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        延長干熄焦使用壽命的技術(shù)研究

        2019-01-03 15:03:09劉洲平
        中國金屬通報(bào) 2019年9期
        關(guān)鍵詞:耐火磚水封碳化硅

        劉洲平

        (河鋼股份有限公司邯鄲分公司焦化廠,河北 邯鄲 056000)

        在當(dāng)前嚴(yán)峻的環(huán)保形勢下,干熄焦作為一種余熱回收設(shè)備已在很多焦化企業(yè)中得到推廣應(yīng)用,在有效改善焦炭質(zhì)量的同時(shí),減少了熄焦環(huán)節(jié)的污染排放,同時(shí)吸收了紅焦顯熱,促進(jìn)了能源的高效利用,是一項(xiàng)節(jié)能環(huán)保的先進(jìn)工藝,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。但由于干熄焦工作環(huán)境較為惡劣,裝焦和熄焦過程中會受到高溫氣流的沖刷作用,長期生產(chǎn)運(yùn)行下會造成爐體耐火材料的燒損,以及出現(xiàn)冷卻段磨損,環(huán)形氣道變形,除塵耐材損壞等問題,制約了干熄焦的高效運(yùn)行,也容易對除塵排放指標(biāo)帶來一定的影響。因此,干熄焦設(shè)備在運(yùn)行一定時(shí)間后不得不進(jìn)行周期性的檢修,干熄焦設(shè)備的壽命也因此而受到影響。

        為了減少設(shè)備損壞,延長設(shè)備使用壽命,我們結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐,對干熄焦運(yùn)行中的常見損壞現(xiàn)象進(jìn)行了分析,并提出了在確保環(huán)保數(shù)據(jù)正常前提下,延長干熄焦使用壽命的相關(guān)技術(shù)措施。

        1 影響干熄焦壽命的幾種情況及原因分析

        1.1 干熄爐斜道區(qū)損壞

        斜道區(qū)俗稱為牛腿,是干熄爐較為容易損壞的部位,該區(qū)域在裝焦生產(chǎn)中不僅會受到紅焦向下流動的沖擊力,還要受到夾帶著焦粉的高溫循環(huán)氣體的沖刷。此外,在干熄焦熱循環(huán)的過程中,斜道區(qū)還會經(jīng)受300℃~700℃的溫差變化,在較大的熱應(yīng)力作用下很容易造成斜道區(qū)耐火材料出現(xiàn)損壞。

        主要表現(xiàn)為牛腿磚折斷和崩潰性損壞;拱頂部位高溫段磚體燒熔。究其原因,一是耐火磚高溫性能問題,難以適應(yīng)頻繁的、大幅度的溫差變化,特別是當(dāng)斜道出口密封性較差,因局部負(fù)壓吸入空氣時(shí),會使該部位發(fā)生劇烈燃燒,甚至達(dá)到1350℃~1550℃的高溫,繼而導(dǎo)致砌體燒熔。

        1.2 預(yù)存室環(huán)形氣道變形

        環(huán)形氣道是干熄爐高溫?zé)煔獾耐ǖ?,具有砌體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,運(yùn)行環(huán)境惡劣的特點(diǎn),生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)會頻繁地受到高溫?zé)煔獾臎_刷,對爐體結(jié)構(gòu)的耐磨性、熱穩(wěn)定性等都有著非常高的要求。因此,環(huán)形氣道在經(jīng)過兩年的運(yùn)行周期后大多會出現(xiàn)不同程度的變形甚至是倒塌,不得不停產(chǎn)檢修。

        通過與其它焦化廠干熄焦設(shè)備運(yùn)行情況的調(diào)查,認(rèn)為環(huán)形氣道變形,檢修周期較短的原因:一是裝焦量較大,導(dǎo)致裝焦時(shí)爐體承受的熱應(yīng)力瞬間成倍提高;二是預(yù)存室容積提高,較大的裝焦量必然導(dǎo)致氣道所承受的徑向應(yīng)力的增加;三是氣道嚴(yán)密性不良,導(dǎo)致局部砌體燒熔。

        1.3 高溫膨脹節(jié)內(nèi)襯澆筑材料壽命短

        干熄爐至一次除塵器之間的高溫?zé)煔馔ǖ啦捎酶邷貪仓戏謱訚仓?,雖然具有施工簡單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),但是在惡劣的工況環(huán)境下,運(yùn)行一段周期后較容易出現(xiàn)粉化、開裂等結(jié)構(gòu)性破壞,致使其嚴(yán)密性受到破壞。繼而導(dǎo)致夾帶大量粉塵的煙氣外逸,污染環(huán)境。

