某焦炉大修技术分析及节能效果

曹其华

(广东环境保护工程职业学院，广东 佛山 528216)

焦炉是钢铁企业主要耗能设备之一[1]，炼焦工序的能耗状况关系到整个企业能耗指标的高低。焦炉结构比较复杂、炉型多种多样[2-4]，但现代焦炉有共同结构特点，结构主体都是由炭化室、燃烧室和蓄热室等组成。燃烧室分布在炭化室两侧，每个燃烧室沿其长向设立多个立火道，蓄热室布置在炭化室和燃烧室下面、用来回收燃烧废气热量及预热空气或煤气。冶金焦长期炼制过程中，焦炉炭化室墙会出现剥蚀、变形、裂缝、熔洞等现象。焦炉产生熔洞和缝隙后炼焦过程中的荒煤气就会从炭化室直接窜漏到燃烧室，造成能源浪费、增加炼焦能耗。因此焦炉生产过程中需不断对炭化室墙进行维护修补，焦炉服役到一定时间后就不得不更换淘汰。实践证明，由于焦炉结构特征等原因炭化室墙的损坏都是局部性的，因此可以通过大修的办法将局部损坏严重的炉墙修复，这样可以避免更换淘汰整个焦炉系统，也就可以为企业节省大量投资。吊顶翻修是焦炉大修的方法之一，此种方法即是将一定部位炉体顶部吊装固定之后、对其下面的炉墙进行冷态翻修的一种方法。以下将对某钢铁企业两分下喷式常规顶装煤焦炉吊顶翻修过程及结果进行技术要点总结、对节能效果进行简要说明。

1 大修前炉体状况

焦炉大修前墙体熔洞严重的炭化室统计结果见表1。由表1可以看出，在对应于燃烧室1、2立火道位置处炭化室墙都有6层或6层以上的砖体形成了熔洞。至于炭化室墙上有5层砖以下形成溶洞的统计情况没有列于表1中，但可以肯定的是有3至4层砖形成溶洞的炭化室数量最多。形成溶洞的原因主要是由于炉体结构及操作不当引起的，具体内容已在文献[5]中进行过详述。炭化室墙形成溶洞后，一者造成炭化过程中产生的荒煤气直接从炭化室窜漏到燃烧室，再者炉墙频繁热修补过程中也会造成荒煤气及炭化热量的损失，致使炼焦耗热量增加、整个炼焦环节综合能耗也相应增加。因此当炭化室墙的溶洞数量发展到一定程度时需要对焦炉进行大修。

表1 炭化室墙部分熔洞统计结果

2 大修施工程序及方法要点

焦炉大修施工程序如下。

炉体降温→炭化室及燃烧室吊顶→旧墙拆除→新墙砌筑→烘炉升温→装煤及出焦。

各个施工环节的技术要点及需要注意事项如下。

(1)炉体降温

①待修燃烧室及其两侧临近燃烧室都停止送煤气并且都在在1～6火道上加盲板隔断煤气；

②待修燃烧室两侧炭化室按计划推焦，推完焦后两个炭化室的装煤孔及上升管盖保持敞开以加快降温速度；

③在推空炭化室的焦侧砌封墙，机侧对应于适当火道位置砌隔热墙；

④降温过程中1～6号看火孔盖保持敞开，同时开小火控制机焦侧温度；

⑤空炉降温过程中，因装煤孔盖处于敞开状况，致使炉墙上下温差很大，装煤孔周围的炉顶区温度更低，这样对旧炉墙的保护不利，同时造成炉顶区窜漏严重，因此炉体降温过程中需设法保持炉顶及炉墙上部温度不能太低。

