浅谈6米焦炉降温后深火道炉墙修补

浅谈 6米焦炉降温后深火道炉墙修补

许海涛 李智超 钟新亮

本钢板材焦化厂 辽宁省本溪市 117000

摘 要：针对本钢板材股份有限公司焦化厂焦二作业区4B炉30#南侧炉墙在距炭化室底部 5 米高，8-22 火道，损坏高度 2-3 层砖的问题。本文通过对炭化室炉墙采用降温，施工人员进入炭化室内部利用半干法喷补技术近距离进行炉墙清理和炉墙喷补，同时清透斜道。解决该炉一直按病号炉处理，没有装满煤，影响正常生产的问题。

关键词：焦炉 降温 半干法喷补 清透斜道

本钢焦化厂4#焦炉为JN60型双联火道、废气循环、60孔复热式焦炉，设计年产焦炭能力为120万吨，2019年2月由于职工误操作将4B炉30#南侧炉墙大面积刮坏。同时由于炉墙砖掉入燃烧室内，造成个别燃烧室斜道堵塞，严重影响炉温。虽然已做临时处理，利用控制加煤转数的方法能勉强维持生产，但该炉推焦电流一直较高，并且时常有推二次焦现象的发生，已经威胁到正常生产，消除这一隐患已经刻不容缓。我厂技术人员与长城望宇公司人员联系、沟通，经过认真研究，反复论证，最终决定对该炭化室炉墙采用降温，施工人员进入炭化室内部利用半干法喷补技术近距离进行炉墙清理和炉墙喷补，同时清透斜道的热修复处理。

1 焦炉存在问题原因分析

焦炉的衰老损坏可分为正常衰老损坏与非正常衰老损坏两种情况。一般的正常衰老是不可避免的，而非正常衰老则是事故性的，是可以避免的。

1.1 焦炉炭化室炉墙正常损坏的原因：

1）温度变化的影响——在生产过程中，反复摘闭炉门，装煤出焦时，温度变化所产生的热应力对炉墙产生影响。焦炉在投产3—5年就开始发生剥蚀或裂纹。随炉龄增长，损坏程度也不断增加，并向炉内延伸。炉顶装煤口部位受外界冷气流的影响大，很容易形成剥蚀，裂缝等。炉头部位的盖顶砖也常由于温度急冷急热造成断裂。

2）机械力的作用——当炭化室墙面出现裂缝或变形后，在操作摘装炉门及推焦所产生的机械应力对炉墙裂缝的扩大和墙面变形的加剧起着促进作用，尤其是推焦困难时，影响更为严重。

3）物理化学作用——硅砖主要成分（SiO2 ）是酸性氧化物，在常温下抗腐蚀性较强，但在高温下不抗碱性物质的渣蚀，它与煤料中的金属氧化物（Na2O、FeO）发生化学反应，在硅砖墙表面形成低熔性硅酸盐（Na2SiO3、Fe2SiO4），形成低熔性硅酸盐与硅砖中的SiO2 结合，由于硅砖在不同温度下线膨胀率及 耐磨程度不相同，故在温度应力与装煤出焦等机械力的作用下，逐渐从硅砖本体中脱落。由于反复作用不断腐蚀砖面。

二氧化硅（ SiO2）在炼焦过程中产生 SiO2 升华，由于煤干馏分解产生大量的碳氢和一氧化碳等到构成还原气氛，在温度高于 1300℃时开始发生还原反应：

＞ 1300℃ SiO2 + C → CO↑ +SiO ↑

一氧化硅（SiO）呈气态逸出，温度越高这种反应的速度就越快，在有金属铁存在的情况下，将会降低该反应的温度并使反应加速。因而硅砖墙面中SiO2含量少，必然要降低硅砖的性能。

4）炉长增长与石墨沉积——硅砖砌体在烘炉升温过程中，由SiO2 发生晶型转变引起体积膨胀。焦炉在投产后，转化仍在继续进行，在硅砖内低熔物（ Fe2O3、Na2O、CaO等）和还原气氛存在的条件下，其中部分石英向着鳞石英转化，但低熔物不足的则石英又转变为方石英。所有这些晶型转化都伴随着体积膨胀。这种膨胀在焦炉生产中将会逐年减弱，以至最后消失。同时也说明这是焦炉砌体的真实膨胀，是必然的现象。

炉体膨胀随炉龄增长逐年减弱最终消失，但实际炉长仍在逐年增长， 这是因为炭化室墙面上，因受机械应力和温度变化的热应力使其逐渐产生裂纹，而这些裂纹被气分解的石墨所填充，裂纹又不能完全闭合，只有不断伸长就这样周而复始，则使裂缝的宽度越来越大，裂缝的条数也越来越多，所以使炉长逐年不断增长。

