搗固焦爐熱修中陶瓷焊補技術的應用

楊 陽

(山西西山煤氣化有限責任公司，山西 太原 030205)

搗固焦爐熱修中陶瓷焊補技術的應用

楊 陽

(山西西山煤氣化有限責任公司，山西 太原 030205)

隨著社會經濟的發(fā)展，冶金焦化行業(yè)獲得了廣闊的發(fā)展空間，越來越多的技術、設備與材料被應用到了生產實踐當中，近年來搗固焦爐逐漸取代了頂裝焦爐，被廣泛應用到焦化生產工作中，不僅提高了企業(yè)的生產效率，還實現了對能源資源的節(jié)約與保護。隨著使用時間的增加，搗固焦爐將不可避免地出現損壞，為了保證生產實踐的順利展開，需對搗固焦爐予以必要的修復處理，實踐證明，陶瓷焊補技術是一種較好的熱修方法。對這一技術的原理以及基本要求進行分析，并探究其在搗固焦爐熱修中應用的優(yōu)勢，最后提出這一技術在熱修中的具體應用方法。

搗固焦爐熱修；陶瓷焊補技術；應用方法

焦爐在使用過程中難免會出現損壞，如果不能對其予以必要的修補與保護，焦爐的損壞速度將會加劇，且其使用壽命會極大的降低，這些問題都會影響企業(yè)的生產效率與經濟利益，因此，應當對修補技術予以關注。傳統(tǒng)的搗固焦爐熱修方法包括濕法抹補、濕法噴補以及半干法噴補等，但是其修補效果均不夠理想。近年來，隨著修補技術的發(fā)展使得陶瓷焊補技術得以提出，并得到廣泛的推廣應用，對這一技術展開探究對焦化行業(yè)來說有著重要的意義。

1 搗固焦爐熱修中陶瓷焊補技術的原理及要求

陶瓷焊補技術的原理可以總結為通過氧-丙烷焊補，即，利用氧-丙烷燃燒過程中產生的超過2 500 ℃的高溫,軟化耐火材料，同時熔融焊補料，在耐火材料上噴射焊補料，最終完成整個焊接工作[1-2]。焦爐的內襯材料均為耐火材料，符合陶瓷焊補技術的原理與要求，使用這一技術開展搗固焦爐熱修能夠提高焦爐的安全性以及使用壽命。

具體來說，陶瓷焊補技術對焊料提出的要求主要集中在成分的比重上，其中，SiO2的質量分數應當不低于92%，而Al2O3的質量分數應當超過5%。陶瓷焊補中使用的噴補機，由上料斗、儲料罐、蝶形放料閥、分氣缸、螺旋布料器、減速箱、電磁調速電機、空氣噴射器、噴槍和物料排空管構成。上料斗里有振動篩、下設蝶形放料閥，儲料罐里有螺旋布料器至加速腔中，空氣噴射器通加速腔有二根噴管，對側有噴槍輸料管路與混料室噴槍前端連通[3]。在焊補過程中焊料通常堆積為2 cm～30 cm的厚度，能夠保證對損壞區(qū)域進行有效的修補與保護。

2 搗固焦爐熱修中陶瓷焊補技術的應用優(yōu)勢

2.1 質量相對較高

陶瓷焊補可以實現焦爐中、上部的焊補，使用焊槍直接噴補，并利用風錘、抹子等完成其他相關操作，但是由于這些設備較為笨重，中、上部的焊補效果并沒有下部效果好，中、上部的修補技術仍在研究中。

在修補過程，燃燒所產生的高溫能夠使破損部位以及修補物發(fā)生融化，在此狀態(tài)下，耐火材料自身的晶體晶格將導入修補物，這使得耐火材料能夠得到有效的延伸，從而形成良好的連續(xù)結構，最終實現對受損表面的修復。同時，作為基材的耐火材料與焊補料在材質上有著相似之處，在高溫的作用下，二者可以融為一體，這在一定程度上能夠對基材予以保護，并提升其性能，使其使用壽命得到延長。搗固焦爐修補前、后對照圖如圖1。

圖1 搗固焦爐修補前(左)、后(右)對照圖

2.2 耐火層壽命得以延長

陶瓷焊補技術能夠有效地延長焦爐耐火層的壽命，利用這一技術進行修補不需對耐火層予以冷卻或加熱處理，因此，耐火材料不會在修補或使用的過程中產生較大的溫度應力，所以其結構不會受損，在修補后可以正常投入使用，同時，耐火材料與焊補料融為一體，可以起到較好的保護作用，從而延長材料壽命。

2.3 材料消耗量少

應用濕法抹補技術等技術進行修補，需要應用到泥漿等材料，且泥漿量難以得到較好的把控，在修補中極有可能出現材料浪費等情況，增加修補工作的成本，且容易發(fā)生再破裂的情況，影響焦爐的有效使用。而陶瓷焊補技術則可以避免這些問題的發(fā)生，耐火材料隨噴焊料直接附著在爐壁破損處，不會出現浪費等情況，材料消耗量極少，單位耐火材料的利用率可以得到有效的提升。

2.4 修補效果較好

焦爐在使用中的結焦時間相對較短，而其溫度較高，火道溫度超過1 340 ℃，如果使用濕法抹補或濕法噴補技術進行焊補，則極有可能對炭化室墻造成極大的傷害；同時，如果焦爐內存在較多的直裂縫，應用濕法抹補則很有可能導致墻面掛泥漿等情況的發(fā)生，影響后期的生產工作。而陶瓷焊補技術則可以有效地解決這些問題，修補結束后，室墻能夠保持光滑、平整的狀態(tài)，無論爐墻破損有多嚴重或是出現了變形等情況，都可以利用該技術進行修補，且墻面不會有較大的損失，也不易出現再破裂的情況，陶瓷焊補技術能夠使推焦阻力降低，繼而減少推焦電流。

