新型澆注料內(nèi)襯干熄焦罐應(yīng)用實(shí)踐

趙華 ，周鵬 ，馬銀華 ，魏春滿 ，張智勇 ，吳官印 ，何沖

（1.海洋裝備用金屬材料及其應(yīng)用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 鞍山 114009；2.鞍鋼集團(tuán)鋼鐵研究院，遼寧 鞍山 114009；3.鞍鋼股份有限公司鲅魚(yú)圈鋼鐵分公司，遼寧 營(yíng)口 115007）

干熄焦焦罐是連接焦?fàn)t生產(chǎn)與干熄焦?fàn)t生產(chǎn)的紐帶，是將焦?fàn)t炭化室1 000℃左右的紅焦通過(guò)旋轉(zhuǎn)焦罐承載并運(yùn)輸?shù)礁上ń範(fàn)t內(nèi)進(jìn)行降溫冷卻處理的重要承載設(shè)備［1］。為了解決球墨鑄鐵內(nèi)襯干熄焦罐故障率高、存在安全環(huán)保隱患和熱損失較大等問(wèn)題，鞍鋼股份有限公司鲅魚(yú)圈鋼鐵分公司自2019年9月起開(kāi)展了新型澆注料內(nèi)襯干熄焦罐替代球墨鑄鐵內(nèi)襯干熄焦罐的應(yīng)用實(shí)踐，本文對(duì)此做一介紹。

1 球墨鑄鐵內(nèi)襯干熄焦罐存在問(wèn)題

干熄焦罐原設(shè)計(jì)采用框架和襯板鑲嵌結(jié)構(gòu)，焦罐外框架和罐體框架用Q235鋼材焊制，焦罐直段部位襯板為球墨鑄鐵QT600-3，錐段（斜段）為耐熱鋼，底閘門一般為耐熱不銹鋼［2］。

（1）900℃溫差反復(fù)交替導(dǎo)致焦罐襯板極易產(chǎn)生開(kāi)裂、變形，甚至脫落。球墨鑄鐵QT600-3和耐熱不銹鋼襯板均有較強(qiáng)耐熱強(qiáng)度、耐磨性能，但在1 000℃高溫烘烤和900℃左右溫差頻繁變換導(dǎo)致熱應(yīng)力劇烈變化以及多棱角的焦炭頻繁摩擦作用下，焦罐鑄鐵襯板內(nèi)部金相組織會(huì)劇烈變化，造成襯板開(kāi)裂、變形、燒損，襯板框架變形，螺栓、襯板脫落。球墨鑄鐵內(nèi)襯干熄焦罐襯板脫落如圖1所示。

圖1 球墨鑄鐵內(nèi)襯干熄焦罐襯板脫落Fig.1 Shedding of CDQ Tank Lining Board Made of Spheroidal Graphite Cast Iron

（2）故障率高，干熄焦系統(tǒng)穩(wěn)定性差，焦罐內(nèi)襯壽命短。脫落的襯板卡堵旋轉(zhuǎn)密封閥、紅焦從焦罐脫落襯板的缺口散落造成燒損機(jī)車電纜設(shè)備等事故多，平均每周需要更換一次焦罐襯板，每次更換襯板至少需要2.5 h處理時(shí)間，頻繁維護(hù)旋轉(zhuǎn)焦罐襯板占用大量生產(chǎn)時(shí)間，期間焦?fàn)t出焦只能濕法熄焦；每月更換20～30塊襯板，備件消耗大，運(yùn)行維護(hù)成本高；焦罐內(nèi)襯使用壽命在6個(gè)月左右。

（3）熱量損失較大。鑄鐵在0℃時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為 43 W/（m·K），隨著金屬溫度升高，導(dǎo)熱系數(shù)也隨之增加。紅焦的熱量通過(guò)襯板傳導(dǎo)，在1 000℃左右時(shí)，焦罐外壁溫度達(dá)到540℃，熱量大量散失；同時(shí)，大量空氣通過(guò)襯板間隙進(jìn)入焦罐內(nèi)部加劇焦炭燃燒，不僅會(huì)大幅提高焦炭燒損量，而且加劇了焦炭熱量的損失。

（4）存在安全環(huán)保隱患。干熄焦罐襯板變形、磨損或脫落都會(huì)導(dǎo)致紅焦從提升焦罐中灑落下來(lái)，易發(fā)生人員燙傷、砸傷等人身傷害事故，存在較大安全隱患；同時(shí)，還會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)清理工作量增大，形成焦粉飛揚(yáng)等可視化污染。

2 新型澆注料內(nèi)襯干熄焦罐應(yīng)用實(shí)踐

2.1 新型澆注料內(nèi)襯優(yōu)勢(shì)

（1）澆注料內(nèi)襯和鋼板殼為貼合結(jié)構(gòu)，相比鑄造合金襯板和框架鑲嵌結(jié)構(gòu)更為緊密，可使新型澆注料內(nèi)襯旋轉(zhuǎn)焦罐有效利用容積增大3～5 m3，為提高單爐裝煤量創(chuàng)造條件。

