基于高温作业条件构架下的焦炉设备维护核心思路

2019-10-21狄明三戴孝佩

中国化工贸易·下旬刊 2019年5期

狄明三戴孝佩

摘要：焦炉在工作中，炉体温度可达1300℃，焦炉长期在高温环境下工作，必定会逐步磨损，而焦炉设备一旦损坏，就会给实际生产带来严重影响。基于此，本文从高温环境焦炉设备物理、化学损害成因出发，对焦炉设备防护措施、焦炉炉体热态维护方法、陶瓷焊补技术、半干法进行了探讨，以期为相关从业人员提供有效参考。

关键词：焦炉；高温；维护；热态修理

0 引言

焦炉设备在工作中会产生极高的温度，高温环境必定会对焦炉炉体产生影响，但目前高温问题并不能得到很好地解决，这也是我国钢铁生产所面临的重要问题。因此，需要采用合理的维护措施，將焦炉炉体的磨损情况控制在一定范围内，避免焦炉损坏对正常生产造成影响。

1 高温作业焦炉设备物理损害防护

1.1 高温环境下焦炉设备物理损坏成因

在实际生产中，需要加煤燃烧实现生产，而焦炉的炉门、加煤口都会向外喷火，这些火源会对设备造成严重影响。为控制该问题，通常会采取多种方式隔绝火焰，比如缩短操作时间、实施无烟加煤、密封等等措施。但在火焰问题处理前，焦炉加煤口处火焰可达到2m，甚至2m以上，在控制后可将火焰控制在0.5m以内，甚至达到无火焰喷出的控制效果，这不仅能够改善工作环境，同时也能够起到保护焦炉的效果[1]。焦炉在实际生产运作的过程中，加煤的装煤车一般是以“变频调速”的方式工作，如果外界环境温度达到85℃以上，那么装煤车变频过载保护就会失效，这就会直接影响装煤车的正常工作，从而为后续的生产工作造成严重影响。而这种情况，往往是焦炉内部温度达到1000℃所导致。

1.2 高温环境下焦炉设备物理损坏防范措施

1.2.1 隔绝火源

隔绝火源是一个最简单、直接的控制方法。一般，焦炉火焰会直接通过二层平台小孔，对上层物体造成影响，而工作人员就可采用一定的密封措施，阻止火焰烧至上层平台，从而避免电缆、设备受到损害[2]。并且还要在保证焦炉设备正常运作的前提下，让设备能够尽可能远离火源位置。

1.2.2 耐热材料

耐热材料的应用，也是提升焦炉设备耐热能力最为直接的措施。比如，可利用防火石棉，将其包裹在设备外部，或者包裹在电缆外部，这样就能有效降低高温对电缆、设备的影响[3]。电气元件本身对高温环境就非常敏感，可在电气室避中设置夹层，同时利用保温材料以及温控设备，降低高温对电气元件的影响。在条件允许的情况下，还可利用一些导热能力差、强度高、成本低的材料实现高温防护。

1.3 防爆电气

在高温环境下，热力的汇集、粉尘浓度不断上升，还会产生一些导电情况，甚至是严重的爆炸现象。所以，焦炉设备维护，可选择一些防爆电气设备来保障生产工作的正常进行。相关工作人员可利用防爆电机，来达到延长使用时间，避免故障的目的[4]。

2 高温环境下焦炉设备化学腐蚀损害防护

2.1 化学腐蚀成因

焦炉设备在工作过程时处于封闭空间，随着工作时间的延长，工作区域内气温也会不断上升，这就会导致碳钢的耐腐蚀性能逐步提高，腐蚀速率不断下降。一般来说，在150℃以下，碳钢被腐蚀的风险最高，而温度如果在150℃以上，碳钢表面逐步干燥，那么腐蚀风险也会逐步降低。但是，一旦发生突发情况，比如设备停止运作，那么隔热层的腐蚀效率也会发生变化。此外，焦炉设备在实际生产工作中，支架等等结构都是直接暴露在高温环境中的，在停止生产后，散热就会导致焦炉设备气相内壁、外壁受到双重冷凝腐蚀，从而导致焦炉设备受到严重损坏[5]。

2.2 化学防腐措施

隔热层化学防腐，行之有效的方法就是利用高质量保护涂层，结合腐蚀介质的惰性特征，采用介电常数较高的有机高分子涂层，构成一个有效的腐蚀电路。可在金属表现，通过涂抹漆膜，将外界环境和金属隔离开来，避免水、离子物质附着在金属表面，从而避免腐蚀现象的发生。化学腐蚀还需要综合考虑大气环境因素，在设置防腐蚀方案的时候，要尤其注重仔细分析环境，合理选择防腐温度、防腐涂层种类[6]。此外，不同涂料的防锈、防腐等级有所差异，在选择方案的时候也要充分的分析以及考虑。

3 焦炉维护案例

某炼焦系统共有12座焦炉，随着生产工作时间推移，炉体逐步老化，炉体出现不同程度的损坏，利用合适的炉体维护技术，可有效延长焦炉使用时间，保障生产效益。该焦炉整体情况良好，但炭化室表面有着诸多龟裂、麻面、裂纹，焦炉侧炉墙也相继发生穿孔问题，严重影响了正常生产，缩短了焦炉的使用寿命。

3.1 维护修补方法

该焦炉维护修补主要技术方法可分为：半干法、干法、湿法、焊补法等等类型。近年来，涂釉技术在国内外也得到了广泛应用，通过利用零膨胀熔硅砖来替换破损砌体。下文着重强调炉体的半干法、热态修理、空压密封。

