大容積焦爐砌筑過程的清潔控制

史千波 殷 濤 由衛國

1 概述

1.1 焦爐砌筑過程中清潔控制的必要性

焦爐是一種結構復雜的工業爐型,設計使用壽命一般在20年～30年,建造一座焦爐費用頗高,僅煉焦車間(產焦規模100萬 t/年)一次性投資就達3億元～4億元。生產實踐證明,焦爐砌筑質量的優劣直接影響焦爐的使用壽命,而作為焦爐砌筑關鍵環節的清潔控制環節更是直接關系到出焦效能、環保效果和爐體使用壽命,因此說清潔控制水平真實反映了焦爐施工的綜合能力。

1.2 傳統施工方法中的清潔控制方法和效果

從整體上采用的方法來看,傳統方法突出特點是使用壓縮空氣進行正壓吹掃,優點是對局部處理時操作簡便,缺點是壓力不易穩定控制、易對砌體磚縫嚴密性造成破壞、工作環境惡劣、容易造成二次堆積和污染等;從施工程序來看注重局部的清潔效果,忽略了對爐體整體清潔效果的控制,缺少階段性的清潔環節,最后階段的整體清潔存在死角,效果不理想。

2 針對大容積焦爐改進后的清潔控制

2.1 大容積焦爐結構特點和清潔特點

大容積焦爐與中小型容積焦爐的結構相比較,具有如下特點:整體滑動層數量顯著增加(蓄熱室和斜道均設置了數量不等的整體滑動層);脹縫結構、尺寸和填充物種類設置更加精細;蓄熱室設置為分隔結構,增大了清潔難度;設置多層加熱燒嘴。

2.2 大容積焦爐的清潔控制方法

大容積焦爐的清潔控制與傳統方法比較而言,有如下不同之處:1)從清潔程序上徹底改變了傳統方法中注重局部和依賴施工最后階段清潔效果的做法,采用階段性控制的方法。通過合理劃分清潔段落、增加清潔頻次的方式,加大了過程中的清潔控制,避免了清潔的死角。2)從清潔方法上改變了傳統方法中主要使用壓縮空氣進行正壓吹掃的做法,引進了負壓吸附技術。大幅度降低了施工準備和作業的工作量,避免了對磚縫嚴密性的破壞,降低了粉塵的散發,避免了二次附著和污染,徹底改善了工作環境。

3 實證分析

以曹妃甸一期一步焦化項目中7.63 m炭化室焦爐施工為例,將實際情況介紹一下,同時與傳統做法進行比較分析。

3.1 爐底滑動層清潔

該部分是施工的第一個整體滑動層,具體做法為:負壓吸附清潔保溫層砌體上表面和滑動層作業面等步驟。該方法使保溫層砌體上表面和石墨板表面的清潔比較徹底,避免了粉塵的二次污染,改善了環境,勞動強度大幅降低。

3.2 小煙道清潔

該部位的結構比較緊湊,作業空間狹小,傳統做法是封閉爐篦磚之前用人工的方法進行一次清掃,封爐篦磚之后再進行二次清掃,最后覆蓋塑料和膠皮進行封閉。使用負壓配合的專用吸嘴可以保證所有角落充分吸附,清潔效果和清潔效率大幅度提高。比較兩種做法,傳統的做法需用人工150個,新的做法需用約80個,人工降低了大約50%,完全達到了預期目標。

3.3 蓄熱室清潔

該部分的清潔重點是煤氣通道和兩層整體滑動層。傳統做法是爐底結束后使用壓縮空氣通過看火孔、立火道、斜道口對蓄熱室煤氣通道進行吹掃,將廢料通過煤氣下噴管口清理出去。該方法因操作距離過長和作業視界的限制,難度較大,效果和勞動效率不理想。使用負壓方法將最后的清潔變成了階段性的清潔,在蓄熱室砌筑結束后即進行清潔,作業視界較寬、操作距離大幅度降低,完全可以保證煤氣通道內的清潔效果(見圖1)。傳統的做法需用人工200個,新的做法需用約120個,比傳統的清潔方法工效提高了40%。

3.4 斜道清潔

該部分重點是脹縫的清潔處理,額外增加了整體滑動層的清潔處理。傳統方法使用壓縮空氣吹掃,然后對脹縫使用填充物添塞、膠帶紙進行封蓋。新的方法是每層砌筑結束后使用自制專用吸嘴對脹縫進行吸附,在滑動層施工前對砌體的平面進行吸塵(見圖2)。傳統的做法需用人工100個,新的做法需用人工約120個,雖然因增加了清潔環節,耗用人工略有增加,但確保了清潔效果。

