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对症下药除问题
发布日期: 2017/8/23     浏览量:7371

干熄焦的主要设备干熄炉砌体属于竖窑式结构、正压状态的圆筒形直立砌体,整个干熄炉外表被铁壳包围,内层采用不同的耐火砖砌筑而成。莱钢干熄炉的耐火材料在使用过程中出现了不同的问题,为此,研究者进行了原因分析,并采取了相应的措施,取得了不错的效果。

耐火材料在干熄焦的应用

  干熄炉炉体自上而下,可分为预存室、斜道区和冷却室。

  预存段的上部锥顶区,因装焦前后温度有波动,对该部位耐火砖砌体的热稳定性要求较高;预存段中部是直段实心耐火砌体,主要承受装入红焦后产生的热膨胀以及装入焦炭的冲击和磨损;预存段下部是环形风道,分为内墙及外墙两重环形砌体,内墙要承受装入焦炭的冲击和磨损,还要防止预存段与环形烟道因压力差产生窜漏现象,采用莫来石碳化硅高强度耐火砖进行砌筑。

  斜道区的砖逐层悬挑承托上部的重量,共有30个风道,以及30个支撑点,每个支撑点的重量大约为10吨,其耐火材料采用莫来石碳化硅材质。斜道区温度频繁波动,而且循环气体夹带焦粉对该部位激烈冲刷,因此,对斜道区内层砖的抗热振性、抗磨损性和抗折性要求很高。冷却段内壁耐火砌体主要承受焦炭下落移动时的磨损。

  一次除尘器采用重力除尘的方式,收集从干熄炉环形烟道流出的循环气体中夹杂的粗颗粒焦粉,一次除尘器顶部耐火砖采用拱形砌筑结构,两侧及下部采用耐火砖筑成锥斗形结构。

  莱钢1号干熄炉预存段整个耐火材料厚度约为620mm,其中莫来石B砖400mm、黏土砖200mm、高温石棉毡20mm。高温石棉毡具有耐膨胀、耐极冷的特点及密封、保温、隔热作用,从而保护外部铁皮不被烧红变形,防止热量损失。

干熄炉面临的问题

  在使用过程中,莱钢干熄炉逐渐出现以下问题:水封槽开裂,水流入干熄炉内,可燃气体浓度升高,导致锥体耐火砖损坏。干熄炉出口、锅炉入口膨胀节处以及一次除尘器上部、周围耐火材料脱落,个别部位发红烧穿。

  1号、2号干熄焦环形烟道“牛腿”砖使用一段时间后断开、脱落,出现掉砖现象,危及干熄炉的安全运行,甚至出现干熄炉倒塌,造成特大事故的发生。

  年修时发现,一次除尘器侧壁耐火砖上有结瘤,预存段、冷却段出现不同程度的磨损、烧损。

干熄焦在运行过程中出现2号干熄焦焦罐盖不锈钢板弯曲变形、脱落,造成旋转密封阀卡料,以及后序管带运输机皮带划伤,影响正常的安全生产。

形成原因及预防改进措施

  研究者发现,1号干熄焦水封槽使用的材质是20G,经过热处理,位于干熄炉的炉口,起密封、隔热作用,因频繁装焦、炉盖开闭,温度变化较大,且洒落在水封内的焦粉不均匀,与水封内流动的水极易发生化学反应,形成结垢,使局部吸热大,产生鼓包、腐蚀裂纹,最后开裂,水渗入干熄炉耐火砖。自开工以来,莱钢干熄焦曾两次出现水封槽开裂现象,循环气体中可燃气体浓度、预存室压力升高,影响顶锥段耐材寿命。未经过热处理的20G,耐急冷、不耐高温,而铸钢耐高温,但遇冷水后容易开裂。经过对比思考,干熄焦车间采用了耐高温、耐急冷,水封槽内缺水后可补水,不发生变形或轻微变形的不锈钢水封槽。新水封槽投入运行后,效果明显。

  干熄炉出口、锅炉入口膨胀节处以及一次除尘器为负压段,通常情况下,砌筑成拱形的一次除尘器上部铺有一层黏土砖。内道的莫来石砖因高温膨胀产生空隙,黏土砖靠吸力及时填补因膨胀产生的空隙,以避免一次除尘器上部烧穿吸入空气。

