張少春
(攀鋼西昌鋼釩有限公司煉鐵廠)
摘 要：文章詳細分析了某鋼廠6.25m搗固爐爐墻縱裂紋、 剝蝕、 炭化室底磨損和穿孔的原因，并制定了優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu)和難推焦特殊管控等措施，以改善推焦電流。采用陶瓷焊補技術(shù)補爐和減少機側(cè)冷空氣進入量，治理爐墻剝蝕。通過采用耐高溫高強螺，電焊固定等方式防止推焦桿滑靴、 墊板及爐口磨板掉落，同時提高 SCP 機對位精度，減少或杜絕設(shè)備損傷爐墻。
關(guān)鍵詞：搗固焦?fàn)t；爐墻損壞；原因分析
焦?fàn)t是大型工業(yè)窯爐，具有投資大、 建設(shè)周期長和生產(chǎn)連續(xù)性強等特點，延長焦?fàn)t使用壽命自然成為焦化工作者的首要任務(wù)。 在焦?fàn)t生產(chǎn)操作中，炭化室爐墻運行維護的好壞，決定著焦?fàn)t的使用壽命及運行穩(wěn)定性。某鋼廠6.25m搗固焦?fàn)t自 2011 年 10月投產(chǎn)后，受備煤資源波動、焦?fàn)t機械運行不穩(wěn)定等因素影響，爐墻出現(xiàn)了不同程度地開裂、 剝蝕、 穿孔。文章旨在系統(tǒng)分析爐墻損壞的主要原因以及采取技術(shù)措施預(yù)防損壞，修補已損壞的爐墻。
1 炭化室爐墻現(xiàn)狀
2018年9月份，對兩座焦?fàn)t炭化室爐墻進行了全面檢查，其結(jié)果見表 1。
2 炭化室爐墻損壞原因分析
爐墻在焦?fàn)t爐齡青春期出現(xiàn)損傷，需從設(shè)計、材料、操作、鐵件及爐溫管理等方面進行分析[1]。 經(jīng)過與國內(nèi)同行進行交流及分析，6.25m搗固焦?fàn)t在爐體設(shè)計、 耐材選用、 鐵件及爐溫管理方面均未發(fā)現(xiàn)明顯問題?，F(xiàn)著重從生產(chǎn)操作、設(shè)備維護、 搗固焦?fàn)t特性等方面進行系統(tǒng)分析。
2.1縱裂縫原因分析
2.1.1炭化室墻面所受側(cè)向力來源及分析
煉焦過程中炭化室墻面所受的側(cè)向力主要來自焦餅的膨脹力和推焦時爐墻所受側(cè)向沖擊力[2] 。焦餅膨脹給爐墻的壓力較均勻，且其施力過程較慢，對爐墻的直接損壞較小，通常不予考慮。推焦過程中，推焦桿擠壓焦餅并通過焦餅施加給爐墻的側(cè)向壓力，存在受力不均勻且施力過程較快等特點，爐墻受力較猛烈，是損壞爐墻的關(guān)鍵因素。
焦炭呈不規(guī)則疏松狀態(tài)，推焦時焦餅強度不足以克服爐墻及炭化室底產(chǎn)生的摩擦力， 機側(cè)焦餅被擠壓到整個焦餅即將移動時，爐墻所受側(cè)壓力最大，而此時機側(cè)焦炭被壓縮的距離正好約1.5—2m?？梢?， 機側(cè)爐墻縱裂縫主要由推焦電流偏大或推二次焦造成。
2.1.2影響推焦電流因素的分析
推焦電流主要受配合煤質(zhì)量、 熱工管理水平、 生產(chǎn)操作水平和加熱煤氣種類等因素影響，配合煤質(zhì)量指標(biāo)與推焦電流關(guān)系表見表2。
在幾次推焦電流大的過程中，橫排、 直行、爐頭和安定等熱工系數(shù)均在 0.85以上，說明熱工、 操作和加熱煤氣種類對推焦電流影響并不大，配煤結(jié)構(gòu)、 配合煤G值及Vdaf 對推焦電流的影響最大。
