7.63 m焦爐小煙道竄漏的原因分析及解決措施

李強，孫晴亮

7.63 m焦爐小煙道竄漏的原因分析及解決措施

李強，孫晴亮

(馬鞍山鋼鐵股份有限公司煤焦化公司，安徽馬鞍山243000)

焦爐小煙道發(fā)生竄漏會影響焦爐使用壽命并破壞焦爐正常加熱，需要及時解決。對7.63 m焦爐小煙道竄漏產生的原因進行了分析，并有針對性地采取了一些特殊調節(jié)手段，取得了較好效果。

小煙道；護爐鐵件；壓差；竄漏；等壓調節(jié)

1 引言

焦爐小煙道是蓄熱室聯接廢氣開閉器的通道，上升氣流時進入冷空氣和冷煤氣，下降氣流時匯集熱廢氣，交替變換的上升和下降氣流溫度變化劇烈，壓差也較大，該處砌體處于最不利的操作條件下，隔墻易產生裂縫而引發(fā)氣體竄漏。當小煙道發(fā)生竄漏著火時，不僅會影響焦爐的正常加熱，而且對焦爐的危害也較大，會縮短焦爐的正常使用壽命，因此及時解決小煙道竄漏并采取預防措施是非常有必要的。

2 存在問題

馬鋼兩座7.63 m焦爐是德國伍德公司設計，分別于2007年1月和4月投產，采用混合煤氣加熱。投產僅一年多的時間就發(fā)現在上升氣流時，有部分空氣側小煙道內的空氣通過單墻竄漏到煤氣側小煙道內與煤氣混合燃燒，著火部位從焦側中部一直延伸到機側端部，將煤氣小煙道2/3的部位燒得通紅，不僅對焦爐造成相當大的危害，而且還因部分煤氣在小煙道內被燒掉以及小煙道上部噴嘴板燒得變形造成相關燃燒室溫度偏低和橫排溫度均勻性較差，影響了焦爐的正常加熱。

3 原因分析

3.1 設計方面

伍德公司在設計7.63 m焦爐時，為不妨礙在機側蓄熱室調節(jié)更換小煙道上部的噴嘴板，未在機側小煙道單墻端部設計任何護爐鐵件保護裝置（見圖1）。

為防止此部位砌體受熱膨脹后導致墻體外移，而在焦爐蓄熱室中下部（第1～21層）采用了熱膨脹較小、熱震穩(wěn)定性較硅質材料好的半硅磚砌筑，替代了現代焦爐普遍采用硅磚砌筑小煙道、內部再襯以粘土磚的做法。

半硅磚是指SiO2含量大于65%的鋁硅質耐火制品，受熱后具有較小的膨脹特性，體積變化較小。伍德采用半硅磚的目的是為了保證在機側小煙道端部不設護爐鐵件的情況下此部位砌體的嚴密性。但從實際使用情況看，這種設計欠妥，存在缺陷。雖然半硅磚的熱膨脹率僅0.6%左右，比硅磚小很多，但不設護爐鐵件加以保護，砌體仍會出現自由膨脹現象。馬鋼7.63 m焦爐在烘爐階段就出現了小煙道單墻因膨脹而凸出機側基礎平臺側面或多或少的問題。

之所以小煙道單墻會往機側移動，是因為在焦側小煙道端部設置了與廢氣開閉器相聯接的小煙道承插套，小煙道單墻受熱后向焦側膨脹位移受到承插套阻擋，便向機側移動。

從小煙道竄漏著火部位靠近機側那一端也印證了上述分析是有一定道理的。

3.2 烘爐方式

馬鋼7.63 m焦爐烘爐采用燒嘴鼓風正壓方式，與傳統(tǒng)先烘煙囪產生吸力的負壓烘爐方式明顯不同。

為使廢氣內水蒸氣處于不飽和狀態(tài)，防止水蒸氣在小煙道內凝結，通過燒嘴鼓風機始終向碳化室鼓入大量空氣，同時煤氣在燒嘴內點火燃燒，產生的大量廢氣進入碳化室，最后通過煙囪排出。而廢氣開閉器調節(jié)翻板在烘爐階段卻處于關閉狀態(tài)，廢氣只能從調節(jié)翻板四周的縫隙進入分煙道，使整個焦爐砌體都處于正壓狀態(tài)。燒嘴強制鼓風帶入的熱量淤積在爐體中下部，易使中下部的砌體過熱，使這部分砌體膨脹過快，墻體產生裂縫。因此，對于未在小煙道機側端部設置任何護爐鐵件的焦爐來說，采用這種廢氣開閉器調節(jié)翻板完全關閉產生正壓的烘爐方式顯然是不合適的。