2.5 經濟效益好

該技術可以在不停爐甚至完全不影響生產的情況下進行，大大地降低了維修成本?？杀苊馔t冷修造成對爐體結構的進一步損害，并且降低了經濟損失。實現了不停爐熱修護，修護后可立即投入生產，有效地提高用戶的生產效率,減少了經濟損失。

3 搗固焦爐熱修中陶瓷焊補技術的應用方法

3.1 前期準備

在陶瓷焊補開展以前，工作人員應當做好前期準備工作，保證爐墻表面附著的石墨能夠完全燒干，避免降低焊補質量。在清除石墨時，可采取燒空爐法，工作人員應制定詳細的出爐與焊補計劃，然后嚴格按照計劃要求開展工作。燒空爐法包括3個步驟：首先，將需要修補的搗固焦爐進行推焦處理，保證爐內被完全清空；其次，要將爐號對應的上升管打開，同時將翻板關閉，此時石墨會與氧氣發(fā)生反應，充分燃燒，這樣就可以將爐內的石墨完全清除；最后，如果發(fā)現燃燒結束后焊補處仍存在石墨，那么此時可以利用石墨清除裝置對墻面予以全面清理；然后，將焊補位置用耐火纖維毯分段封住，以便于分塊進行焊補，避免因室溫降低影響焊補效果。用于封住焊補側的耐火纖維毯應當滿足以下參數要求，第一，其厚度應當達到25 mm，耐火溫度應當達到1 260 ℃，以免散失熱量，并提高焊補的安全性；第二，容重應當為(128±19.2)kg/m3，抗拉強度應當不低于60 kPa，線收縮應當不超過4%，0.25 mm以上的渣球含量應當不超過12%；第三，耐火纖維毯中SiO2與Al2O3的質量分數應當不低于99.5%，Al2O3的質量分數應當不低于44%。

3.2 焊補操作

首先，應當在料倉中加入焊補料，然后，在壓縮空氣的作用下均勻下料，并將料盤中的焊補料壓入到焊槍設備中，在整個過程中，氧氣為其反應介質，當粉料與氧氣融合到一起后，利用焊槍將其噴出，實施焊補。反應的發(fā)生條件有2個，一是下料的流量為40 m3/h～60 m3/h，二是壓力應當保持在0.4 MPa～0.6 MPa。在焊補中，焊槍應當距離墻面10 cm～15 cm，且移動速度不宜過快，要保證焊補料能夠在高溫的作用下軟化或融化，避免出現局部高溫等情況。

3.3 調整熱工制度

焊補操作應當在熱態(tài)下展開，以保證焊補料能夠軟化或融化，牢固貼合在墻壁上。與標準溫度相比，在焊補過程中熱工制度應當滿足以下要求：第一，空爐燒石墨時標準直行溫度可調范圍為0 ℃～20 ℃、爐頭溫度可調范圍在1 100 ℃以上、相鄰爐號可調溫度為0 ℃～20 ℃；第二，焊補期間標準直行溫度可調范圍為-50 ℃～0 ℃、爐頭溫度可調范圍在1 000 ℃以上、相鄰爐號可調溫度為-20 ℃～0 ℃；第三，在裝煤作業(yè)中標準直行溫度可調范圍為0 ℃～10 ℃、爐頭溫度可調范圍在1 100 ℃以上、相鄰爐號可調溫度為-10 ℃～10 ℃。

4 結語

陶瓷焊補技術即氧-丙烷焊補，應用這一技術對搗固焦爐進行熱修能夠提高焦爐在運行中的安全性，并延長其使用壽命。在修補的過程中，該技術不會對墻面造成較大的損害，且對材料的消耗量相對較少，因此應用陶瓷焊補技術熱修搗固焦爐是可行的。在修補的過程中，工作人員應當做好全面的前期準備工作，然后嚴格按照操作規(guī)范與流程，并對熱工制度展開必要的調整。

[1] 楊慶峰,曹銀平,程樂意.陶瓷焊補技術在焦爐維修中的應用[J].燃料與化工，2013,44(2):30-31.

[2] 徐廷萬.利用陶瓷焊補技術維修搗固焦爐[J].工業(yè)爐，2013,35(6):50-51.

[3] 倪升起.陶瓷焊補技術在寶鋼焦爐上的應用[J].中國冶金，2016,26(11):41-43.

Application of ceramic welding technology in thermal repair of tamping coke oven

YANG Yang

(Shanxi Xishan Coal Gasification Co., Ltd., Taiyuan Shanxi 030205, China)

With the development of social economy, metallurgical coking industry has a broad development space. More and more technology, equipment and materials are applied to the production practice. In recent years, tamping coke oven gradually replace the top charging coke oven, which is widely used in coking production, not only improves the production efficiency of the enterprise, but also realizes the conservation of energy resources. With working time increasing, tamping coke inevitably become damaged. In order to ensure the smooth production practice, it is necessary to repair tamping coke oven. Practice proves that ceramic welding technology is a good method to repair the heat. The principle and basic requirements of this technology are analyzed, and the advantages of applying it in thermal repair of tamping coke oven are discussed. Finally, the concrete application method of this technology in thermal repair is put forward.

thermal repair of tamping coke oven; ceramic welding repair technology; application method

2017-04-21

楊 陽，男，1987年出生，2012年畢業(yè)于延安大學化工學院化學工程與工藝專業(yè)，本科，助理工程師。研究方向：煤化工。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.04.33

TQ522.15

A

1004-7050(2017)04-0095-03

生產與應用