（2）干熄焦罐采用新型澆注料內(nèi)襯替代原設(shè)計(jì)球墨鑄鐵襯板，體積密度小，使用溫度>1 200℃，耐熱耐磨，適應(yīng)性強(qiáng)，可制成任意形狀，氣密性好，熱阻大，是較好的隔熱保溫材料［3］；同時(shí)，制備工藝比較簡(jiǎn)單，可提前預(yù)制，進(jìn)行澆注成型，養(yǎng)護(hù)硬化。

（3）熱量損失較小。新型澆注料的導(dǎo)熱系數(shù)為 0.63 W/（m·K），焦罐外壁溫度約為 200 ℃，具有較好保溫性能，有助于提高干熄焦蒸汽發(fā)生量。

2.2 存在問(wèn)題

新型澆注料內(nèi)襯干熄焦罐是將工字鋼骨架加球墨鑄鐵襯板的鑲嵌結(jié)構(gòu)改為輕質(zhì)澆注料內(nèi)襯和帶錨固釘鋼板圓筒體的錨固結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用主要存在兩種隱患：

（1）當(dāng)受到強(qiáng)外力集中沖擊時(shí)，使結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，如熄焦車撞車事故狀況下，導(dǎo)致干熄焦焦罐澆注料大面積脫落。

（2）當(dāng)裝滿紅焦焦罐遇到大量的水時(shí)，因澆注料內(nèi)襯和帶掛鉤的鋼板筒體在劇烈溫差變化下的熱脹冷縮程度不一致，導(dǎo)致澆注料成片脫落。

2.3 應(yīng)對(duì)措施

為了防止新型澆注料內(nèi)襯成片脫落問(wèn)題，提出采取以下應(yīng)對(duì)措施：

（1）采用熄焦車防碰撞技術(shù)。自主研發(fā)基于限位開(kāi)關(guān)的防碰撞走行聯(lián)鎖控制技術(shù)、基于碼牌識(shí)別定位的焦?fàn)t機(jī)車防碰撞技術(shù)，并引進(jìn)了一種基于超聲波測(cè)距的焦?fàn)t車輛防碰撞技術(shù)，提升設(shè)備保障能力，有效防止熄焦車撞車事故的發(fā)生［4］。

（2）采取紅焦焦車避雨措施。針對(duì)大雨等特殊天氣，采用將干熄焦焦罐停在攔焦車下或?qū)⒁粋€(gè)焦罐提升在井架上、另一個(gè)焦罐放在提升井架下的熄焦車上的類似“疊罐”方式，避免大雨直接沖刷紅焦焦罐澆注料。

（3）采用利舊手段，儲(chǔ)備應(yīng)急備品。針對(duì)澆注料內(nèi)襯大面積脫落無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)維修、異地維修難度大的問(wèn)題，充分利用替換下來(lái)的球墨鑄鐵內(nèi)襯焦罐，整備形成3個(gè)功能完好的焦罐以作應(yīng)急備品，預(yù)防突發(fā)事件。

3 實(shí)踐效果

（1）新型澆注料內(nèi)襯干熄焦罐目前已穩(wěn)定運(yùn)行31個(gè)月，焦罐內(nèi)襯使用壽命大幅度延長(zhǎng)，預(yù)計(jì)新型焦罐使用壽命能達(dá)到48個(gè)月以上。輕質(zhì)澆注料干熄焦罐襯板情況如圖2所示。

圖2 輕質(zhì)澆注料干熄焦罐襯板情況Fig.2 CDQ Tank Lining Board Made of Light Castable Material

（2）新型澆注料內(nèi)襯干熄焦罐日常生產(chǎn)中基本無(wú)維護(hù)，因焦罐內(nèi)襯導(dǎo)致故障率接近于零，有助于改善干熄焦罐運(yùn)行率；無(wú)日常新增運(yùn)行成本和維護(hù)成本，節(jié)約成本約30萬(wàn)元/a；規(guī)避了原焦罐因襯板開(kāi)裂、變形或缺失存在的安全隱患和環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。

（3）新型澆注料內(nèi)襯干熄焦罐保溫節(jié)能性能良好，表面溫度由約550℃降低到200℃左右，大幅降低紅焦運(yùn)送過(guò)程中的熱量損失，節(jié)能效果顯著。

（4）新型澆注料內(nèi)襯干熄焦罐自2019年9月運(yùn)行至今，有效促進(jìn)了干熄焦系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

鞍鋼股份有限公司鲅魚(yú)圈鋼鐵分公司為了解決球墨鑄鐵內(nèi)襯干熄焦焦罐故障率高、存在安全環(huán)保隱患和熱損失較大等問(wèn)題，引進(jìn)了新型澆注料內(nèi)襯干熄焦罐，并開(kāi)展應(yīng)用實(shí)踐。通過(guò)開(kāi)發(fā)和引進(jìn)熄焦車防碰撞技術(shù)，采取紅焦焦罐避雨措施，同時(shí)充分利用替換下來(lái)的原有焦罐，整備作為應(yīng)急備品，有效避免了新型澆注料內(nèi)襯干熄焦罐澆注料大面積脫落的隱患，焦罐內(nèi)襯使用壽命大幅度延長(zhǎng)，系統(tǒng)運(yùn)行率大幅提升，日常生產(chǎn)無(wú)需維護(hù)，節(jié)約成本約30萬(wàn)元/a，規(guī)避了安全隱患和環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)能效果顯著，促進(jìn)了干熄焦系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。