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我国焦炉热修喷补技术的应用和进展透视

我国焦炉热修喷补技术的应用和进展透视

2017/11/02 14:40
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我国焦炉热修喷补技术的应用和进展透视

化工百科999资讯 2017-10-31

砌筑质量是焦炉长寿的基础,热修维护是焦炉长寿的保证,半干法补炉技术将会得到推广应用,并在焦炉喷补技术中占主导地位,要随时检查炉体情况,焦炉热修喷补维护要变被动维修为主动维修。

焦炉是一种投资大、结构复杂的热工炉窑,要求一代炉龄一般在30年以上。由于焦炉的生产受多种因素的制约,我国上世纪六七十年代修建的焦炉一代炉龄大多在 25年以下,只有少数钢铁企业的焦炉寿命达到了30年。目前,这些焦炉经过大修后,其二代炉龄已进入维护期或衰老期。这些焦炉一般都是炭化室4.3米高的 炉子,大约有70余座,焦炭年产量达2800万吨,占年产焦炭总量的七分之一以上。我们应当加强对这些焦炉的热修维护,以适应炼铁技术发展的需 要。这些焦炉至少还要服务10至20年时间。

应重视焦炉热修喷补技术的作用

自上世纪80年代宝钢引进6米焦炉以来,目前正在服役的6米焦炉近60余座,大多炉龄在10年以上。此外,还有在建大中型机焦炉近70座,年产能 为3000余万吨;拟建焦炉55座,年产能约为2700万吨。采取先进的焦炉热修长寿技术,对这些焦炉实施有效的维护检修,显得尤为迫切。

在焦炉炉体热修维护技术上,不少钢铁企业经过探索,先后开发了干法喷补、湿法喷补、火焰焊补和半干法喷补等方法,通过技术创新,有效地遏制了焦炉老化的局面,延长了炉体寿命。

由于在焦炉装煤、出焦时,受冷热急变温度的冲击和推焦时推焦杆的磨擦,以及焦炭的挤压,焦炉炭化室砌体会受到推焦的机械力、炉温周期性剧烈变化所产生的应 力、高温下的硅砖与外界介质发生化学反应等正常或非正常因素的影响,在部分砌体特别是炭化室的炉头部位出现剥落、破裂、凹陷、缺角等缺陷。这种不可避免的 变化,从焦炉投产出焦就开始,而且损坏程度随着炉龄的增长而加剧,如果维护适当,就可延缓损坏的速度。在一般情况下,当炉龄达10年以上时,炉墙砖表面将 产生变质层,而且随着炉龄的增长,变质剥蚀程度加深并带来砖墙的严重损坏。炉墙的损坏大多是从炉头开始,之后向中间推移。为了使焦炉稳产长寿,对焦炉炉头 部分进行预防性喷补是十分必要的。如果焦炉先天性砌筑质量是焦炉长寿的基础,后天热修维护则是焦炉长寿的保证,它可以保证炉体各部分砌体的严密性。

焦炉砌体损坏的特殊性和维修的复杂性,给炼焦工作者提出了热修维护技术的新课题,迫使我们不断开发采用新技术,摸索喷补规律,以减缓炉体衰老速度,延长焦炉寿命。

焦炉常用热修维护方法对比分析

炼焦炉的热修技术是在护炉操作的实践中不断摸索和发展的。从上世纪50年代末开始采用前苏联的干法喷补技术,到70年代的湿法喷补技术、80年代的火 焰焊补技术,再到90年代的半干法补炉技术,有关单位和企业博采众长,使护炉技术在不断发展中进步,有效地维护了焦炉炉体的完整性。下面,笔者对焦炉 常用热修维护方法进行一下对比分析:

―― 干法喷补技术。此方法的机理是利用喷补料与炉墙砖相似的性能,在高温下将二者黏结在一起。它用压缩空气将耐火泥送至喷嘴,在混合器内与黏结剂混匀后喷涂在炉墙上。此技术由于喷嘴易堵塞、挂料时间短、灰料浪费大而停用。

―― 湿法喷补技术。湿法喷补是将喷补料与结合剂配制成浆进行喷补,常用的结合剂是磷酸和水玻璃,主要是利用结合剂在高温下有较强的黏结性的特点,将耐火泥黏附 在炉墙表面。该技术具有操作简单、补炉快捷的特点,至今仍在不少焦化厂使用。该技术主要有两个缺点:一是硅砖的热稳定性差,当常温含水量高达40%至 50%的灰浆喷在1100℃高温的墙面上时,墙面急剧冷却,会产生肉眼看不到的龟裂,时间一长,损坏就暴露出来;二是黏结力低,挂料时间只有6至9个月。 随着先进补炉技术的出现,这种方法被淘汰已是大势所趋。

――火焰焊补技术。火焰焊补技术是上世纪70年代在上出现的先进补炉 技术,只有几家焦化企业引进了日本的这一技术。该技术的补炉机理是利用丙烷和氧气燃烧产生的高温火焰,将耐火粉料熔融,然后吹附到炉墙上。该技术装置 由控制箱、焊枪、空气锤等组成,使用介质有丙烷、氧气、压缩空气、冷却水等,喷补能力为50kg/h耐火料。