1.2 4B炉30#炉墙现状

本钢板材焦化厂焦二作业区4B炉30#南侧炉墙，在距炭化室底部 5 米高，8-22 火道，损坏高度 3 层砖位置大面积损坏，损坏面积达2.6㎡。当时由于时间紧，临时采用半干法喷补处理了一下，到目前为止该炉号一直按病号炉处理，影响正常生产。为保证推焦顺畅只能采取少加煤的方法，每炉损失焦炭约5吨，全年累计损失焦炭约为2136吨。由于炉墙掉砖影响，造成30#燃烧室6、13、14、20孔，31#燃烧室15#孔斜道堵塞。导致焦炭成熟不好，影响焦炭质量，同时推焦存在感官污染。长时间推焦电流大，对炉墙、炉底均有不同程度的磨损目前只是维持生产状态。由于长时间少加煤造成立管根堵塞、炉顶石墨厚、集气管底部沉积物变多等一些列问题出现，不但加大职工劳动强度，同时存在发生事故的危险性。仅在2020年对该炉炉墙修复已达20余次，每次炉墙损坏均造成烟囱冒烟，对环保造成影响。

2 炉温控制

2.1 检修炉、焖炉和缓冲炉设置

1）检修炉号4B30#炭化室为空炉，在检修炉号两侧炭化室各设立一个焖炉4B29#、4B31#炭化室，在焖炉的另一侧各设一个缓冲炉4B28#、4B32#炭化室。检修期间焖炉号不许推焦，缓冲炉延长结焦时间至36小时。

2）检修前首先要进行炉温控制，检修炉、焖炉两侧的燃烧室分别有相应的加热制度和温度控制标准。

3）检修炉提前 24 小时空炉降温，两侧的燃烧室立火道停止加热，盖好上升管盖，盖好炉盖。

4）焖炉号在检修炉号两侧，焖炉号在结焦时间达到三分之二时进行焖炉和温度控制，焖炉与检修炉之间的燃烧室立火道停止加热；检修期间焖炉号不许推焦。

5）缓冲炉延长结焦时间，缓冲炉与焖炉之间的燃烧室立火道控制温度，间断加热，保证缓冲炉焦炭成熟、推焦顺利。缓冲炉结焦时间为 36 小时。

6）检修炉经过 24 小时空炉、停止加热、降温后，两侧燃烧室立火道温度在 900～950℃。

7）空炉降温 24h 后将机方炉门打开，上升管盖打开、机方导烟孔盖打开，检修炉号检修部位开始强制降温。

8）在强制降温的同时安装挡火墙，砌筑隔墙，对邻墙进行保温隔热工作。

9）在检修期间为便于温度控制和施工安全，检修炉号和焖炉炉号采用焦炉煤气加热。

10）在检修期间，为了便于温度控制和施工安全，检修炉号和焖炉炉号采用焦炉煤气加热。

2.2升温计划

（1）施工结束后，清扫炉底关闭炉门、上升管盖、炉盖，利用相邻炉室传热自然升温，历时32小时将4B30#、31#燃烧室温度升至700℃，风门开度及小烟道翻板开度视降温情况调节，之后送焦炉煤气点火升温。

（2）焦炉煤气点火之后，利用24小时将炉温均匀升至1000℃（见图2），待炉温升至1000℃后4B30#炉加煤。结焦时间按照第一循环36小时、第二循环28小时、第三循环24小时逐步顺签。

（3）4B30#炉加煤2小时后，4B29#、31#焖炉炉号根据顺签方便相继推焦、加煤，结焦时间按照第一循环28小时、第二循环24小时逐步顺签。

2.3 保护措施

（1）在升、降温过程中每小时进行一次钢柱大小弹簧测量，变化2mm以上时及时调节，并形成记录。

（2）在升、降温过程中每2小时进行横排温度测量，根据炉温及时调节，并形成记录。

3. 效果验证

经过十余天的推焦效果验证，在历时154个小时对4B炉30#炭化室所损坏的炉墙进行修复，同时对4B30#燃烧室6、13、14、20孔，31#燃烧室15#孔斜道进行开洞、清透。修复完炉墙厚度达到80mm且平整度良好；单孔炉温由原来的850℃提升至1235℃；加煤量较比修复之前提升6.6吨；推焦电流由修复前的300A降至180A。通过此次炉墙修复极大的改善了炉温，保证焦饼成熟。而且推焦电流正常，效果良好达到了炉墙修复的效果。

3. 结语

本文通过对焦炉炉墙在深火道处破损的修补方法，以及修补炉墙过程中升、降温措施的研究与实践。较好的完成了此次炉墙修补工作，同时有效的解决了该炉长期少加煤、炉温低等一系列的问题。最终消除了该“病号炉”存在的隐患。具有一定的经济效益和环保效益。

参考文献：

[1] 郭树才.煤化工工艺学[M].化学工业出版社,2001.
[2] 姚玉英.化工原理[M].天津科学技术出版社,2001.

作者简介：

许海涛（1982.11-），男，工程师 ，2008年7月毕业于辽宁科技大学化学工程与工艺专业，工学学士，现工作于本钢板材焦化厂焦二作业区任专业工程师，从事炼焦技术管理工作。