(1) 當(dāng)配合煤中主焦煤比例大于 40％ 或瘦煤比例大于 10％ ，推焦電流會明顯增大。
(2) 當(dāng) 1 / 3 焦煤比例大于等于 40％ ， 或氣肥煤配比大于等于 20％ ，推焦電流會明顯降低。
(3) 當(dāng)配合煤 G 值小于 85 時，推焦電流會明顯增大。
(4) 當(dāng)配合煤 Vdaf小于 28 時，推焦電流會明顯增大。
2.2機側(cè)爐墻剝蝕原因分析
2.2.1大量冷空氣從機側(cè)爐口進入炭化室，機側(cè)爐墻急冷急熱產(chǎn)生龜裂
由硅磚石英晶型轉(zhuǎn)化可知，當(dāng)溫度在 573℃ 變化時，硅磚體積變化較大，焦?fàn)t生產(chǎn)中受以下因素影響，外界冷空氣常從機側(cè)爐口進入炭化室，使?fàn)t頭墻溫度大幅降低 (溫降約 450~550℃ ) 至 573℃ 晶型轉(zhuǎn)化點附近，導(dǎo)致爐頭墻硅磚剝蝕、 龜裂。
(1) 受搗固煉焦工藝特點影響，機側(cè)爐門敞開裝煤，大量冷空氣進入炭化室[3] 。
(２) 高壓氨水無煙裝煤產(chǎn)生的吸力將大量冷空氣吸入炭化室。
(3) 為減少荒煤氣外排而降低集氣管壓力，使炭化室長期負壓運行，大量冷空氣從機側(cè)爐口進入炭化室。
(4) 搗固焦?fàn)t塌煤餅后機側(cè)爐門處理時間長，大量冷空氣進入炭化室。
2.2.2機側(cè)個別爐墻磚面受損，成為爐墻剝蝕的擴散源
為減小推焦時爐墻與焦炭間的摩擦力，炭化室墻磚的工作面鋪了一層致密、 平整和光滑的保護層。焦?fàn)t生產(chǎn)中，托煤底板及推焦桿頭偏斜、推焦桿滑靴及機側(cè)爐口磨板掉落等摩擦炭化室墻面，使硅磚上的保護層被破壞而形成麻面，墻面粗糙度增加。推焦時，焦炭與受損墻面之間的摩擦力增加，墻面的受損深度逐步加深。
2.3機側(cè)第一層磚受損原因分析
2.3.1推焦桿滑靴或墊板、 機側(cè)爐口磨板掉落
推焦桿滑靴是易損件，由螺栓固定在支架上，推焦過程中，震動力和惡劣的高溫環(huán)境容易使螺栓斷裂而導(dǎo)致滑靴及墊板掉入炭化室。同時，固定機側(cè)爐口磨板的螺栓也容易斷裂， 導(dǎo)致磨板被推焦桿推入炭化室，易刮傷炭化室墻磚?甚至造成爐墻穿孔。
2.3.2托煤底板跑偏
第一層墻磚損壞有以下特點： 全爐共計23個第一層磚損壞，其中1號爐有 20個，占 87％，南墻共21個，占 91％ 。南墻第一層磚磨損多的主要原因是: 1 號 SCP 機投產(chǎn)初期托煤底板向南跑偏約30mm (設(shè)計允許跑偏 15mm)，試車或裝煤時將部分爐墻第一層磚磨損。損壞爐主要集中在1 號爐，其原因是1號焦?fàn)t投產(chǎn)時2號焦?fàn)t尚未投產(chǎn)，2號焦?fàn)t投產(chǎn)時托煤底板跑偏的問題已基本解決。
2.4爐墻穿孔原因分析
6.25m搗固焦?fàn)t穿孔部位基本集中在機側(cè)爐口向里1 ~ 3m、 炭化室底向上約1 ~ 5層磚的墻面范圍， 因局部墻面剝蝕嚴重而明顯減薄，結(jié)構(gòu)強度降低，推焦時將爐墻推穿孔。
3 預(yù)防爐墻受損和修補爐墻的措施
3.1加強推焦電流管理? 有效降低爐墻受損速度
3.1.1優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu)