焦爐在烘爐階段就出現了部分小煙道單墻因膨脹較大而凸出機側基礎平臺側面30～50 mm左右的問題，當時伍德專家采取了在機側小煙道單墻端部增加護爐鐵件施加壓力的臨時保護措施，但在烘爐結束后又將之拆除，這也為后來的小煙道竄漏埋下了隱患。

3.3 焦爐加熱調節(jié)方面

7.63 m焦爐分三段加熱，將空氣蓄熱室又分隔成高向空氣蓄熱室和底部空氣蓄熱室，底部空氣小煙道與煤氣小煙道僅一墻（單墻）相隔，在廢氣開閉器內設計了可分別調節(jié)高向和底部空氣量的小翻板。因為加熱水平設計尺寸偏小，造成爐頂空間溫度偏高，為降低爐頂空間溫度，縮短燃燒室火焰高度，將高向空氣調節(jié)翻板關閉，底部空氣調節(jié)翻板全開。這種調節(jié)方法使燃燒所需空氣量全部從底部通道進入，造成了底部空氣小煙道內的壓力高于煤氣小煙道內的壓力，兩側壓差較大引起竄漏，空氣通過單墻磚縫竄漏到煤氣小煙道內燃燒。

4 采取措施

根據上述原因分析，首先采取的措施就是對小煙道單墻磚縫進行噴補，但因小煙道通道過長且無法確定單墻磚縫具體部位等原因，多次噴補沒有效果；其次，將廢氣開閉器內的高向空氣調節(jié)翻板調至全開位置，仍然不能消除竄漏。

在采取上述兩種措施沒有效果的情況下，決定采用“等壓調節(jié)”手段對小煙道竄漏進行處理，即將底部空氣小煙道與煤氣小煙道在上升氣流時的壓差調至零左右，以消除竄漏。主要措施如下：

（1）將底部空氣蓄熱室噴嘴板開口同等增大，同時將廢氣開閉器內的底部空氣調節(jié)翻板關小。這樣可在保持進入燃燒室空氣量基本不變的情況下，降低空氣小煙道壓力。

（2）將煤氣蓄熱室噴嘴板開口同等縮小，同時將煤氣支管孔板開度增大。這樣可在保持進入燃燒室煤氣量基本不變的情況下，增大煤氣小煙道壓力。

以140A#蓄熱室為例，來說明空氣和煤氣小煙道吸力調節(jié)前后壓差的變化，見表1。

5 實施效果

通過反復調節(jié)試驗，采用“等壓調節(jié)”措施取得了較好效果：

（1）煤氣小煙道內火焰消失，原本被燒得通紅的小煙道墻變暗。

（2）小煙道溫度從460℃左右下降至300℃左右。

（3）相關燃燒室溫度恢復正常，橫排溫度均勻系數達到0.90以上。

6 結語

（1）造成7.63 m焦爐小煙道竄漏的根本原因是機側小煙道單墻端部未設計護爐鐵件給予保護，致使小煙道部位砌體在受熱后往機側自由膨脹，導致小煙道單墻產生裂縫，為竄漏埋下了隱患。因此，設置完善齊全的護爐鐵件設施是保證焦爐砌體嚴密性的首要條件。

（2）“等壓調節(jié)”只是一種特殊調節(jié)手段，不能從根本上解決小煙道竄漏問題，應在7.63 m焦爐機側小煙道單墻端部增設既能保證砌體嚴密性、又不妨礙噴嘴板更換的護爐鐵件，對砌體施加保護性壓力，防止產生新的磚縫，從源頭上消除小煙道竄漏的發(fā)生。

Cause Analysis of Sole Flue Blowby in the 7.63 m Coke Oven and Treatment Measures

LI Qiang，SUN Qingliang
(The Coal Coking Company of Maanshan Iron and Steel Co.,Ltd.,Maanshan,Anhui 243000,China)

Blowby in coke oven sole flue can shorten the service life of coke oven and affect the normal heating of coke oven,so must be treated in time.The causes of blowby in the sole flue of the 7.63 m coke oven were analyzed and special adjustment measures were taken,which has achieved good results.

sole flue;protective iron parts;pressure difference;blowby;constant pressure adjustment

TQ54

B

1006-6764(2015)01-0007-02

2014－10－11

李強（1968-），男，1988年畢業(yè)于馬鋼技校，1994年獲自學考試大專學歷，高級技師，現從事焦爐管理工作。