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摘要 ：大型高炉热风系统由于在高温高压条件下运 行，在总管、热风出口等位置，由于没有及时掌握耐材松 动、耐材烧损等情况，从而增加安全风险事故发生率，如 钢壳烧穿等安全事故，严重威胁到设备、人员安全。单一 传统的修复维护方法无法全面消除热风系统安全隐患， 这 就需要采取热风系统修复维护综合处理技术， 及时发现问 题、及时解决问题，降低热风系统运维成本，保障生产安 全。基于此，本文重点探究大型高炉热风系统修复维护综 合处理技术。
关键词 ：大型高炉,热风系统,维修维护,综合处理
高炉中热风系统是非常重要的关键设备，主要包括 总管、热风出口等部位，考虑到长期运行中耐材会出现松 动、烧损等问题，如果不及时掌握情况，可能会造成钢壳 烧穿等安全事故，严重影响正常生产和工作人员生命安 全。特别是热风总管一旦出现故障问题，可能随时造成高 炉紧急休风，而抢修则需要降温、升温等处理环节，延长 了停产时间，给企业造成巨大损失，影响高炉长期稳定运 行。考虑到高炉热风系统较为特殊、运行环境复杂，这就 需要第一时间找出风险隐患所在，及时消除故障、恢复正 常生产，提高热风系统的修复维护效率，最大程度上降低 热风系统隐患对正常生产的影响。
1 高炉热风系统设备修复维护技术分析
1.1 热风总管修复
在前期准备工作中，搭建热风总管检修平台(两侧均 要搭建)，制作浇筑内模，平台尺寸根据总管周围预留空 间确定，要求热风总管与平台之间保持 10cm 的间距。在 具体实施中，需要在高炉休风后，进行热风总管“开天窗” 切割施工，内模浇筑分 3 段进行，相贯线分为 2 段，预留 10cm、20cm、30cm 以备后续调节， 内模加支撑，导入内模 后进行焊接连接，在热风管道内分段放入锚固件，采用纵 横焊接方式固定， 以上作业流程完毕且质量检查无误后即 可焊接。通过开天窗、分段支模(钢模)、浇筑等方法，可 以快速修复热风总管。该方法修复效果较为理想，可以将 热风总管温度场控制在250℃以内。
1.2 波纹管修复
波纹管修复可以分为两种方案。
第一种方案，准备 1 个抱箍、浇筑内模(钢模)，对波 纹管“开天窗”割除处理并抱箍，清除浇筑料，将波纹管 割除以及清除两层轻质隔热砖，留下工作砖。完成初步清 理后即可安装内模并浇筑， 将波纹管安放到指定位置并焊 接、注浆， 抱箍部位保证浇筑紧密， 回装抱箍天窗并焊接， 焊接外部增设“7”字板。之后再进行内部清根焊接，完成 整个修复过程。最后对焊接部位采用无损探伤检测质量是 否达标， 达到质量验收标准代表修复完成。
第二种方案，第一种方案实施较为繁琐，针对波纹管 破损不严重的情况可采用快速修复方法。准备 1 个抱箍， 切除原波纹管抱箍和灌浆料，安装新抱箍并在上方预留 天窗，在天窗口部位进行浇筑，完成浇筑后焊接天窗并浇 筑，焊缝外部增设“7”字板。该方法可在 1 天时间内完成 修复施工。
通过采用以上两种修复方法均可以起到良好的效果， 将波纹管温度控制在200℃左右。
1.3 大墙砖早期松动维护
早期大墙砖松动维护工作需要晾炉处理，施工周期较 长，大概需要 10 天以上，维修成本高、施工量大、材料消 耗多，在晾炉、维护过程中存在一定的风险隐患。因此， 可以采用陶瓷焊补技术对大墙砖早期松动问题进行修复。 陶瓷焊补技术在工业炉窑生产修复中应用十分广泛， 可实 现耐火砖热态修复，焊补部位状态与陶瓷毛坯类似。作为 一种全新工业炉窑修复技术，主要应用于耐火砖熔损修 复，工作原理类似电焊，使用补体焊住母体，从而起到耐 火砖的补强作用，延长热风系统使用寿命。该技术无需晾 炉即可完成修复施工，施工效率高，一般在 10h 内即可完 成补焊作业，可在更换热风阀的同时进行波纹管焊接。具 有修复工作量少、成本低等优势，修复效果十分明显，可 有效降低热风出口温度。
2 高炉热风系统优化改造措施
2.1 格子砖改为硅砖
目前，大部分企业高炉采用除尘布袋进行煤气除尘， 高炉煤气温度在 80℃~ 100℃之间，并直接进入到除尘布 袋中。由于高炉顶部温度高，再加上粉尘检测方式、布袋 质量等因素限制，导致煤气中的烟尘含量过高。除尘后的煤气中含有粉尘微小颗粒， 通过溶解携带的方式进入煤气 管网内部，此类微小粉尘在高温区水蒸气作用下，会变成 黏性粉尘，在高温区附着并固化。钢铁厂高炉热风炉作为 煤气净化的第一道工序，与煤气管网间距较小，高温煤气 在一定时间内温度较高，无法冷却沉淀，导致黏性粉尘在 终端持续堆积，造成格子砖表面灰尘聚集量不断增多，严 重影响风温提升以及蓄热性能， 降低热风系统运行指标。
