煅燒爐內加熱管支架施工技術創新

李京梅,胡洪亮

(山東海化集團 濰坊慶豐設備工程有限公司,山東 濰坊 262737)

煅燒爐內加熱管支架施工技術創新

李京梅,胡洪亮

(山東海化集團 濰坊慶豐設備工程有限公司,山東 濰坊 262737)

重灰煅燒爐使用過程中發現因純堿結晶后水分大,對煅燒爐內蒸汽加熱管頭部支架銹蝕嚴重,加熱管支架腐蝕壞后,因加熱管脫離約束而影響使用。因此,選用何種材料與采用何種工藝施工,是煅燒爐蒸汽加熱管支架制作安裝的關鍵。采用從煅燒爐爐體外壁開洞的施工方式,對蒸汽加熱管頭部支架進行維修,保證了生產的正常進行。

重灰煅燒爐;加熱管;支架;施工方案

純堿廠重灰煅燒爐是純堿水合結晶后,利用爐內蒸汽管加熱方式對純堿重新進行煅燒的設備。老線φ3000重灰煅燒爐爐體材質為Q345R,長20m。自投入使用以來,歷時近20年。在使用過程中,因純堿水合結晶后水分大,對煅燒爐腐蝕比輕灰嚴重,因此爐內蒸汽加熱管頭部支架銹蝕嚴重。因支架腐蝕壞無法支撐加熱管,造成加熱管在煅燒爐轉動過程中來回擺動,極易造成加熱管斷裂、蒸汽泄漏。因加固困難,且現在煅燒爐運行阻力大,極易造成煅燒爐主電機及耦合器損壞,最終導致爐內待分解的重灰結疤,造成停爐。

1 支架材料的選擇

煅燒爐采用3.2MPa飽和水蒸氣加熱翅片管,爐內溫度在220～240℃之間。當濕堿進入煅燒爐時產生含氨蒸汽,會加劇加熱管支架的腐蝕速度。為了延長支架的使用壽命,縮短加熱管支架更換周期,需要在原設計使用材料的基礎上更新材料,以達到新的期望要求。原煅燒爐爐內加熱管支架材質為Q345,壁厚12mm。具有較好的塑性、焊接性能和沖擊韌性,冷熱加工性能及低、中溫性能也很好,有良好的耐蝕性。

擬選用材料 304不銹鋼,其成分代號為0Cr18Ni9。304奧氏體鋼含有較多的鎳、錳、鉻等奧氏體形成元素,在600℃以上時,有較好的高溫強度和組織穩定性,焊接性能良好。304不銹鋼具有更強的耐腐蝕性,于是選用304不銹鋼板作為煅燒爐蒸汽加熱管支架的制作材料。

2 支架更換的難點

煅燒爐爐內蒸汽加熱管沿爐內壁徑向分3層,而加熱管支架在爐內軸向呈成螺旋狀分組分布,每組為梯形格式。煅燒爐內加熱翅片管分布見圖1;支架型式見圖2。

圖1 煅燒爐內加熱翅片管分布

由于煅燒爐體積龐大,在安裝初始,是先安裝設備后蓋建廠房。加熱管的安裝方法:先將支架定位安裝焊接在爐內壁后,再將加熱管逐根依次穿過支架梯形格。加熱管每層44根,均勻分布,每根加熱管從梯形格式支架內穿過,依此起到固定作用。因此,加熱管間距極小,管與管之間不足40mm,徑向縱深至爐體內壁550mm。電焊鉗、割炬等施工工具根本無法使用。

圖2 煅燒爐內加熱翅片管支架型式

若要更換加熱管支架,只能將煅燒爐爐尾拆除,然后洞開北墻,將爐內加熱管全部拖出,更換完成支架后,再依次恢復。這樣,工期要4個月余,且工程龐大,生產經營不允許。經過多次磋商,決定拆除爐頭部分,將預制好的支架從爐頭端順著加熱管推進到位,從最內層連接,焊接成一體,形成一個整圓圈。這個方案理論上是可行的,但限于施工條件,技術操作上存在一定的難度與缺陷,支架根部無法焊接,在生產運行中支架移動,易造成加熱管受力。我們曾按此檢修方案施工,但經過一段時間的運行,加熱管出現折裂現象,煅燒爐再度被迫停爐檢修。

3 爐體開洞施工方案

為了徹底解決問題,決定在煅燒爐爐體周圈開洞施工。這是一個大膽的決定,存在著極大的風險。由于氣割、電焊焊接都存在著熱應力變形,大面積的開洞,一旦出現操作失誤,煅燒爐產生彎曲,就意味著報廢。借鑒于多年的安裝、制作和維修經驗,決定把這個大“手術”工程,分解成若干個“微創”小手術工程:爐體從外壁開洞。

1)精確的測出支架安裝位置的立筋就位點,并采用對稱、跳躍式開縱向條形小口的方式,從外部焊接立筋。支架采用現場裝配形式,先將弧形條板推入每層加熱管之間,將立筋對向使用,使弧形板條嵌入立筋槽口內,立筋根部從煅燒爐外壁焊接。見圖3。

圖3 立筋使用示意圖

2)施工時,每植入、點焊完成一組支架立筋板后,再開始下一組立筋的施工。當立筋板全部植入點焊牢固后,在自然狀態下作爐內部施工,最后,從外部采用小電流、對稱、跳躍式焊接方法焊接支架立筋板,這樣基本上消除了熱應力變形,對爐體本身不會產生不良影響。

煅燒爐內加熱管支架經過2次維修改進,現如今已安全投入正常運行。經過不斷地探索、改進和創新,已形成爐內蒸汽加熱管再安裝的技術方案。這次煅燒爐內支架成功的安裝,積累了豐富的施工實踐經驗和理論數據,為日后煅燒爐加熱管支架的安裝施工,奠定了堅實的基礎。

[1] 曾正明.機械工程材料手冊[M].北京:機械工程出版社,2010

[2] 賀匡國.化工容器及設備簡明設計手冊[M].北京:化學工業出版社,2005

[3] 黃志遠,韓立江.實用檢修鉗工手冊[M].北京:化學工業出版社,2003

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