(2)碳化室及燃烧室吊顶

①炭化室吊顶时在吊杠和炭化室盖顶砖之间要加隔热保温板，吊顶装置吊顶松紧度应适当，太松太紧都不利于炉顶砌体保护；

②燃烧室吊顶的松紧度也应控制适当，注意燃烧室吊顶前先放好立火道底及蓄热室顶接灰盘以免斜道及蓄热室空间的阻塞；

③水平烟道的过顶砖需要更换时，应在燃烧室吊顶时进行更换。

(3)旧墙拆除

①拆除旧墙重要的是保护不需翻修部分的旧墙及保证新旧砌体接口位置的质量，因此拆墙时尤其是接口位置处要轻敲细拆；新旧砌体接口位置一般位于立火道隔墙处；

②新旧砌体间每隔5层砖必须留茬口，在条件允许情况下，每个茬口最好为完整茬口，即不是在人为断砖条件下形成茬口，这样有利于新砌体质量及旧砌体保护。

(4)新墙砌筑

①砌筑新砌体时在保证新砌体平直度的条件下，在茬口处尽量与旧砌体平滑过度，无明显错台；

②砌筑过程中灰缝要饱满，全部勾缝，保证立火道内部干净，每层砌筑都进行平直度及垂直度的测量；

③新砌体接顶之前彻底检查所砌立火道内部、保证无杂物，接顶同时拆除燃烧室吊顶装置、之后拆除炭化室吊顶装置；

④新墙砌好后为防止变形应马上砌花格墙进行支撑保护，花格墙应松紧适度，对于不能马上砌花格墙的新墙面需加其它具有足够强度的支撑物进行支撑。

(5)烘炉升温

①砌好新墙及花格墙、固定好其它新墙支撑物并砌好机侧封墙后，密封炭化室装煤孔盖，有关立火道放测温热电偶，开始自然升温；

②自然升温阶段所修燃烧室1～6号立火道(已加盲板)看火孔盖全开，上升管盖敞开；

③自然升温阶段结束后，随着烘炉过程的进行逐渐盖看火孔盖；

④随着烘炉温度的升高，从6立火道开始逐渐送火，每次送火时都要确认立火道的温度是否达到点火温度(如700 ℃)，关闭上升管盖；

⑤第1立火道送火后继续升温，直到2立火道温度达1100 ℃。

(6)装煤及出焦

①烘炉温度达1100 ℃以后，拆除机焦封墙以及花格墙，喷补炉肩，测量新砌炭化室宽度，检查新墙墙面状况，上机焦侧炉门；

②温度再次回到1100 ℃后炭化室装煤，观察炉墙窜漏情况，经一定时间后按计划出焦，第1次出焦时再次检查新墙状况及推焦电流，接下来进行第2及第3循环装煤出焦，依次进行，直到恢复正常结焦时间，执行正常推焦计划。

3 大修后炉体状况及节能效果

炉子大修后炭化室宽向尺寸的变化在要求范围之内；炭化室墙表面平整﹑无凹凸现象﹑无错台，新旧砖结合部位平齐﹑连接牢固；所有修理炭化室装煤后都顺利出焦，推焦电流都在控制值范围内。

大修后炭化室煤气直接窜漏到燃烧室的情况明显改善，热修补炉墙的频度大幅度减少，因此炼焦过程中煤气及热量损失都较炉子大修有所减少；大修后炭化室墙平整度总体上改善，因此推焦电流也有所降低。几种因素综合作用结果使炼焦综合能耗相应降低，生产过程数据显示，炉子大修前后炼焦综合能耗分别约为143.0 kgce/t及141.0 kgce/t。

4 结 语

焦炉炉体损坏主要发生在炭化室墙的某些特定部位，对这些部位进行吊顶翻修可以延长焦炉寿命、减少企业投资，能达到节能降耗的效果。

焦炉吊顶翻修施工过程包括炉体降温、炭化室及燃烧室吊顶、旧墙拆除、新墙砌筑、烘炉升温、装煤及出焦几个环节。炉体降温环节在保证较快降温速度的同时需保护好无需维修部位旧砌体的质量；吊顶环节需注意吊顶松紧度适当；旧墙拆除时需注意留有完整的茬口；新墙砌筑阶段要保证新旧砌体的平滑过渡及新砌体平直度和垂直度；烘炉升温过程中需严格按照升温计划进行；装炉出焦环节需待烘炉温度达1100 ℃以后进行装煤操作。

希望以上对某冶金企业两份下喷式焦炉吊顶翻修的分析总结对相关企业能有一定借鉴作用。