7.63 m 焦爐深火道熱態(tài)修補技術開發(fā)與應用

賀 佳

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司技術中心， 山西 太原 030003）

7.63 m 焦爐是國內炭化室容積最大的焦爐，集中了煉焦工藝、焦爐機械和自動化控制等方面的先進技術，代表了當今國際煉焦行業(yè)的發(fā)展方向。國內鋼鐵企業(yè)從2006 年開始相繼從德國引進該種焦爐，焦爐投產(chǎn)后隨著爐齡的增長，由于裝煤-摘門-推焦等反復不斷地操作引起的溫差應力、機械壓力和化學腐蝕等作用，使爐體各部位逐漸發(fā)生變化，炭化室爐肩及過頂磚出現(xiàn)剝蝕，爐墻表面出現(xiàn)裂紋、剝蝕、麻面和熔洞等現(xiàn)象[1-3]。由于7.63 m 焦爐爐體龐大，在進行爐體修復時會面臨爐溫控制和爐墻保溫難度大、檢修作業(yè)面空間狹窄，檢修人員動作不暢等諸多問題。同時，為了規(guī)避傳統(tǒng)冷修技術的弊端，山西太鋼不銹鋼股份有限公司（以下簡稱太鋼）根據(jù)7.63 m焦爐爐體特點開發(fā)了深火道熱態(tài)修補技術，研制詳細的工藝技術方案，對焦化企業(yè)具有一定的借鑒意義。

1 7.63 m 焦爐情況

1.1 爐體工藝參數(shù)

7.63 m 焦爐為雙聯(lián)火道，分段加熱，廢氣循環(huán)，蓄熱室分格的復熱式超大型焦煤。炭化室高7 630 mm，有效高度7 180 mm，平均寬度590 mm，炭化室錐度50 mm，長度18 800 mm，有效長度18 000 mm，有效容積為76.25 m3，耐火磚墻厚95 mm，立火道中心距500 mm，18 對雙聯(lián)立火道[4-5]。

1.2 墻面熔洞情況

7.63 m 焦爐炭化室爐墻使用致密硅磚砌筑。生產(chǎn)運行多年后，一炭化室爐墻9～12 立火道處，距炭化室底第2～4 層爐墻磚部分損壞，破損處大高約120 mm、長100 mm，造成火道串漏并導致立火道局部爐溫下降，影響正常生產(chǎn)。由于爐墻損壞部位距離炭化室機側距離有4 000～6 000 mm，在進行檢修時會面臨爐溫控制和爐墻保溫難度大等諸多問題。經(jīng)陶瓷焊補及抹補處理恢復生產(chǎn)2～3 個月后，又會再次出現(xiàn)爐墻破損。

2 熱態(tài)修補前期準備

2.1 3 m×3 m 帶護欄平臺的制作

該平臺尺寸為3 m×3 m，與炭化室底同高，平臺四周焊有護欄。平臺四根支撐柱下安有走形輪便與移動。平臺制作材料多為角鋼、鋼板、鋼管及走形輪等。該平臺制作較為簡單，只需進行簡單焊接便可。該平臺的作用是為施工人員將熱修防護裝置推入炭化室時提供站立的基礎平臺。

2.2 熱修防護裝置的制作

根據(jù)7.63 m 焦爐炭化室尺寸及錐度情況，熱修防護裝置由9 個長2 000 mm、高2 000 mm 的單體防護裝置組成，單體防護裝置的寬度分別為560 mm（3個）、580 mm（3 個）、600 mm（3 個）。9 個單體防護裝置用螺栓連接件緊固連接成有蓋無底的熱修防護裝置。熱修防護裝置如圖1。

圖1 熱修防護裝置（mm）

單體防護裝置框架由鋼結構焊接而成，底部為槽鋼，其余邊框為扁鋼，中部支撐鋼梁為角鋼，單體防護裝置底部在槽鋼上安裝有走形輪。單體防護裝置內襯填充隔熱層，隔熱層由外及里依次為：第一層δ0.1孔40 mm×40 mm 的鋼板網(wǎng)、第二層為50 mm 厚的硅酸鋁纖維氈，第三層硅酸鋁纖維布、第四層仍為δ0.1孔40 mm×40 mm 的鋼板網(wǎng)，單體防護裝置內襯隔熱層用12 號鐵絲穿透并固定。為防止單體防護裝置在推動時左右扭動，在單體防護裝置底部邊框上裝有3 個花籃螺栓支撐件，頂部邊框上裝有2 個花籃螺栓支撐件，支撐件放置在焊接頂部和底部邊框的卡槽中花籃螺栓支撐件見圖2。

圖2 單體防護裝置支撐件及螺栓連接件

2.3 熱修防護裝置走形導軌

為能夠將熱修防護裝置方便、快速的推進需要檢修的炭化室，熱修防護裝置配備簡易的走形導軌，走形導軌為2 根3 000 mm 的槽鋼。單體防護裝置走形導軌見圖3。

圖3 單體防護裝置走形導軌（mm）

3 熱態(tài)修補降溫方案

檢修前調整焦爐推焦計劃，檢修爐號N號推空爐，N-1 號和N+1 號炭化室為緩沖爐號燜爐，N-2 號和N+2 號炭化室為半緩沖爐號，半緩沖爐號出爐結焦時間為標準結焦時間的1.5 倍。檢修爐號N號出焦后，關閉N-1 號和N號炭化室兩側高爐煤氣加減旋塞降低爐溫，檢修爐號爐溫控制在750～800 ℃，緩沖爐號爐溫控制在800～850 ℃，半緩沖爐號爐溫控制1 150 ℃左右。檢修爐號N號兩側燃燒室由高爐煤氣改為焦爐煤氣加熱，待檢修立火道停止加熱，檢修火道接口部位溫度控制650 ℃。降溫期間應每2 h測量一次溫度，并做好記錄[6]。

