安陽鋼鐵股份有限公司 韓 礦 趙 榮
焦爐上升管直管、底座的工藝改造
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安陽鋼鐵股份有限公司焦化廠3#、4#焦爐分別投建于1994年和1990年,由于爐齡較長,上升管系統(tǒng)長期處于高溫工作狀態(tài),腐蝕較為嚴重。爐頂上的底座已經(jīng)不同程度地崩裂,經(jīng)常出現(xiàn)冒煙現(xiàn)象。且由于爐體向上膨脹,直接導(dǎo)致上升管位置提升,使上升管的橋管承插口部位插入水封閥插套的距離減少,水封水位降低,達不到密封荒煤氣的作用。插口經(jīng)常出現(xiàn)冒煙,甚至冒火現(xiàn)象,處理方法基本上是用石棉繩塞緊,泥料抹嚴,但僅能維持一個多月,后又出現(xiàn)冒煙、冒火現(xiàn)象,給環(huán)境帶來很大污染。而且,密封不嚴也容易對爐體造成損壞,有的損壞嚴重的已經(jīng)斷裂,危及到生產(chǎn)。本文,筆者對底座及其材質(zhì)、水封閥水封位差低等問題進行了深入細致的分析,并對上升管底座進行了改造,且在改造中節(jié)省了上升管直管,解決了水封閥水封位差低和底座崩裂導(dǎo)致的冒煙、冒火等現(xiàn)象,保證了生產(chǎn)的安全穩(wěn)定進行。
1.底座材質(zhì)改造。3#、4#焦爐上升管底座位于焦爐爐頂兩側(cè),上部與直管相連,下部嵌入爐頂區(qū)與炭化室相連。原上升管底座材質(zhì)為灰口鑄鐵,內(nèi)部(襯有黏土磚)流通炭化室出來的荒煤氣(溫度在750℃),外部暴露在空氣中,由于受到溫度、雨雪等天氣變化的長期影響,特別是暴雨時,內(nèi)外部溫差加大,容易使底座崩裂,荒煤氣從底座內(nèi)泄露,導(dǎo)致冒煙、冒火現(xiàn)象,惡化操作環(huán)境,污染大氣。并且此材質(zhì)的底座又無法焊縫,因此必須更換。由于,材質(zhì)為HT200的A3鋼在內(nèi)外部溫差較大時也不會崩裂,具有較好的耐用性和實用性,被確定為內(nèi)部加工底座材料,解決了底座崩裂的問題。
2.直管的棄損利舊。以前更換底座時,與底座相連的直管不管好壞,都是和底座一起扔到廢鐵堆中,重新更換新的底座和新的直管。在這次拆卸直管、底座過程中,筆者發(fā)現(xiàn)大部分上升管直管外部無裂縫和裂紋,除了內(nèi)部襯磚損壞掉落以外,基本上是完好的,可以繼續(xù)使用。因此,此次改造中把新材質(zhì)的底座連接在完好的直管下部,內(nèi)部用新的黏土襯磚砌筑,使其滿足安全生產(chǎn)的工藝要求。
3.水封閥水封位差低的原因分析及解決方法。上升管由底座、直管、橋管和水封閥閥體(翻板座)組成。直管是鑄鐵的圓筒,內(nèi)襯黏土磚。上升管與集氣管間煤氣的接通或切斷通過水封閥閥體進行,水封閥閥體下部固定在集氣管上,上部與橋管以差套連接,承插部位采用水封承插裝置。水封翻板在炭化室出焦時是水平裝置呈關(guān)閉狀態(tài),由橋管噴入氨水并沿翻板四周溢流而形成水封。在水封承插式翻板座內(nèi),氨水先進入承插水封,滿流后再流入水封翻板。裝煤后,水封翻板成豎直打開狀態(tài),承插水封起到密封由炭化室流經(jīng)橋管進入集氣管的荒煤氣的作用。承插水封與橋管插入高度即位差,它決定了是否有荒煤氣擊穿水封逸散到大氣中的可能。通過分析,炭化室裝煤后壓力較大,壓力接近1 400Pa。同樣,通過計算得知,水封閥位差應(yīng)該在140mm以上,以保證沒有荒煤氣逸散到大氣中。
由于3#、4#焦爐爐齡較長,爐體向上膨脹,而且由于底座處于炭化室上部,荒煤氣的出口溫度較高,大量的荒煤氣裂解生成石墨填在磚縫中,也會使此部位提高。這兩項原因?qū)е律仙芟到y(tǒng)位置上移,處于頂部的橋管,其承插口位置也得到提升,導(dǎo)致位差較低。經(jīng)過測量,在80mm左右,低于要求值,達不到密封作用,因此閥體插口部位常采用石棉繩、泥料來堵塞、抹嚴,維護較為頻繁。
針對以上現(xiàn)象,只要提高水封閥水封位差,使荒煤氣不能擊穿承插水封,就能保證承插口沒有因荒煤氣逸散引起的冒煙、冒火現(xiàn)象。在底座材質(zhì)改造過程中,由于底座目前高度是295mm,結(jié)合實際需求,把改變材質(zhì)的底座高度降為220mm,就能使橋管插口下移75mm,使水封閥水封位差達到155mm,高于裝煤后壓力1400Pa的剛性需求,從而起到完全密封作用。
分析論證后,對以上方法進行了具體實施,以下為實施前后的效果對比圖。
1.底座的改造。從圖1可以看到,實施前的底座高度較高,并且上面還有因劇烈溫度變化引起的崩裂現(xiàn)象。圖2為實施后的效果圖。從圖中可以看到底座位置已經(jīng)由原來的295mm降低為220mm,降低了75mm,并且改變了材質(zhì)的底座較為耐用和實用,沒有崩裂的現(xiàn)象,冒煙、冒火現(xiàn)象消失,完全滿足工藝要求。
2.直管的棄廢利舊。通過分析,對完好的直管重新進行利用,無論從內(nèi)部還是外觀上,都能夠滿足安全生產(chǎn)要求,實施效果較好。
3.在提高了水封閥水封位差高度后,對插口部位進行了比較。圖3為改造前插口,可以發(fā)現(xiàn)熱修工經(jīng)常維護的狀態(tài)。圖4為改造后的插口,從圖中可以看到,插口部位的水封密封效果較好,完全杜絕了冒煙、冒火現(xiàn)象,滿足了安全生產(chǎn)的工藝要求。
1.以上措施實施后,取得了很好的效果。改造后的底座通過實際應(yīng)用,由于材質(zhì)變化,且對高度進行了加工處理,效果比原來的底座效果好,不崩裂,使用壽命大幅延長。
2.通過底座高度改造,解決了水封閥水封位差低的問題,保證了焦爐的正常、穩(wěn)定生產(chǎn),減少了熱態(tài)維護的工作量,提高了勞動生產(chǎn)效率。
3.較好的社會環(huán)境效益。改造措施實施后,底座和插口冒煙、冒火現(xiàn)象消失,并且減少了對爐體的損害,改善了操作環(huán)境,減少了環(huán)境污染,保證了生產(chǎn)的順利進行。
4.此次改造的經(jīng)濟效益。此次改造主要節(jié)省了直管和因堵漏而使用的材料等,2010年1月份至今已使用了舊的直管38個,共節(jié)約資金約12萬元。
5.此次改造具有在焦化行業(yè)良好的適用性,對于其他爐齡較長的焦爐具有借鑒價值。