3.5 燃燒室清潔

該部分因施工時間較長和作業高度落差大等特點,控制重點是盡量避免灰漿的重復掉入和過程中及時勾縫的清理。傳統的做法是:首先對燃燒室底和燈頭磚進行保護,放置保護板;過程中使用臨時作業用保護板,該保護板隨砌體高度而跟進,起防止泥漿掉入的作用;在過頂前取出保護板,最后通過爐頂看火孔對燃燒室進行最終吹掃。新做法是:保留了對燃燒室底和燈頭磚進行保護的傳統做法,依然采用保護板,但在過頂前取出燃燒室底保護板之后增加了對該部位的整體負壓清潔工序。同時因為對第一層看火孔進行了封閉處理(使用厚牛皮膠帶紙粘貼),避免了砌筑爐頂時泥漿的再次落入。新方法作業視界良好、操作距離短,有效保證了燃燒室內的清潔效果。同時因為清潔原理的改變,使得在施工過程中增加清潔工序成為可能。傳統的做法需用人工300個,新的做法需用人工約200個,在充分保證清潔效果的情況下,節省人工約100個。

3.6 爐頂清潔

該部分的特點是施工單元多、鐵件多,清潔的重點是對脹縫和各種鐵件與砌體縫隙之間的處理,另外對已完的燃燒室和炭化室砌體清潔保護也是不可忽視的環節。傳統做法是:對看火孔墻立面進行人工清理、對看火孔墻與炭化室封蓋部分形成的脹縫進行過程中的人工清掃和最后使用壓縮空氣對看火孔通道進行吹掃三部分內容。新做法如下:首先是在砌筑爐頂前對已完砌體進行保護,使用膠帶紙將燃燒室上口完全封蓋、使用薄紙板對炭化室的裝煤口和上升管口進行封蓋,確保在爐頂砌筑時泥漿等掉入;在過程中,使用吸塵器對脹縫和安裝前的裝煤口等所有鐵件進行吸附清理,及時放入泡沫板等填充物,保證安裝前的裝煤口、上升管基座、看火口等鐵件內外無任何氧化鐵等;在爐頂結束后,使用吸塵器對看火口通道逐一進行吸附清潔,對整個的上表面進行兩遍的吸附清潔。由于使用了大功率工業吸塵器,效率大幅提升,勞動強度大幅降低,作業人員減少近1/2,在作業頻次增加近2倍的情況下,作業時間縮短近1/3。傳統的做法需用人工150個,新的做法需用人工約100個。

3.7 收尾工程

該部分是焦爐清潔的一個重要環節,尤其對于傳統的方法來講,因為清潔方法的限制,廢料對砌體造成的污染主要放在這一階段進行,作業耗時一般在5 d～8 d,使用人工數240個～400個左右。使用新方法,大幅度降低了該階段的任務量,清潔內容縮減為:重點對蓄熱室和炭化室的二次勾縫人工清潔、對影響護爐設備安裝的結合部位砌體清潔等,原來爐頂至蓄熱室從上至下的整體吹掃環節完全省略掉,蓄熱室和炭化室的二次勾縫清潔的環節工作量大幅度降低。同時增加的結合部位砌體的吸附環節確保了下一步的安裝精度。采用新方法實際作業為1 d～2 d,使用人工數減少了200個左右,人工減少了近2/3。

4 結語

以曹妃甸一期一步焦化7.63 m炭化室焦爐項目的爐體清潔為例,統計數據顯示,采用新技術比使用傳統技術整體縮短工期6 d左右,節省人工480個左右,清潔效果良好,未出現使用傳統技術時易出現的結構與灰縫的破壞現象。該項目一次性通過了外方監理與業主組織的相關驗收工作,獲得了一致的好評。

綜上所述,目前我們開發和采用的新型負壓清潔技術和階段性控制方法基本上體現了焦爐清潔控制的發展方向,強調了“科學的過程控制、努力降低勞動強度、充分提高設備的使用率、大幅提高作業效率和完全杜絕二次污染”等幾個方面的改進和提高,雖然還不太成熟,細部環節控制有待改善,但體現了“通過對過程效果的控制來保證整體效果”這一科學的清潔思路。

[1] GB 50309-2007,工業爐砌筑工程質量驗收規范[S].

[2] GB 50211-2004,工業爐砌筑工程施工及驗收規范[S].