  干熄炉与一次除尘器、锅炉与一次除尘器之间砌筑时预留100mm的膨胀缝,高温膨胀后间隙约为80mm。在施工过程中,其间隙焊接固定后通常经人为操作塞有段状或条状高温石棉毡。在冷处理过程中塞入石棉毡,高温作用下,石棉毡产生膨胀,为携带焦粉的循环气体的渗入留下空隙,焦粉进入一次除尘器外层,铁皮与纤维毡之间。随着空隙逐渐增大,炉墙与砖分离。在运行过程中,因压差的作用,高温石棉被顶出来。空隙内的高温石棉毡是连接外部的覆盖层,受高温的影响,烧穿变形,石棉冲刷脱落。1号干熄焦一次除尘器北墙出现上述情况,一次除尘器前后膨胀节烧穿变形,外部温度高达600℃。年修时,一次除尘器前后的膨胀缝隙达到80mm。莱钢对一次除尘器北墙耐火材料全部进行更换,拆除时发现膨胀节高温石棉毡全部脱落,铁皮与纤维毡上沉积许多焦粉。高温纤维与石棉绳相比,气孔率大,气孔壁间和气孔内的气体对流,使气孔率继续增大,因冲刷、磨损脱落。莱钢以外力将100mm麻花状高温石棉绳弄成扁形,塞入深度为15cm的膨胀缝内。与段状、条状的石棉毡相比,石棉绳在高温作用下更易形成整体。在使用过程中,石棉绳的脱落是一层层或一段段的脱落,不会像石棉毡那样整体脱落,不给携带焦粉的高温循环气体进入膨胀节的缝隙,使用周期延长,能够减少年修维修费用,延长周围耐材的寿命。

  斜道区受循环气体的冲刷和磨损,出现砖泥剥离,强度减弱。斜道区带勾舌的“牛腿”砖承受预存室上部的重量,压强大,局部应力也大,应力无法消除时,直接剪切向下,形成下部砖层断裂。烟道立柱砌筑所用的是莫来石—碳化硅配套磷酸盐为黏结剂的耐火泥。磷酸盐结合剂在700℃-1000℃时达到最佳的黏结强度,而烘炉时此段温度不超过440℃,最高为650℃,耐火泥达不到最佳的黏结强度。炉内具有碱性的还原性气体,与带有酸性黏结剂的火泥发生反应,分解莫来时晶相结构,砖表面呈粉状,使耐火砖之间黏结度低,在焦炭的摩擦和挤压下,砖缝逐渐扩大,直至脱落、砖断裂。在运行过程中,频繁的停产检修导致温度剧烈波动甚至降到耐火砖的极限温度,操作时循环风量瞬时变换较大、温度忽高忽低,也是造成“牛腿”砖脱落的原因。目前,对斜道区“牛腿”砖的治理,普遍采用的措施是将立柱正面的两块砖结构改为一块砖砌筑,减少对立柱立缝的磨损和气流冲刷;提高耐火砖的荷重软化温度,采用抗磨性能好的耐火砖或氮化硅砖;保持干熄焦的运控稳定性,缩短停产检修时间等,以预防“牛腿”砖脱落。

  经分析,莱钢耐火砖结瘤的原因如下:一部分是砌筑耐火砖时,黏附在耐火砖上的耐火泥外溢,耐火砖不平滑,细小的焦粉和焦炭中的焦油挂在耐火砖的不平滑处,遇到高温产生化学反应,黏附在上面,越积越多,碳化形成。另一部分是正常操作时,循环风以每秒50立方米的速度,将焦油、焦粉等甩在耐火砖上,在高温下燃烧、碳化形成。耐火砖结瘤后直接影响其使用寿命,预防措施是提高焦炭的成熟度,延长结焦时间,砌筑时使干熄炉内耐火砖保持清洁光滑。

  在预存段,莱钢采用喷补的方法将碳化硅火泥覆盖在莫来石砖上,修补烧损、磨损的耐火砖。冷却段磨损、烧损严重,最深处凹进去150mm,莱钢采用砖表面预制模型整体定型后浇注的方法进行修补。

  因焦罐盖工作的环境所致,间断、频繁的温度变化,使不锈钢产生弯曲变形、脱落,造成旋转密封阀卡料,影响安全生产。为此,莱钢焊接固定不锈钢框架,将高温石棉毡覆盖于焦罐盖不锈钢上面,但是效果不理想。后来,借助年修,莱钢改成锚固钉固定高温石棉毡的方法,使用效果良好。 

 
 
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