本钢、武钢等企业在氧气、丙烷和喷补料、喷嘴与墙面的距离、角度及移动速度等方面,进行了积极探索,分析了火焰焊补的质量与粉料的熔融性的关系。实践证 明,从分析焊补火焰中喷补料的熔融过程看,粉料粒子在离喷嘴200mm开始熔融,大于300mm后粒子便开始凝固,也就是说在200至300mm间,粉料 粒子牌熔融状态。因此,喷嘴与墙面的距离保持在200至300mm,可获得焊补效果。否则,喷补料在固态或半熔融态喷上去,易产生气孔,焊层疏 松。火焰束应垂直于墙面,喷嘴移动速度适宜,并根据粉料的堆积厚薄、墙面损伤状况而随时调整,以防止空料、偏料和落料。

焦炉火焰焊补技术是湿法补炉技术的一次飞跃,特别适合炉墙裂纹及小于10mm裂缝的焊补,在一定程度上遏制了炉墙裂纹的扩大和剥蚀深度和加剧。该技术的缺 点是:有关设备庞大笨重、管线复杂、对燃烧介质要求高、涉及人员多、焊补速度慢,且只适用于轻度剥蚀墙面的焊补。对于20年以上炉龄的大面积深度剥蚀,我 们只有使用湿法或半干法补炉技术。

―― 半干法喷补技术。半干法喷补技术是一种现代化的喷补技术,其喷补料含水只有12%,对炉墙不产生副作用。该技术以其独特的优点,引起焦化行业的重视。酒 钢、武钢均引进了半干法喷补设备,收到显著的炉墙喷补效果。半干法喷补技术的原理是:干粉料和液态黏结剂在喷管内各行其道,在喷出之前的掺混器内混匀并从 喷嘴喷出,水量在10%至12%之间任意调节,其主体设备为转盘喷补机,喷补能力为450至900kg/h,喷补用水靠针式阀调节,粉料在掺混器中与 水混合。

在引进、消化、吸收的基础上,武钢、酒钢等企业相继研制成功了半干法补炉设备,完全掌握了这套补炉技术,总结摸索出了一套独特的操作要领和技术关键。其主 要内容是:摸清了水量、料量的关系,及时调节和把握好喷嘴与墙面的距离,距离大于300mm,距离过小会增加反弹量;要密切观察混合料干稀程度,及时调节 水量,水量大时会使粉料自墙面下淌,水量小时会使黏结力下降;喷补时在剥蚀处下部由下而上,当堆积到一定高度而又未凝固时,用铲子刮平。目前,大约有 近30家焦化厂采用了半干法补炉技术。采用该技术喷补过的焦炉墙面平整,无明显磨蚀,与旧墙接茬处接合良好,新墙与旧墙表面温度一致,肉眼观察无明显区 别,用钢钎敲击喷补面不掉料。

半干法补炉技术具有较高的技术含量,设备少、体积小、易于移动、操作简单,对介质无过高要求、喷补速度快、附着率高,对于剥蚀面积1平方米、深度达50毫米的墙面,只需20余分钟即可喷补好。这一补炉技术将会得到推广应用,并在焦炉喷补技术中占主导地位。

应积极推广成熟有效的喷补技术

焦炉长寿技术是一项系统工程,它涉及到先天的焦炉用砖、炉体砌筑及烘炉质量,后天的热工制度、生产操作及炉体维护,而热修维护是重要的环节,它可以弥补先 天性的缺陷和后天的不足。炉体状况处于良好状态与否,是衡量焦炉是否完好的重要标志,而对焦炉采取科学合理的热修技术,保证砌体完整严密,是延长焦炉使用 寿命的关键。

在焦炉的热修维护技术上,走过了一条由简陋到科学的道路。从上世纪80年代开始至今,炼焦行业协会组织了多次焦炉状况的检查评比,把炉体完好情况 作为重要检查内容,推动了焦化企业内部管理水平的提高,也使焦炉炉体热修维护工作走上了正规化、科学化、标准化的道路。攀钢、鞍钢等企业在焦炉长寿工作上 都积累了可借鉴的经验。他们根据不同炉龄焦炉的情况,实施不同的维护措施,对于后期焦炉落实特别护理方案,进行科学管理和技术攻关,稳定了焦炉生产。笔者 建议:我们在焦炉热修喷补维护工作上要主动出击,建立炉体档案,随时检查炉体情况,对轻微剥蚀就要采取对策,防患于未然,变被动维修为主动维修。各企业针 对各自焦炉生产实际情况,采用不同的喷补方法均达到了护炉目的,但目前炼焦界公认半干法喷补技术是较有效、成熟的护炉方法。不少企业也在不断提高喷补 效率,使泥料在炉墙上的挂料时间超过了12个月,并采用火焰焊补与半干法喷补相结合的方法,弥补了各类喷补方法的不足,减缓了炉体衰老。

可以说,焦炉生产已积累了有益的护炉经验,只要严格管理,利用成熟的焦炉长寿护炉技术,提高喷补效率,延长挂料时间,焦炉的寿命一定能突破40年,更好地完成焦炉生产冶金焦炭的历史任务。

 
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