大型高炉热风总管抢修及修复技术
高炉热风总管是向高炉提供较大压力(设计能力0.5Mpa)、高温度的热态空气(高至1250℃-1310℃),提供高炉持续生产的动力,其重要性不言而喻。由于需要在不同状态下工作,保证其管道体系不发生变形,进而产生破坏一直是各钢厂重点关注的问题。事实上,各钢厂在生产过程中,热风管道发生问题比较频繁,有的甚至是发生了重大事故,这些问题、事故产生的后果严重,处理难度、危险性较大,笔者经历了较多高炉的施工,并参与了其中部分钢厂热风总管事故的修复与抢修工作,现结合某厂高炉热风总管发生事故后的抢修及修复典型实践就此进行讨论。 1 概述
某厂2021年底建设投产了一座特大型高炉,该高炉设计年产生铁480万吨。其热风炉系统设计地得式热风炉(PW-DME)4座,其中1座为后期预留。地得式(PW-DME)热风炉的特点是将蓄热室和燃烧室拱顶直接相连成整体,通过设在燃烧室底部的液压垫,保证燃烧室随蓄热室同步上下位移,结构稳定可靠。 2 热风总管爆炸事故抢修与修复
2.1 热风总管事故情况 2021年2月11日晨7:39分许,由于管道拉杆在使用过程中发生断裂,管系破坏,煤气倒灌入总管,进而发生爆炸事故,造成热风总管发生严重破坏,波纹管完全损坏,拉杆断裂,部分总管扭曲、断裂,端部封头炸飞,将冷风总管处管道、冷风放散消音器等砸坏。
2.2 管道爆炸事故抢修及修复 爆炸事故发生后,经紧急讨论,决定事故处理过程分为两个阶段:第一阶段:将已破坏管道抢修,满足短期内恢复高炉简易生产要求。第二阶段:在相关设备、耐材、现场施工准备完毕后,完全修复整个系统。
2.2.1 一阶段抢修 将热风炉热风管道及冷风管道需要恢复部分
划分为四个区域,同时进行修复作业,各区域的主要作业内容见表1。 1区管道从两端波纹补偿器处断裂,掉落于出铁场厂房边,压于其下的除尘管道上,将管段破坏性拆除后安装新管道,不原样恢复耐材,对管道内部喷涂处理。
2区管道与1区管道已发生错位,对管时利用新制作的同管径管道,切成若干小块,在两根管道端部进行焊接。内外焊缝焊接完成后,其外部采用包带及加筋进行加强。
热风总管及热风支管的波纹管均有不同程度的损伤,设置包带进行包覆,在周圈加强处理,焊接完成后进行压浆。
掉在地上的封头,清理修复后与管道焊接,焊后采用横向加筋对其焊缝加强,然后在管内进行喷涂作业。
整个事故抢修在春节期间,耗时229小时24分,于2021年2月20日14:03恢复送风,送风后措施得当,用了5天多时间处理完毕,没有发生炉内无法处理而大修高炉这一极端不利的情况,为后续有计划的停炉休风处理奠定了良好的基础。
2.2.2 二阶段修复 抢修完成后的高炉,经过一个月左右低负荷生产,盘活了炉缸,进行了有计划的准备后,于2021年3月20日休风焖炉,开始二阶段修复。
2.2.2.1 基本方案 分成三个作业区,分别采取不同的施工措施进行修复,以最大限度缩短工期:
①厂房内至厂房外固定支架段(A区):拆除时采用汽车吊直接吊离,安装时搭设钢结构立柱,设置滑移梁,在滑移梁上铺设钢轨,逐段推移就位。
休风前在出铁场外增加临时固定支架一个,再加风口平台上支架组成支撑体系,安装滑移设施。
休风后在管道外部,按照原管道喷涂设置的涨缝位置将管道切割成段。利用500吨吊车吊至地面运走。
新管道分成三段在外部场地上拼装,除接口焊接处合门的耐材外,喷涂、砌筑完毕,前两段用500吨汽车吊吊至推移平台上,用推移千
斤顶推移至设计位置,最后一段吊车直接吊至设计位置后进行拼装、焊接、安装拉杆,施工接口处耐材。
②热风炉与出铁场间段(B区):拆除安装均采用两台500吨汽车吊抬吊(新管道除接口处,耐材在地面施工完毕,管道连接后施工接口处耐材)。
③热风炉本体段(C区):旧管道拆除采用两台500吨汽车吊分段拆除。新管道安装采用整体推移法,即在休风前搭设拼装滑移支架及平台,在滑移轨道上将热风管道完成安装及所有介质管道、平台安装,并完成除接口处外的耐材施工。休风拆除旧临时管道,处理平台后用千斤顶同步顶推至设计位置就位,与其他段热风总管及介质管道连接,施工接口处耐材。
2.2.2.2 液压顶推工艺 液压爬行器顶推工作原理见图1。 对顶推过程中滑移台架变形进行控制,采用九点顶推方式,经过计算,变形最大量仅0.67mm,完全满足要求热风管道耐材的间隙要求,计算结果见图2。
C区于2021年3月22日9:00至2021年3月22日11:30两个半小时内完成管道的推移,A区于2021年3月22日15:00至2021年3月22日22:00完成管道推移,其对口精度,变形完全满足控制要求,顶推作业见下图所示(左为A区管道,右为C区管道)。 整个热风总管自2021年3月20日8:00休风开始修复施工,2021年3月25日20:00恢复送风,共耗时132小时内完成了整个热风总管的修复施工。送风后很快达到了事故前生产水平。 3 管道耐材坍塌事故抢修
3.1 2021年来热风管耐材塌落情况 2021年10月17日至12月3日,高炉在运行过程中,多次在送风支管处发现耐材,其中大部分为轻质砖,砖均已吹蚀,形状不规则。发现送风支管处出现耐材后,对整个管系管壳温度进行了检测,温度没有偏高部位,对部分部位钻孔检查,也未发现有重质砖掉落情况,判断是爆炸处理期间无法进入人员检查的围管内残留有爆炸飞进的耐材,因此除对管道外表温度进