将格子砖替换为硅砖可在一定程度上解决这一问题。 硅砖具有良好的高温指标，温度负荷量可达 1630℃、抗蠕 变温度可达 1500℃, 具有热容小、抗热性强、抗震性好、 成本低廉、偏酸性、与粉尘不黏连等优势。近些年，硅砖 在热风系统中的应用十分广泛，相关技术也愈加成熟。通 过研究热风系统格子砖上粉尘黏连情况，考虑是否有必 要更换硅砖。热风系统可选用耐热材料包括黏土砖、高铝 砖、硅砖等，这些耐火砖可减少粉尘黏连导致重力增加造 成破坏，提升了热应力和储热能力，有效保障空气温度稳 定性。
使用硅砖应掌握其注意事项，硅砖在热风炉内干燥 时，应保持 300℃、700℃两个等级的恒温，否则可能会 造成硅砖晶格转变因过热出现开裂问题。在温度提升到 800℃后即可快速升温，停机后降温速度不宜过快。结合红 外监测系统，在系统内部温度超过 800℃时自动发出警报。 如果停机冷却时间较为充裕， 可让热风系统自行冷却。
2.2 板式预热器技术
大部分企业高炉加热器都是采用管式热交换器，将高 温烟气排放到烟囱当中， 炉内烟气温度可达300℃~400℃, 经过热交换器排放到空气中，在高温烟气作用下可燃气体 温度可升到 130℃以上，从而起到提升风温的作用。热交换 器的主要加热设备是热管，热管底部负责吸收热烟气的热 量，并将其转化为热蒸汽，热管顶部生成热放电，从而实 现烟气热量转化为空气热量的目标，空气温度可从炉内常 温快速升高到 180℃。可见，应用加热器有助于快速提高风 温，在实际应用中取得了不错的效果。
但随着系统持续运行，会导致热管加热器机翼处凝 固量增加，并且无法快速消除、持续累积，影响导热效 果。在可燃空气温度达到 100℃时，空气温度只能上升到 50℃~ 80℃。虽然在热风系统每次维护当中都有专人负 责清理加热器，但也只能清理加热器进出口部分，其内部 所黏连的粉尘无法清理，后续应用会持续堆积，严重影响 加热器双加热效果。板式预热器作为一种新型高效换热 器，采用波纹状金属片叠装而成，各个板片间堆叠并形成 薄矩形通道，通过板片实现热量交换和传递。作为“汽—液”“液—液”热交换的理想设施，具有换热效率高、热损 小、结构集成度高、占地面积小、使用寿命长等特点。在 相同生产环境下，其导热系数相比管式换热器高 3 倍以 上，热回收率可达 90% 以上。应用板式换热器，气体温度 可从炉内正常温度提升到200℃以上，风温可提升 40℃以 上，使用效果明显。
2.3 热风系统自动烧炉技术
2.3.1 高炉热风系统运行状态在线监测
由于热风系统在高温高压环境下运行，可能会产生热 风出口大墙砖顶部管道砖脱落、组合砖脱落问题，同时可 包括热风总管、顶部耐火砖因热风阀泄露侵蚀脱落问题。 为了能够及时掌握热风系统运行情况， 建立热风系统运行 状态在线监测平台十分必要。
以红外成像技术为基础，完善红外成像监测制度，根 据红外探测仪分析热风系统内部状况， 做到及时发现问题 及时解决问题。应用红外探测设备应结合高炉生产工艺 以及送风特性，对容易出现劣化、故障的部位进行重点监 测，建立网格化、高密度的监测体系，定时向控制中心传 递设备运行周报，以便运维人员分析热风系统运行状态， 掌握热风系统内部环境变化趋势，对隐藏风险、隐藏故障 作出精准判断，第一时间采取有效措施展开处理。生产技 术人员每个班次均要记录监控信息，并生成日报、周报、 年报。
2.3.2 自动烧炉系统
自动烧炉系统也被称为自动窑，是根据生产环境要求 采用控制设备来调节实际燃烧参数， 主要设备包括自动控 制气体调节阀、点火空气调节阀，调节阀可以让热风系统 的气体流量、空气流量保持标准状态，提高系统的燃烧效 率，拱顶温度在短时间即可达到标准值。通过系统自动控 制拱门温度，根据炉燃烧时间将废气温度提升到所需阈 值。自动烧炉系统可保持气流处于最佳比例，提升系统整 体燃烧效率，减少人为因素影响产生的温度波动，燃烧时 间可有效缩短， 提升炉内热容量和风温。