(1) 降低配合煤中主焦煤和瘦焦煤比例，增加 1 / 3 焦煤和氣煤配比大于 50％ ，嚴格控制配合煤G值在85 ~ 88范圍內(nèi)，控制配合煤 Vdaf大于 28。
(2) 當(dāng)連續(xù)一個班平均推焦電流大于450A時，立即停止配煤，并從單種煤來煤質(zhì)量、 取煤精度和配煤精度等方面查找原因，直至問題解決，優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu)后推焦電流變化情況見表 3。
3.1.2加強難推焦特殊管控
(1) 第二次推焦前， 需檢查焦炭成熟情況及對應(yīng)燃燒室溫度， 若焦炭偏生，則對上爐門等1.5—2h后再推；若焦側(cè)爐門無法對上，則對上機側(cè)爐門0.5—1h后再推；期間監(jiān)控焦側(cè)對應(yīng)鋼柱溫度，當(dāng)溫度超過120℃時，必須立即推焦。
(2) 原則上，推焦困難炭化室在 2h 內(nèi)不調(diào)整溫度，2h 后根據(jù)后續(xù)生產(chǎn)情況處理溫度。
3.2爐墻剝蝕治理
3.2.1采用陶瓷焊補技術(shù)補爐
該廠6.25m搗固焦?fàn)t自 2016 年8月引進陶瓷焊補，至目前為止， 焊補剝蝕面達100m2 ，溝槽200m， 裂縫 150m，焊補穿孔5個，修補后的炭化室能夠使用9個月至2 年，有效杜絕了焦?fàn)t竄漏。
3.2.2減少機側(cè)冷空氣進入量
(1) 引進集氣管穩(wěn)壓系統(tǒng)
搗固焦?fàn)t因操作特性集氣管壓力波動較大，造成爐體系統(tǒng)壓力波動，損壞爐體嚴密性， 增加搗固焦?fàn)t集氣管穩(wěn)壓專用系統(tǒng)后，有效穩(wěn)定了集氣管壓力，同時也減少了機側(cè)空氣導(dǎo)入量及荒煤氣含氧量。
(2) 提高搗煤餅成功率
通過調(diào)節(jié)搗固功、配合煤水分及增設(shè)托煤底板自潤滑系統(tǒng)等措施，大大提高了搗煤餅的成功率。
3.3加強設(shè)備管理，減少或杜絕設(shè)備損傷爐墻
3.3.1防止推焦桿滑靴、 墊板及爐口磨板掉落 擦刮第一層磚
通過采用耐高溫高強螺栓，電焊固定等方式，加固滑靴墊板安裝，建立定修模型，推焦滑靴和爐口磨板定期更換，建立定期檢查制度，對推焦滑靴及其附屬備件、 機側(cè)爐口磨板實行爐爐檢查。
3.3.2提高 SCP機對位精度
重新校正托煤底板，進行SCP 機托煤底板空爐對位校正，每周校檢托煤底板中心線， 并建立托煤底板校正記錄臺賬， 杜絕因托煤底板跑偏造成爐墻磨損。
4 結(jié)論
(1) 受搗固焦?fàn)t工藝特性影響，搗固焦?fàn)t爐墻損壞主要體現(xiàn)為: 機側(cè)爐墻產(chǎn)生縱向裂縫、剝蝕嚴重，第一層爐墻磚易被磨損及爐墻穿孔等。
(2) 焦?fàn)t機械設(shè)備運行狀況對焦?fàn)t爐墻有一定影響， 推焦電流大對爐墻產(chǎn)生縱向裂縫有較大影響，要合理把握配煤結(jié)構(gòu)，嚴格控制配合煤G 值、 Vdaf等指標(biāo)。
(3) 冷空氣進入爐體后對爐墻損壞較大，確保穩(wěn)定的集氣管壓力及合理的爐門敞開時間，防止冷空氣進入炭化室。
參考文獻
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