        1.4 裝焦?fàn)t口水封槽壽命短

        爐口水封槽主要起到防止裝焦時(shí)煙氣、粉塵外逸的作用,在生產(chǎn)時(shí)由于需要時(shí)常開閉,因此會頻繁經(jīng)受1000℃左右高溫?zé)煔獾臎_刷和灼燒。長期運(yùn)行下,容易導(dǎo)致不銹鋼水封槽的損壞,并導(dǎo)致工業(yè)用水漏入干熄槽內(nèi)。在工業(yè)水的急劇降溫作用下,非常容易導(dǎo)致爐內(nèi)襯的開裂損壞;同時(shí)水與紅焦接觸后,會引發(fā)劇烈的水煤氣反應(yīng),并導(dǎo)致氫氣、一氧化碳等可燃性氣體組分的急劇上升,造成嚴(yán)重的安全隱患。干熄爐不得不被迫停產(chǎn)檢修。

        2 延長干熄焦使用壽命的技術(shù)措施探討

        2.1 改進(jìn)斜道區(qū)耐火材料性能

        目前干熄爐斜道區(qū)普遍采用莫來石碳化硅作為耐火材料,可考慮檢修時(shí)采用具有更高強(qiáng)度,更高耐磨性指標(biāo)和抗折指標(biāo)的莫來石碳化硅,同時(shí)提高耐火泥指標(biāo)。

        隨著近幾年材料工藝的發(fā)展,幾種氮化物結(jié)合的新型高強(qiáng)耐火材料已逐漸得到應(yīng)用,主要包括塞隆結(jié)合碳化硅、氮化硅結(jié)合碳化硅等。從目前已有的應(yīng)用案例來看,改進(jìn)碳化硅關(guān)鍵指標(biāo)是延長干熄爐斜道檢修周期的最有效辦法。雖然氮化硅材質(zhì)可持續(xù)使用較長時(shí)間,但后期不能進(jìn)行年修,維護(hù)成本較大。

        2.2 環(huán)形氣道的設(shè)計(jì)改進(jìn)

        在當(dāng)時(shí)焦?fàn)t大型化發(fā)展趨勢下,針對環(huán)形氣道易損壞的問題,可采取大勾舌磚型設(shè)計(jì),增加磚體之間垂直方向上的咬合力,從而提高氣道徑向應(yīng)力的承受力。如此,既可以增強(qiáng)氣道抵御裝焦熱沖擊和預(yù)存室儲焦張力的能力,同時(shí)也強(qiáng)化了風(fēng)道的密閉性,改善了系統(tǒng)溫度、壓力等運(yùn)行參數(shù)。此外,通過采用具有更高強(qiáng)度和耐熱性能的新型磚體材料,將大大延長爐體使用壽命,降低維修成本。

        2.3 高溫膨脹節(jié)內(nèi)襯澆筑材料改為耐火磚設(shè)計(jì)

        對于采用分層澆筑法的高溫膨脹節(jié)內(nèi)襯,可將其改進(jìn)為砌筑體耐火磚設(shè)計(jì),增強(qiáng)該部位在惡劣工況下的適應(yīng)能力,解決澆筑料運(yùn)行一段時(shí)間后粉化、脫落的問題。將爐口改為定形組合磚設(shè)計(jì),可延長使用壽命達(dá)4年以上。

        2.4 延長水封槽使用壽命的措施

        不銹鋼水封槽的損壞是影響干熄爐使用壽命,威脅干熄焦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵性因素。對此,可采用不誘鋼水封槽的內(nèi)置設(shè)計(jì)。首先設(shè)計(jì)耐磨性能好,熱震穩(wěn)定性好的高材質(zhì)L型異形磚,在原爐口耐火磚砌體上,按照爐口尺寸砌成水封座槽口,并將不誘鋼水封槽安置在磚體內(nèi),避免其與紅焦和高溫?zé)煔庵苯咏佑|,從而延長其壽命。通過對多座干熄爐檢修實(shí)踐發(fā)現(xiàn),該種設(shè)計(jì)方法可有效延長水封槽壽命和維護(hù)周期,確保其穩(wěn)定運(yùn)行2年以上。

        3 結(jié)語

        干熄焦使用壽命的延長對企業(yè)來說具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益,我們在日常的工作中還要繼續(xù)密切關(guān)注干熄焦的運(yùn)行狀況,從而提出進(jìn)一步的改進(jìn)措施。

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