3.1.1 半干法

所谓半干法就是指半干法喷补，该方法其实是湿法修补的一种特殊形式，和湿法修补相比，半干法事先不会混合干粉料和水事，在喷枪内分别导出，然后再在混料器混合，最后从喷枪喷出。并且，相对来说，半干法的含水量比较少，大约在12%左右。

在实践中，半干法呈现出以下几个优点：

第一，因半干法的含水量少于湿法，所以对炽热焦炉墙的影响较小；

第二，挂料的时间比较长，大约在1a左右；

第三，修补层的气孔率比较低；

第四，半干法的应用成本较低，适合日常使用。

半干法的缺点为：

第一，干粉料和水事在喷出前的混合比较难以控制，经常出现混合不均的情况；

第二，和湿法相比，半干法所采用的设备更为笨重、复杂；

第三，因不能喷射均匀的薄层，所以挂料时间比较长；

第四，该方法的回弹率较高，约在18%左右，会对周边环境造成严重影响。实践证明，半干法对焦炉侧炉头的修补有着较为显著的作用[7]。

3.1.2 热态修补

热态修补能够有效解决修理人员和焦炉炉体之间的温度问题。在热态修理的过程中，焦炉温度可维持在800℃以上，炉体处于相对安全的状态，同时采用有效的隔热措施，在炭化室为修理人员创建一个修理通道，修理通道内的温度控制在250℃以内，在热态修理的过程中，修理人员不用再拆除砌体，仅仅需要在需要修理的部位适当开孔，将砖煤气和堵塞的斜道疏通后，利用“零膨胀砖”重新砌筑既可。相较于传统的冷态修理方法，热态修理方法在实践中呈現出了较强的优越性。首先，在修理的过程中，焦炉处于高温状态，这样不仅能够修复已经损坏的部位，还会避免对其他部位造成损害；其次，通过采用合理的防护隔热措施，修理人员可在焦炉不降温的情况下，在焦炉内部工作，并且能够能有效保证修理人员在高温环境下的人身安全；再次，零膨胀砖的膨胀较小，且抗热、抗震性能较强，所以不需要预留滑动缝、膨胀缝，既保证了新砖和旧砖之间的平整度，同时又保证焦炉在正常升温后不会损坏[8]。修理效率较高，升温仅仅需要1.9d左右的时间，对生产工作的影响非常小；最后，因为仅仅通过开孔对局部进行修理，修理效率大幅度提升，修理成本也有效降低。

3.1.3 空压密封

空压密封技术是指利用压缩空气，将耐火材料吹入密封炭化室内部，该技术主要利用硅石为主要材料，能够有效修补焦炉炭化室内部的墙体缝隙、裂纹、砖缝，同时还能够检测焦炉的密闭性，避免废气以及其他污染物质泄漏，呈现出良好的环保价值，并且施工方法较为简便，使用的设备简单。硅石材料成分和焦炉内的硅砖非常接近，有着良好的附着性、抗冲击性、耐用性，在施工的过程中，无需再加水搅拌，不会带入任何水分，避免对炉体产生化学腐蚀。该方法可以在焦炉不停止工作的情况下使用，可有效保障焦炉使用寿命。

3.2 陶瓷焊补技术

陶瓷焊补技术主要是利用陶瓷焊补混合补料，该补料含水量在3%甚至3%以下，通过陶瓷焊补设备将材料喷向炭化室内，可燃颗粒在炭化室区域内燃烧、放热、融化，然后附着在炉墙表面。该技术针对砌体开裂、砖缝、墙体剥落有着良好的修复效果。并且，陶瓷焊补技术不会导致墙面冷却而损伤，规避了常规半干法、湿法水蒸发导致的进一步损伤。

3.2.1 准备工作

首先，选定修补炉号，确定详细的修补时间，通知控制炉体温度；其次，将空炉炭化室煤口炉盖替换为带孔的炉盖，然后将炉门替换为带孔的炉门；最后，打开上升管、关闭桥管翻版，试运转陶瓷焊补设备。在准备的过程中，主要涉及的是焊补设备的调试以及准备。

3.2.2 应用效果

陶瓷焊补是一种针对炉墙凹陷的修补技术，能够将炉体穿孔问题扼杀在摇篮中，有限延长炭化室炉墙使用寿命。修整后，炭化室炉墙表面更为平整，没有明显的凹凸情况。总的来说，陶瓷焊补技术挂料时间比较长，能够有效延长炉体使用寿命，虽然维修成本相对比较高，但是长远的经济效益显著。

3.2.3 后续作业

在陶瓷焊补作业结束后，就要落实空压密封作业。经过多次反复的空压密封，能够修复炉内的砖缝。在空压密封结束后，要全面清理炭化室，去除炭化室底部的喷补落料以及焦碎，并且要及时同时燃管、焦班增加考克，提高炉温。后续要持续跟踪炭化室的实际温度以及修复位置是否有泄漏、窜漏洞等问题。

4 结束语

综上所述，焦炉设备长期处于高温运作状态，产生的物理化学损害都是降低焦炉使用寿命，影响生产效益的重要隐患。所以相关从业者要对焦炉的保护、维护、修复措施有足够的认识，对物理损害、化学损害机理以及陶瓷焊补等修补措施有足够的了解，并且在工作中将其落实，这样才能够保证焦炉设备的稳定运行。

参考文献：

[1]赵永峰.基于高温环境下焦炉设备的维护措施研究[J].中国科技投资，2017（6）.

[2]王小强.半干法喷补技术在中期焦炉维护中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2018（07）：171-172.

[3]牟彪.老龄焦炉窜漏治理、炉体维护的改进技术及应用[J].煤化工，2018（4）：45-48.