提高熄焦襯板使用壽命的途徑

門曉亮(承德中灤煤化工有限公司)

當前我國焦化廠主要使用干法熄焦工藝進行生產(chǎn)，同時干熄焦在生產(chǎn)中熄焦襯板是重要的使用部件，它貫穿著整個熄焦生產(chǎn)過程。當焦碳出爐時焦碳溫度會達到1100℃，焦碳通過牽引和提升運送到熄焦爐頂部，在這一期間焦罐中的熄焦襯板起到保護焦罐的作用，所以提高熄焦襯板使用壽命是提高焦罐運行效率的基本保證。

一、熄焦襯板的工作狀態(tài)

焦罐主要由結構骨架和襯板組合而成，襯板的主要功能是保證焦碳密封和焦罐結構不被燒壞，所以襯板要保證很強的耐高溫性，在實際使用的過程中焦罐倒錐部的襯板容易損壞，提高焦罐倒錐部的耐熱應力是保證襯板使用壽命的基礎。襯板處于高溫狀態(tài)下時會承受大量的熱應力，對溫度場的分析很重要，焦罐在儲焦的過程中溫度在逐漸升高，而襯板的溫度變化則處于一個瞬間變換的過程。

二、焦罐熄焦襯板常見的問題

熄焦襯板在冷、熱差別較大的環(huán)境下會出現(xiàn)開裂和變形，造成焦罐的四角內(nèi)部出現(xiàn)損壞，同時在焦罐的內(nèi)部結構也會發(fā)生變形(橫梁、吊耳拉環(huán))。焦罐在固定中也存在較大缺陷，焦罐通常有一個固定點，這就使連接螺栓和螺母容易出現(xiàn)燒損、融化變形，這些因素會加劇熄焦襯板損壞。焦罐在運行中會產(chǎn)生多種荷載，主要來自焦炭自重、罐體運行、內(nèi)外溫差等方面，這些因素需要通過不同的方法進行控制，目前增強焦罐熄焦襯板的主要研究方面是針對溫差、材質(zhì)方面的研究。

三、溫差對焦罐結構的影響

在常年高溫環(huán)境下容易產(chǎn)生結構部件的熱疲勞現(xiàn)象，這是由于內(nèi)部所承受的熱應力不恒定，隨時發(fā)生變化所造成的，當材料在不同溫差下就會產(chǎn)生彈性形變的過程，這種變化在經(jīng)過積累就會形成一種勞損，這就是熱疲勞。在焦罐內(nèi)這種熱疲勞現(xiàn)象是循環(huán)發(fā)生的，熱循環(huán)的最高溫度和最低溫度差別越大，材料強度降低效果就越明顯。例如罐體內(nèi)的框架材料為Q235鋼材，這種材料在長時間的500℃溫度中的持久性和熱疲勞效果很明顯。同時當焦炭進入罐體內(nèi)時會產(chǎn)生很大的自重，這就使結構件的應力不斷加大。由于是熄焦襯板在經(jīng)過彎折后會被逐漸的釋放最后形成了疲勞開裂。

四、熄焦襯板的改造途徑

首先在材料選擇上要進行材料改進，建議采用新一號鋼材作為主體材料，新一號鋼的機械性能很強，尤其在耐磨損、耐脆熱、耐高溫、耐腐蝕、脆冷、抗氧化合金鋼鑄件等性能都要比普通材料性質(zhì)高出很多。在針對熄焦襯板可以使用雙螺栓進行改造固定，螺栓和螺母在連接完成要使用電焊焊死，建議螺栓和螺母都使用新一號鋼材制造。在進行襯板改造時要做到外框架和罐體同時改造，另外可以在襯板下部和罐體框架間進行加陶，通常采用15毫米厚的陶瓷纖維墊(耐熱1250℃2以上)并且使用高溫凝結劑進行粘接。

其次高性能鋼材能適應各種環(huán)境，尤其可以根據(jù)不同的環(huán)境進行操作性調(diào)整，罐體內(nèi)框架、外框架都不要低于Q235-A的鋼材進行焊接。襯板四角開裂問題也是影響鋼材使用壽命的主要因素之一，所以新的襯板可以使用熱彎型鋼代替軋制角鋼，這樣不僅能夠提高材質(zhì)的耐熱性還可以根據(jù)不同材料參數(shù)的抗彎模量、材料的高溫強度，來進行減輕襯板局部受力的改造。針對框架的局部變形可以使用增加框架數(shù)量的，可以將單排角鋼設計改為雙排設計，通過增加截面的方法提高截面的抗彎模量，使罐體的剛性可以得到增強。

最后解決焦罐的偏載問題也是延長襯板使用壽命的有效手段，我們可以通過通過改進推焦機，加大了罐口的尺寸，使問題得到了改善。以上改進措施通過生產(chǎn)實踐，取得了一定效果，延長了焦罐的使用壽命，使焦罐壽命由投產(chǎn)開始的不到1年提高到改造后的2—5年以上。但是，還存在一些問題，建議今后進行以下內(nèi)容的改造：

由于造成焦罐損壞的原因主要是熱應力，因此應多考慮提高材料的高溫機械性能。還應考慮焦罐圍護結構——村板的保護性能，即增大襯板熱阻，選用導熱系數(shù)低的材料，以降低焦罐結構的工作溫度，提高結構疲勞極限。改進焦罐的結構，將現(xiàn)在的由四角部角鋼聯(lián)接，改為封閉框架結構型式，同時將方架梁的截面由J型梁改為H型截面。這樣，材料在相同截面下每米重量可由38.86kg減為35.88k(減少約3kg)，而截面慣性矩由1.57×107mm4提高到2.033x107mm 4，提高約29%；截面矩由182176mm3提高到192666mm 3，提高約6%。即在同樣載荷下，將梁的最大應力減少6%，而剛性可提高29%。

五、提高熄焦襯板使用壽命的具體做法

XX焦化廠焦爐型號為JN 60型干焦產(chǎn)量為110萬噸。罐內(nèi)溫度一般在1000攝氏度左右，這使罐內(nèi)熄焦襯板發(fā)生破裂和卷邊的現(xiàn)象同時襯板后部的框架結構上掛鉤在爐體工作時容易脫落，同時因為熄焦板破損出現(xiàn)整體脫落，嚴重影響了熄焦系統(tǒng)的正常運行，使排焦出現(xiàn)故障問題。經(jīng)過以上分析我們決定對熄焦襯板進行改造，首先在襯板安裝上進行結構改造，在原掛鉤的位置添加兩根螺栓，在利用白鋼墊板進行加固最后使用15Hm的螺拴將墊片和襯板同時固定在焦罐上，通過改造我們發(fā)現(xiàn)襯板的使用壽命被大幅度延長，同時在檢修的過程中可以對其他固定螺栓進行全面的檢查，使墊板發(fā)生碎裂、卷邊等狀況也不會出現(xiàn)脫落。

結束語

干熄焦罐在工作中承受了巨大的熱荷載，尤其是熄焦襯板處于易損的狀態(tài)下，延長襯板的壽命，可以降低生產(chǎn)成本提高焦罐的工作效率，盡量做到熄焦生產(chǎn)環(huán)節(jié)污染物的零排放，以實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、增效的目的。

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