卡卢金顶燃式热风炉施工技术

卡卢金顶燃式热风炉施工技术
【摘要】热风炉是高炉炼铁的主要附属设备。

卡卢金顶燃式热风炉能使煤气空气混合更充分（燃烧更完全）、与传统热风炉相比尺寸更小、风温更高、更稳，投资更低。

本文以山西海威炼铁一期炼铁工程热风炉为例，从炉壳焊接；工艺管道、设备与框架平台穿插施工，施工工艺上论述热风炉安装。

以其结构特点，说明卡卢金顶燃式热风炉主要设备热风阀安装特殊性和重要性。

【关键词】顶燃式热风炉；炉壳焊接；穿插施工；热风阀
一．前言
热风炉是高炉炼铁的主要附属设备。

卡卢金顶燃式热风炉预燃室位于拱顶的上部，预燃室里的煤气和空气（喷射式涡流）充分混合后在弧形拱顶燃烧；炉型简单，结构强度好；热风炉布置紧凑，占地小，节约钢材。

因此，卡卢金顶燃式热风炉能使煤气空气混合更充分（燃烧更完全）、与传统热风炉相比尺寸更小、风温更高、更稳，投资更低，为各钢铁厂所相继采用。

本文以山西海威钢铁公司新区一期炼铁工程卡卢金顶燃式热风炉为例，针对卡卢金顶燃式热风炉的结构特点，从炉壳焊接；工艺管道、设备与框架平台穿插施工；热风阀安装三个重要工序的施工方法，谈谈卡卢金顶燃式热风炉施工技术。

二．工程实例背景
1.山西海威钢铁公司新区一期炼铁工程1380m3高炉配置3座卡
鲁金顶燃式热风炉，两用一备。

2.卡卢金顶燃式热风炉特点
整个热风炉系统平面布置紧凑，热风炉本体区域管道、阀门集中于热风炉一侧的框架平台上，占地面积小，管道横向、竖向布置流畅、有序；换热器区域位于热风炉本体与助燃风机房、煤气外网入口之间，采用箱式整体换热器，利用烟气余热对煤气、空气双预热，提高燃烧效率，有利于能源二次利用；热风竖管布置在热风总管与热风围管之间，解决了热风总管与热风围管不在同一高度,如何过渡的问题，而且减少了盲端力以及对热风围管的推力。

混风管道由冷风管道接至热风竖管，达到调节风温目的；煤气、助燃空气进口、热风出口布置在拱顶下部，位于热风炉上部；冷风、烟道布置在热风炉下部；另外还有废风、倒流休风管道。

主要设备包括热风阀、煤气烧烧阀、空气燃烧阀、切断阀、调节阀等、波纹补偿器、换热器、助燃风机。

3.施工现场条件
热风炉系统周边施工面狭窄，主要构筑物（建筑物）有：高炉上料皮带通廊、泵房、重力除尘以及bprt，给热风炉施工带来不便。

再者热风炉、工艺管道、阀门大都处于高温、高压条件下工作，对焊接、安装质量要求较高，另外主要的阀门设备及工艺主管道在22.7米和29.2米平台上下，因此，只有采用科学合理的施工工艺流程及施工方法，才能达到降低成本、缩短工期、确保质量和安全的目的。

4.施工现场平面布置图如上图所示：
三．重要工序的施工方法
1.总体施工工艺流程
热风炉炉壳焊接、安装→热风炉本体区域平台、管道、设备穿插安装→热风竖管安装→热风总管（第二部分）安装→换热器区域管道、设备安装→助燃风机安装→热风阀安装。

2.吊装机械选用
依据施工场地、热风炉系统平面布置及结构件、单体设备重量制约与影响，选择quy100履带作为吊装主机，quy50履带吊1台25t液压吊1台作为辅吊，但要合理、有序安排施工工序（详见管道、设备、框架平台穿插施工），否则吊装主机满足不了施工需要。

3.重要工序的施工方法
（1）热风炉炉壳及刚性炉底梁的焊接
热风炉炉壳为变直径圆柱形容器，沿高度方向有平底及半球形穹顶，不同直径外壳板通过圆锥形插入件结合，炉壳直径（内径）7830mm、8270mm、9170mm、5760mm，炉顶高度41.167m，钢材采用q345c，板厚有22、25、30、36mm四种。

热风炉炉壳为工厂制作，施工现场拼装、焊接，热风炉炉壳焊接质量直接影响整个热风炉的寿命。

由于壳体焊接工程量大,质量要求高,且焊接作业为露天、高空作业,作业条件相对较差。

因此,焊接方法的选择直接影响焊缝质量。

为提高焊接质量、加快施工速度，本工程焊接选用以glh—ⅱ、ghh—ⅱ自动焊接方法为主,手工
电弧焊或co2气体保护焊方法为辅的焊接方法。

热风炉壳体立缝采用glh—ⅱ气电立焊焊接方法。

气电立焊是一种全自动控制上升系统，配用专门的药芯焊丝，以co2气体保护进行立向对接焊，焊接垂直或接近垂直位置的焊接接头，电弧轴线方向与焊缝熔深方向垂直，焊接时，在焊缝的正面采用水冷铜滑块，焊缝的背面采用水冷档排(或衬垫)，药芯焊丝送入焊件和档块形成的凹槽中，熔池四面受到约束，实现单面焊双面一次成形，焊接速度快、质量好。