4 熱態(tài)修補作業(yè)

4.1 炭化室機焦側封堵保溫

檢修爐號N號兩側燃燒室爐溫降至750 ℃左右時，打開機、焦側爐門及上升管蓋，并關閉裝煤孔蓋，為防止爐溫下降，摘掉爐門后應對炭化室機、焦側進行封堵保溫。用預制的與炭化室寬度相近的陶瓷纖維氈塊對炭化室機焦側進行封堵嚴密。

4.2 炭化室爐底清理

對炭化室爐底進行清理，在推焦車推焦桿滑靴底部捆綁陶瓷纖維氈，模擬推焦動作對炭化室底部殘留的焦炭及掉落的石墨進行清掃，清掃之后再將壓縮空氣管固定在推焦桿滑靴上，模擬推焦動作對炭化室底部進行吹掃，確保炭化室底部干凈。

4.3 隔熱防護設施安裝

為減少勞動強度，縮短將熱修防護裝置進入炭化室的時間，采取機拉焦推的方式，在檢修炭化室預放置一條長20 m 的鐵鏈，將待組裝的單體熱修防護裝置運至檢修號焦側爐前，并安放在跳架平臺上后安裝熱修防護裝置頂蓋，然后將預制的熱修防護裝置走形導軌鋪設在跳架平臺和檢修爐號炭化室間，將單體熱修防護裝置吊放在走形導軌中，將單體熱修防護裝置從焦側推進炭化室。將預放置的長20 m鐵鏈一端與熱修防護裝置等寬的槽鋼焊接在一起，并將該槽鋼卡在單體熱修防護裝置的外框架底部，此時第一組熱修防護裝置的安裝完成。重復上述單體熱修防護裝置安裝、拼接過程，直到9 組單體熱修防護裝置拼接完成，然后將鐵鏈另一端與推焦桿連接固定，利用推焦桿的行程拉力和攔焦車導焦柵的推力將熱修防護裝置全部送入檢修炭化室。然后調整熱修防護裝置的花籃螺栓支撐件，使熱修防護裝置緊貼爐墻，并用陶瓷纖維氈將機焦側爐框與熱修防護裝置間的間隙密封。然后在待檢修火道位置架設防爆照明和通風管確保檢修人員作業(yè)環(huán)境安全，照明線路和通風管做好防高溫防火包裹。

4.4 立火道修補作業(yè)

檢修人員進入待檢修位置后，拆除處于待檢修立火道部位熱修防護裝置的隔熱層，檢查爐墻破損情況并確定檢修區(qū)域。同時，拆除隔熱層的非檢修區(qū)域用陶瓷纖維氈隔熱保溫。檢修時用電鋸將破損爐墻墻皮磚割斷，并清理斜道口堵塞，修整更換斜道口損壞的砌體，用零膨脹磚和硅火泥重新砌筑破損的爐墻部位。檢修結束后將立火道底部、斜道部位的廢物清理干凈，將廢棄的爐墻磚、檢修工具、全部清理撤出后，拆除焦側用于密封爐框與熱修防護裝置間隙的陶瓷纖維氈，并將熱修防護裝置從炭化室焦側撤出。然后清理炭化室底部，安裝機、焦側爐門，并關閉上升管蓋。

4.5 檢修爐號烘爐及空壓密封

檢修完畢對檢修爐號N號進行烘爐升溫，利用炭化室余熱待爐溫升至750 ℃，打開檢修爐號N號燃燒室的第9 和第12 火道焦爐煤氣噴嘴，當?shù)?0和11 火道溫度達到750 ℃時，打開第10 和11 火道焦爐煤氣噴嘴。當烘爐火道溫度達到1 000 ℃，置換高爐煤氣加熱。當烘爐火道溫度達到1 150 ℃時，開始對檢修爐號N號炭化室進行空壓密封，嚴密檢修爐墻磚縫。機、焦側爐門用黃泥密封嚴密，在3 號裝煤口向炭化室噴吹密封料，直到在炭化室兩側燃燒室看不到竄漏的密封料為止?？諌好芊馓炕彝戤吅?，對爐底進行徹底清理。

4.6 檢修爐號恢復生產(chǎn)

當烘爐火道溫度達到1 200 ℃，檢修爐號N 號開始裝煤，檢修爐號N號第一次出爐的結焦時間按標準結焦時間的1.5 倍進行組織，緩沖爐號N-1 號和N+1 號在檢修爐號N號裝煤4 h 后方可安排出爐。檢修爐號N號出焦后，處于亂序5 個爐號的應按正常工藝要求盡快歸序。

4.7 修補效果

檢修爐號N號修補后，炭化室墻面新舊砌體平整無錯臺，機焦側爐頭、檢修立火道及相鄰立火道無竄漏?；謴蜕a(chǎn)后，出爐狀況良好，連續(xù)跟蹤了一個月，推焦電流穩(wěn)定在200 A 左右。

5 結語

自制7.63 m 焦爐深火道熱態(tài)修補高溫隔熱防護裝置，該裝置制作工藝簡便，隔熱性能好，保證了爐體和作業(yè)人員的安全性。構建焦爐火道熱態(tài)修補的爐溫控制方法，熱修區(qū)域溫度不低于硅磚晶型轉化點，保證了爐墻砌體安全。規(guī)避傳統(tǒng)冷修技術的弊端，解決了爐墻熔洞造成的爐體竄漏、爐溫不勻和推焦電流大等難題。