目前高炉应用自动燃烧技术较为广泛，但依然有部分 企业依然采用人工调控燃烧参数。因此可针对高炉生产参 数与要求，合理应用自动窑技术。通过自动调节阀、变频 设备配置，与相关企业合作研发控制软件，从而实现双高 炉自动加热功能。通过调节排气量、排气温度以及拱门温 度，可起到空心燃烧比调节作用，燃烧中根据气体变化量 调节可燃空气参数，时刻保持最佳燃烧比，在短时间内将 拱门温度提升到标准值。待到传感器检测到排气温度达到 设定标准阈值后， 启动自动热窑系统控温。
3 高炉热风系统运行维护措施
3.1 日常维护
3.1.1 热风系统设备日常维护
热风系统中绝大部分设备都处于高温、高压运行状 态，工作温度普遍在250℃以上、运行压力普遍在 0.4MPa 以上，运行工况较为恶劣，且在运行中有送风、燃烧两种 工况，运行温度、运行压力会产生周期性变化，导致热风 系统设备连接件、密封件容易产生松动、老化等问题，最 终失效。因此有必要做好热风炉设备的日常维护工作，包 括定期给运转设备更换油脂润滑、检查密封件损坏情况、 检查连接件紧固情况、各类仪表清理与校验(压力表、流 量表、温度表)。日常维护检查后，需要记录工作日志，以 备后续开展运维工作提供参考。
3.1.2 钢结构、炉壳、管道、耐材日常维护
在燃烧、送风两种不同工况作用下，系统运行温度、 压力会产生周期性变化，导致热风系统钢结构、炉壳、管 道、耐材在反复作用下加速疲劳和老化， 出现开裂、泄露、 局部温度过高等情况，严重影响热风系统运行安全。对此 应做好钢结构、炉壳、管道、耐材的日常维护工作，及时 检查这些部件使用情况，一旦发现故障，如泄压等问题， 需要进行修复、更换耐材，对于损坏较为严重的部件应及 时换新。
3.2 定期维护
3.2.1 热风设备定检维护
在高炉休风期间对热风设备进行维护，包括传动部件 磨损修复以及位移量调整、检测硬密封阀门接触面、检查 和更换软密封阀门胶圈、油脂润滑运转设备更换油脂、不 具备进人条件设备进行内部检查(包括煤气换热器、预热 回收装置、空气换热器等)，做好这些设备的内部清理与 检查， 恢复其换热性能。
3.2.2 预热系统外围设备定期维护
在高炉休风定检时，对高炉中不具备在线监测的冷热 风、助燃空气、压缩空气、氧气、氮气、冷却水等介质管 道及其附属设施进行检测，针对不合格区域进行调整、补 焊、封堵、压入不定性耐材等。
3.3 热风系统检修
热风系统检修需要及时展开，定期检查油压站，判断其是否存在渗漏情况。检修过程中应判断热风系统设备是 否存在异常情况， 检测泵流量、油位、油质是否满足标准， 定期或不定期开展风机性能检查，测定轴承温度。检查螺 栓连接部位是否存在松动情况， 判断系统运行中是否有剧 烈振动。检查阀门开合情况、热风阀行程是否满足标准、 水文是否改变、牵引机是否正常运行。热风炉检测判定是 否有红热泄露。换炉时，应先开启风机，保持风机通畅， 观察风量是否有波动变化，清理平台和设备上的灰尘、沉 积物，并更换传动部位的润滑油，如果检测发现系统存在 异常情况应第一时间与管理人员沟通， 安排进一步检修工 作。助燃风机异常停风，应及时关闭高炉燃烧系统，借助 烟窗抽气 10min 以上，开启风机排气阀，确保系统内部无 过多的烟尘、温度合适， 开启风机进行深度检测。
热风炉设备故障概率较低，检修工作并不复杂，一 般都是根据运行参数进行大中修。大修周期一般是在 20 年以上，大修间隔期间可根据热风系统运行情况展开 1 次～ 2 次中修。中大修判定依据主要是根据燃烧率下降程 度，如果燃烧率下降25% 以上会严重影响进风量、温度， 此时就需要对热风炉展开大修。大修一般是更换支柱、拱 顶、阀门，如果墙体无法继续使用，则考虑将所有砖衬换 新。中修一般是更换 1/3 的墙砖、拱顶、密封橡胶圈，更 换已经损坏的阀门，处理法兰跑风情况，做好油箱内部清 洁，更换液压系统损坏部件。
4 结语
综上所述，针对大型高炉热风系统运行故障等情况， 应正确掌握热风系统故障源、损坏点，及时开展修复维护 工作。日常应结合热风系统运行表现情况，结合自动化监 测系统，贯穿热风系统运行参数波动情况，判断是否存在 隐藏故障，根据检测信息开展针对性维修，保证高炉系统 安全、稳定运行。此外，还应该借助中大修期间，对热风 系统进行优化改造，积极使用信息技术、新型设备、新型 材料， 提高热风系统整体性能。
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