高炉直冷管修复技术的应用

摘要：新钢10号高炉四缸冷却壁直冷管破损后，通过采用冷却壁穿管修复技术，并加装流量调节阀，取得明显成效。

　　关键词：高炉 冷却壁 炉缸

　　1 概述

　　新钢10#高炉本体采用最新的砖壁合一技术，高热负荷区域采用3段铜冷却壁，取消凸台，共设置15段冷却壁，风口大套无水冷，见表1。

　　新钢10号高炉(2500m3)2009年11月9日16：18点火，第九天利用系数达到2.017t/m3.d，实现了安全开炉、快速达产。然而，2011年6月10日首先发现123#直冷管破损，10月11日继而76#直冷管破损，2012年1月24日56#直冷管破损，8月31日88#直冷管破损，11月24日174#直冷管破损，25日69#、85#、84#直冷管集中破损，27日98#直冷管破损，2013年1月8日77#、83#直冷管破损。

　　新钢10号高炉四缸冷却壁直冷管破损后，2012年通过采用”U”型透明管检漏、冷却壁穿管修复技术后取得明显成效。

　　2 炉缸直冷管损坏的影响

　　冷却壁直冷管持续破损，部分转工业水冷却，不但因水压低水质差冷却强度不够效果差，冷却壁的水温差会逐渐增大，热流强度和热负荷也随之增大，造成结渣皮薄且频繁脱落，这样炉型不规整导致边缘气流不稳定，平均煤气利用率波动大。而且如果还不及时处理，将会造成与之相联的上下冷却壁逐步损坏，并蔓延至周边相邻冷却壁，严重时造成冷却壁系统失效，而且长期大量冷却水进入炉缸侵泡炭砖，影响高炉生产稳定、长寿。

　　3 采取的措施

　　3.1 垂直三通

　　考虑到制作和安装方便，三通避免转折设计成垂直状，根据第四段采用光面球墨铸铁冷却壁冷却管内径¢76mm的特点，垂直三通设计为外径为¢76mm，壁厚6mm，长度40mm无缝钢管,其一端焊接在法兰上，以便与密封罩法兰螺栓固定联接;另一端焊接外径¢50mm，壁厚5mm，长度20mm无缝钢管，顶端攻丝后安装活接，穿管后活接利于方便快捷转接金属软管通软水之用;在主通侧面下方20mm处焊接外径¢40mm，壁厚5mm，长度20 mm的无缝钢管，其顶端攻丝后安装等径活接，以便穿管后灌浆之用。垂直三通示意图见1。

　　3.2 金属波纹管

　　采用外径¢50mm，内径¢32mm，壁厚1mm的不锈钢质金属波纹管，波纹管不但表面呈“S”型，增加了传热面积，而且柔韧性好，在冷却管内可以转换方向，便于操作。为了防止金属波纹管在冷却管与接头脱落，设计了与波纹管相适应的内径¢32mm，外径¢60mm的170°弧度的不锈钢卡环(见图3)，穿管后用卡环卡住波纹管凹处，固定于密封罩法兰处(见图2)。

　　3.3 马耳

　　冷却壁直冷管破损后，往往因通工业水结垢造成内壁凸凹不平，热应力造成直冷管破损面变形，这些使直冷管内型不规整而弯曲，如果波纹管穿这些地方时就会卡在这，它不能自己弯过去继续向前，穿管难以实现。将若干个马耳(见图4)互相联接，两边各拴根细钢丝绳，拉力大，把波纹管装进去，等于外面加一个装置(见图5)，通过这个铁蜈蚣，控制拉线迫使波纹管转弯，这样波纹管就可以在冷却管内行走自如。

　　3.4 流量调节阀

　　据资料介绍在 Cv =0.01以下时，它只是作为一个容量指标，具有参考意义而已。实际流通能力应根据经验确定。随着流通能力减小，阀门的可调比将下降。但最少也能保证10:l到15:1之间，如果可调比再小，就难以进行流量的调节。阀门在串联使用时，随着开度变化，阀前后压差也有变化，因此使阀门的工作特性曲线偏离理想特性。如果管路阻力大，直线性会变成快开特性 ，而丧失调节能力。等百分比特性将变成直线特性。小流量情况下，由于很少有管路阻力，上述特性畸变就不大了，对等百分比特性，实际上也就没有必要。从制造的角度来说， Cv =0.05以下时，也不可能再产生等百分比的侧面形状。因此，对小流量阀主要的问题是如何将流量控制在所需要的范围之内。

　　为了使管路平衡调节更方便，更精确，在并联水管上增设流量调节阀(见图6、7)，把系统平衡调节变为简单的流量分配，有效的解决管路的水力平衡失调。选用介质温度：0-150℃;工作温度：150℃;工作压力：1.6MPa;工作压差：20-600kPa;流量精度：5%。流量控制阀的材质与寿命：阀体—优质灰铸铁

　　内件—黄铜、不锈钢，弹簧—不锈钢，膜片—三元乙丙的球阀。

　　实际操作中，保证炉缸四段热负荷46000kJ/(m2·h),将调节阀开至3/4位，这样不会造成整个系统波动。

　　4 穿管技术实施

　　(1)清理冷却壁管路

　　高炉休风后先用气焊割除待修复管路上、下方法兰螺栓，再用手摇式管路疏通机反复清理冷却管内的沉积瓦斯灰及工业水结垢物，然后通高压水冲洗，最后用内窥检查管道内壁有无杂物。

　　(2)冷却壁穿管

　　将系好钢丝的管道疏通机软轴从上方管口放入，通过管道从下方管口引出绳索，固定钢丝后解联疏通机软轴并抽出软轴，用绳索直接连接固定好金属波纹管的细钢绳，并从上方管口逐段放钢绳，下方轻轻牵引绳索。将金属软管从上方管口放入，从上到下牵引，直至DN32mm金属波纹管从下方管口出来约600mm左右，安装上、下管口卡座法兰，要求法兰内金属垫片安装到位。

　　卡座安装完毕后，配管将多余金属软管切除，再用打磨机打磨割口，使割口平整。再用卡环将软管卡住后装配卡座，必须将卡座活接拧紧，将金属软管凸起的波纹压平整。然后卸开卡座活接加入密封垫重新拧紧。

　　进、回管接头压浆短管上装好球阀，打开下部供水阀，上部排尽空气后关闭排气阀，打开回水阀观察有无外泄，然后再关闭上下供回水阀，观察该管压力表是否有压降，无压降则穿管成功。

　　(3)灌浆。从进水管的压浆管向金属波纹管和原破损冷却管之间灌入CB–XT无水炭素压入泥浆，确保泥浆充分填满缝隙。

　　5 效果

　　10号高炉经过直冷管穿管技术修复成功后，效果非常明显，已达到破损管再恢复利用，保证了冷却管缓解破损速度，使周围的冷却管得到保护，延长了冷却壁寿命，使高炉稳定顺行得到了保证，穿管后的冷却壁使用寿命延长，减少维修费用，减少休风时间，经济效益明显。增加流量调节阀前后水量和水压的变化情况见表2。

　　6 结语

　　新钢10号高炉四缸冷却壁直冷管破损后，通过采用冷却壁穿管修复技术，并加装流量调节阀，取得明显成效