料孔,安裝排料溜槽,方便拆除下來(lái)的耐火材料排出;用吊車(chē)把一個(gè)小型挖掘機吊進(jìn)爐內,利用挖掘機進(jìn)行拆除,使拆除效率大大提高。
三是工程實(shí)施期間,根據施工網(wǎng)絡(luò )計劃,進(jìn)行分解,每班定量,必須按照制訂的工程計劃進(jìn)行,嚴格落實(shí)工程計劃,對于沒(méi)有完成計劃的,不論是主觀(guān)因素,還是客觀(guān)因素,必須限期追回,保證工期按照計劃進(jìn)行。
四是由于施工材料數量大,種類(lèi)多,生產(chǎn)周期短,業(yè)主要求嚴格,即使缺一塊磚,都會(huì )影響施工進(jìn)度。對此,項目部深入現場(chǎng),了解施工情況,及時(shí)和該公司供應部門(mén)聯(lián)系,保證施工材料不影響施工。
五是牢記質(zhì)量是工程成敗的關(guān)鍵因素,也是企業(yè)的生命的原則,豫興公司施工隊伍分白班和晚班兩班施工,項目部和施工隊伍一起上下班,緊盯每個(gè)施工過(guò)程,不定期和監理業(yè)主進(jìn)行抽檢,分段進(jìn)行聯(lián)合檢查驗收,保證施工質(zhì)量達到要求。
六是韶鋼作為鋼鐵行業(yè)龍頭企業(yè)之一,安全第一是根本,其對施工安全要求非??量?。豫興人雖然有著(zhù)豐富的施工實(shí)踐和經(jīng)驗,但初次在韶鋼施工也不習慣。然而,豫興公司董事長(cháng)劉世聚認為:用戶(hù)施工安全要求嚴格,雖然對工程施工造成一些影響,但對豫興人來(lái)說(shuō),既是挑戰,也是機遇。豫興人必須以此為契機,加強管理,使施工技術(shù)和管理手段更上一層樓。對此,劉世聚要求 每個(gè)班組在施工前必須召開(kāi)班前會(huì )議,傳達本班施工要求,安全要求,質(zhì)量要求,堅決貫徹韶鋼安全“十大禁令”,杜絕違章出現。通過(guò)一段時(shí)間安全施工實(shí)踐,豫興人完全適應了韶鋼施工安全要求,從開(kāi)始施工違章大戶(hù),到基本沒(méi)有違章,現場(chǎng)施工安全監督員工作精益求精,一絲不茍。其敬業(yè)精神受到了業(yè)主及監理的多次表?yè)P。經(jīng)過(guò)95天的施工,該熱風(fēng)爐砌筑工程圓滿(mǎn)結束,最終現場(chǎng)安全事故為零。
集思廣益 改造效果彰顯
韶鋼8號3200m3高爐配套的4座傳統內燃式熱風(fēng)爐需要大修改造的原因,主要是頻繁出現火井及隔墻周向垮塌、穿洞、氣流短路及燃燒器頻繁被垮塌脫落物砸壞,從而出現廢氣中一氧化碳含量超高并致使熱風(fēng)爐壽命短、風(fēng)溫低、耗能高影響產(chǎn)能等弊端。為了根治這種內燃式熱風(fēng)爐結構缺陷造成的諸多弊端,豫興公司結合富有經(jīng)驗的韶鋼各部門(mén)專(zhuān)家建議,共同商議確定改造方案。由于2號、4號熱風(fēng)爐使用狀態(tài)良好,1號、3號熱風(fēng)爐的改造是重點(diǎn),豫興自2019年開(kāi)始分別對8號高爐的1號、3號熱風(fēng)爐爐殼通過(guò)切割改造為豫興懸鏈線(xiàn)頂燃式熱風(fēng)爐,內部火井及隔墻全部拆除,優(yōu)化設計加固,確?;鹁案魤Ψ€定長(cháng)壽,燃燒器優(yōu)化設計為環(huán)形交錯上噴旋流渦流混合燃燒的低氮燃燒技術(shù),格子磚由原來(lái)的孔徑為40毫米、換熱面積為41㎡的7孔徑格子磚優(yōu)化設 計為換熱面積為55.69㎡的19孔25毫米孔孔互通格子磚,蓄熱換熱能力提高了35.8%。當3號內燃改造過(guò)程進(jìn)入倒計時(shí),尚未做改造計劃的4號熱風(fēng)爐火井隔墻結構又突發(fā)穿洞損壞,2號熱風(fēng)爐也逐漸暴露出火井結構損壞端倪,突發(fā)事件打亂了內燃改頂燃的計劃。為了緊急搶修,減小影響,韶鋼專(zhuān)家確定連同2號熱風(fēng)爐一同進(jìn)行保持內燃模式和內燃火井結構不變的局部?jì)?yōu)化設計大修搶修。2號和4號熱風(fēng)爐保持了7孔格子磚結構和換熱蓄熱能力,保持了原來(lái)的底部燃燒方式和原燃燒器結構,僅對火井、隔墻以及隔墻與蓄熱室大墻的聯(lián)接結構進(jìn)行優(yōu)化設計,原結構和優(yōu)化結構相結合實(shí)施大修。目前,1號、3號、4號熱風(fēng)爐經(jīng)過(guò)內燃改造為頂燃和4號內燃優(yōu)化結構改造已經(jīng)投產(chǎn)應用,改造后的風(fēng)溫穩定在 1200℃以上。

圖為韶鋼8號3200m3容積高爐4號熱風(fēng)爐2021年12月16日大修后烘爐點(diǎn)火一次成功。
目前,除了韶鋼8號高爐1號、3號、4號熱風(fēng)爐的大修改造工程順利完成之外,2號熱風(fēng)爐的改造工作正緊鑼密鼓進(jìn)行中。劉世聚董事長(cháng)信心滿(mǎn)滿(mǎn)地認為,這4座熱風(fēng)爐綜合優(yōu)化設計大修改造工作全部完成后,大修前那種常態(tài)化頻繁損壞、剝落、穿洞的火井及隔墻結構狀況被徹底根治,大修后的熱風(fēng)爐全新結構可以在穩定高風(fēng)溫情況下使用20年。