炉壳横缝采用ghh—ⅱ埋弧自动焊焊接方法。

焊接顺序：先焊内侧焊缝，背面清根后，再焊外侧焊缝，2台焊机悬挂于炉壳内侧，对称、反向同时施焊。

当不适宜采用上述方法的横焊缝和立焊缝焊接时,例如在焊接高度较低或较高的炉带、炉帽、倒椎体形式部位的炉皮时，采用手工电弧焊或co2气体保护焊焊接方法。

该热风炉为刚性炉底设计，炉底封板与钢梁焊接时,钢梁上部受热而下部没被加热, 钢梁产生焊接应力,产生上翘。

因此，要合理调整安装顺序和焊接顺序。

施焊原则：先径向后环向；由中心向四周，分段、反向、对称施焊；先里后外。

焊接顺序：安装炉底梁，由炉底中心向外对称反向焊接，先焊内圈梁，后焊外圈梁→安装锚固裙座下层环形板，先焊好环形板径向连接焊缝，后焊接炉底梁下翼缘与环形板连接焊缝→安装第一带
炉壳，先焊接炉壳内侧与锚固裙座下层环形板连接焊缝，清根后，然后焊外侧→安装炉底板→按编号对号入座，板块间隙均匀，由炉底板中心沿径向，分段反方向对称施焊，然后焊接炉底板与第一带炉壳间焊缝（沿炉壳内壁，设置l50*5环形角钢，作衬垫）→最后安装锚固裙座上层环形板。

(2)管道、设备与框架平台穿插安装的施工方法
施工场地紧凑狭窄，各介质管道、阀门支撑在三个在平台上，施工顺序尤为重要，本工程采用钢结构结构施工与工艺管道、阀门安装穿插进行的施工方法。

热风炉本体施工完毕后，管道、设备与框架平台穿插施工，分四个施工阶段，第一阶段：烟道总管安装、烟道支管、冷风支管安装→框架柱第一节安装→柱间支撑→▽6.200平台→钢梯第一节安装→冷风总管、助燃空气总管安装→▽22.700平台安装→16t电葫芦安装→各检修平台安装→热风总管（第一部分）、支管安装；
第二阶段：框架柱第二节安装→29.200平台安装→钢梯第二节安装→助燃空气支管、煤气支管安装→吊车梁安装→16t桥式吊车安装→44.300屋面安装→各检修平台安装；
第三阶段：热风竖管安装→混风管道安装→倒流休风管道安装→热风总管（第二部分）安装；
第四阶段：换热器安装→换热器支架、平台安装→煤气、助燃空气、烟气管道安装→助燃风机安装→助燃空气管道安装；
本工程使用一台quy100履带吊作为吊装主机合理穿插施工，降
低了施工成本，避免了工艺管道和阀门待结构施工后安装的不便。

(3)热风阀安装方法
1）采用16t检修天车安装。

2）热风阀特点
热风阀qr746r（秦冶重工制造）由阀体、阀盖、阀板、传动装置、阀杆等部件组成，该热风阀为异形水腔全焊接结构，冷却水强制水冷，特别地阀门为单向密封，关闭时靠介质压力实现密封。

这就决定了热风阀安装方向的单一性，区别于某些两面密封热风阀安装方向（某些两面密封热风阀，阀门左装、右装均可）。

因此本工程热风阀安装方向要以承压方向安装，(与介质流向相反)如图所示：
卡卢金顶燃式热风炉的热风出口位于拱顶下部，位置较高，生产时炉子纵向热膨胀比较大，（热风出口处炉壳直径最大，温度较高，考虑炉壳径向热膨胀），因此热风阀安装有着区别与其他阀门的特殊要求。

3）热风阀安装方法
①定位热风出口中心线：热风总管施工完毕，标定热风总管中心线标高，以热风总管中心线为基准，向下15mm为热风炉热风出口中心线的标高。

②安装热风出口短节：按照标定的热风出口中心线在热风炉炉壳上开孔，安装热风出口短节，安装时，要保证短节与热风炉中心线垂直。

③安装波纹补偿器和弹簧支架、砌砖。

④安装热风阀水冷法兰、弹簧支架并砌砖。

⑤预压缩热风支管波纹补偿器：在波纹补偿器厂家指导下，对热风支管波纹补偿器进行预压缩，压缩缓慢、均匀进行，不得对内部耐火材料破坏,预压缩量不得大于20mm。

⑥连接阀体与热风出口侧水冷法兰：以热风出口中心线为基准安装热风阀，安装过程中要确保密封垫和耐火材料不被破坏，阀门安装好后，松开热风出口侧弹簧支架的锁紧螺母，间隙增大量≤30mm,热风阀处于关闭状态。

⑦热风炉烘炉：随着烘炉的进行，炉壳温度升高，热风出口逐渐上涨，烘炉期间，要每天观察热风出口中心线与热风总管三岔口中心线的高差，当热风出口中心线与热风总管三岔口中心线的高差为0时，连接另一侧法兰。

⑧完成热风阀安装：松开热风支管补偿器，解除预压缩状态，均匀拧紧补偿器侧法兰，松开热风支管补偿器下弹簧支架的锁紧螺母，间隙增大量≤15mm，完成热风阀安装。

四、结束语
本文结合卡卢金顶燃式热风炉特点，以三个重要工序的施工方法在山西海威钢铁公司新区一期炼铁工程的运用实践为例，介绍了卡卢金顶燃式热风炉的施工技术，希望对同类工程施工有所帮助。