煅燒爐內(nèi)加熱管支架施工技術(shù)創(chuàng)新

李京梅,胡洪亮

(山東海化集團(tuán) 濰坊慶豐設(shè)備工程有限公司,山東 濰坊 262737)

煅燒爐內(nèi)加熱管支架施工技術(shù)創(chuàng)新

李京梅,胡洪亮

(山東?；瘓F(tuán) 濰坊慶豐設(shè)備工程有限公司,山東 濰坊 262737)

重灰煅燒爐使用過程中發(fā)現(xiàn)因純堿結(jié)晶后水分大,對(duì)煅燒爐內(nèi)蒸汽加熱管頭部支架銹蝕嚴(yán)重,加熱管支架腐蝕壞后,因加熱管脫離約束而影響使用。因此,選用何種材料與采用何種工藝施工,是煅燒爐蒸汽加熱管支架制作安裝的關(guān)鍵。采用從煅燒爐爐體外壁開洞的施工方式,對(duì)蒸汽加熱管頭部支架進(jìn)行維修,保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

重灰煅燒爐;加熱管;支架;施工方案

純堿廠重灰煅燒爐是純堿水合結(jié)晶后,利用爐內(nèi)蒸汽管加熱方式對(duì)純堿重新進(jìn)行煅燒的設(shè)備。老線φ3000重灰煅燒爐爐體材質(zhì)為Q345R,長(zhǎng)20m。自投入使用以來(lái),歷時(shí)近20年。在使用過程中,因純堿水合結(jié)晶后水分大,對(duì)煅燒爐腐蝕比輕灰嚴(yán)重,因此爐內(nèi)蒸汽加熱管頭部支架銹蝕嚴(yán)重。因支架腐蝕壞無(wú)法支撐加熱管,造成加熱管在煅燒爐轉(zhuǎn)動(dòng)過程中來(lái)回?cái)[動(dòng),極易造成加熱管斷裂、蒸汽泄漏。因加固困難,且現(xiàn)在煅燒爐運(yùn)行阻力大,極易造成煅燒爐主電機(jī)及耦合器損壞,最終導(dǎo)致爐內(nèi)待分解的重灰結(jié)疤,造成停爐。

1 支架材料的選擇

煅燒爐采用3.2MPa飽和水蒸氣加熱翅片管,爐內(nèi)溫度在220～240℃之間。當(dāng)濕堿進(jìn)入煅燒爐時(shí)產(chǎn)生含氨蒸汽,會(huì)加劇加熱管支架的腐蝕速度。為了延長(zhǎng)支架的使用壽命,縮短加熱管支架更換周期,需要在原設(shè)計(jì)使用材料的基礎(chǔ)上更新材料,以達(dá)到新的期望要求。原煅燒爐爐內(nèi)加熱管支架材質(zhì)為Q345,壁厚12mm。具有較好的塑性、焊接性能和沖擊韌性,冷熱加工性能及低、中溫性能也很好,有良好的耐蝕性。

擬選用材料 304不銹鋼,其成分代號(hào)為0Cr18Ni9。304奧氏體鋼含有較多的鎳、錳、鉻等奧氏體形成元素,在600℃以上時(shí),有較好的高溫強(qiáng)度和組織穩(wěn)定性,焊接性能良好。304不銹鋼具有更強(qiáng)的耐腐蝕性,于是選用304不銹鋼板作為煅燒爐蒸汽加熱管支架的制作材料。

2 支架更換的難點(diǎn)

煅燒爐爐內(nèi)蒸汽加熱管沿爐內(nèi)壁徑向分3層,而加熱管支架在爐內(nèi)軸向呈成螺旋狀分組分布,每組為梯形格式。煅燒爐內(nèi)加熱翅片管分布見圖1;支架型式見圖2。

圖1 煅燒爐內(nèi)加熱翅片管分布

由于煅燒爐體積龐大,在安裝初始,是先安裝設(shè)備后蓋建廠房。加熱管的安裝方法:先將支架定位安裝焊接在爐內(nèi)壁后,再將加熱管逐根依次穿過支架梯形格。加熱管每層44根,均勻分布,每根加熱管從梯形格式支架內(nèi)穿過,依此起到固定作用。因此,加熱管間距極小,管與管之間不足40mm,徑向縱深至爐體內(nèi)壁550mm。電焊鉗、割炬等施工工具根本無(wú)法使用。

圖2 煅燒爐內(nèi)加熱翅片管支架型式

若要更換加熱管支架,只能將煅燒爐爐尾拆除,然后洞開北墻,將爐內(nèi)加熱管全部拖出,更換完成支架后,再依次恢復(fù)。這樣,工期要4個(gè)月余,且工程龐大,生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)不允許。經(jīng)過多次磋商,決定拆除爐頭部分,將預(yù)制好的支架從爐頭端順著加熱管推進(jìn)到位,從最內(nèi)層連接,焊接成一體,形成一個(gè)整圓圈。這個(gè)方案理論上是可行的,但限于施工條件,技術(shù)操作上存在一定的難度與缺陷,支架根部無(wú)法焊接,在生產(chǎn)運(yùn)行中支架移動(dòng),易造成加熱管受力。我們?cè)创藱z修方案施工,但經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行,加熱管出現(xiàn)折裂現(xiàn)象,煅燒爐再度被迫停爐檢修。

3 爐體開洞施工方案

為了徹底解決問題,決定在煅燒爐爐體周圈開洞施工。這是一個(gè)大膽的決定,存在著極大的風(fēng)險(xiǎn)。由于氣割、電焊焊接都存在著熱應(yīng)力變形,大面積的開洞,一旦出現(xiàn)操作失誤,煅燒爐產(chǎn)生彎曲,就意味著報(bào)廢。借鑒于多年的安裝、制作和維修經(jīng)驗(yàn),決定把這個(gè)大“手術(shù)”工程,分解成若干個(gè)“微創(chuàng)”小手術(shù)工程:爐體從外壁開洞。

1)精確的測(cè)出支架安裝位置的立筋就位點(diǎn),并采用對(duì)稱、跳躍式開縱向條形小口的方式,從外部焊接立筋。支架采用現(xiàn)場(chǎng)裝配形式,先將弧形條板推入每層加熱管之間,將立筋對(duì)向使用,使弧形板條嵌入立筋槽口內(nèi),立筋根部從煅燒爐外壁焊接。見圖3。

圖3 立筋使用示意圖

2)施工時(shí),每植入、點(diǎn)焊完成一組支架立筋板后,再開始下一組立筋的施工。當(dāng)立筋板全部植入點(diǎn)焊牢固后,在自然狀態(tài)下作爐內(nèi)部施工,最后,從外部采用小電流、對(duì)稱、跳躍式焊接方法焊接支架立筋板,這樣基本上消除了熱應(yīng)力變形,對(duì)爐體本身不會(huì)產(chǎn)生不良影響。

煅燒爐內(nèi)加熱管支架經(jīng)過2次維修改進(jìn),現(xiàn)如今已安全投入正常運(yùn)行。經(jīng)過不斷地探索、改進(jìn)和創(chuàng)新,已形成爐內(nèi)蒸汽加熱管再安裝的技術(shù)方案。這次煅燒爐內(nèi)支架成功的安裝,積累了豐富的施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論數(shù)據(jù),為日后煅燒爐加熱管支架的安裝施工,奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1] 曾正明.機(jī)械工程材料手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工程出版社,2010

[2] 賀匡國(guó).化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005

[3] 黃志遠(yuǎn),韓立江.實(shí)用檢修鉗工手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003

[4] 孫景榮.實(shí)用焊工手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2007

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