某焦爐大修技術分析及節能效果

曹其華

(廣東環境保護工程職業學院，廣東 佛山 528216)

焦爐是鋼鐵企業主要耗能設備之一[1]，煉焦工序的能耗狀況關系到整個企業能耗指標的高低。焦爐結構比較復雜、爐型多種多樣[2-4]，但現代焦爐有共同結構特點，結構主體都是由炭化室、燃燒室和蓄熱室等組成。燃燒室分布在炭化室兩側，每個燃燒室沿其長向設立多個立火道，蓄熱室布置在炭化室和燃燒室下面、用來回收燃燒廢氣熱量及預熱空氣或煤氣。冶金焦長期煉制過程中，焦爐炭化室墻會出現剝蝕、變形、裂縫、熔洞等現象。焦爐產生熔洞和縫隙后煉焦過程中的荒煤氣就會從炭化室直接竄漏到燃燒室，造成能源浪費、增加煉焦能耗。因此焦爐生產過程中需不斷對炭化室墻進行維護修補，焦爐服役到一定時間后就不得不更換淘汰。實踐證明，由于焦爐結構特征等原因炭化室墻的損壞都是局部性的，因此可以通過大修的辦法將局部損壞嚴重的爐墻修復，這樣可以避免更換淘汰整個焦爐系統，也就可以為企業節省大量投資。吊頂翻修是焦爐大修的方法之一，此種方法即是將一定部位爐體頂部吊裝固定之后、對其下面的爐墻進行冷態翻修的一種方法。以下將對某鋼鐵企業兩分下噴式常規頂裝煤焦爐吊頂翻修過程及結果進行技術要點總結、對節能效果進行簡要說明。

1 大修前爐體狀況

焦爐大修前墻體熔洞嚴重的炭化室統計結果見表1。由表1可以看出，在對應于燃燒室1、2立火道位置處炭化室墻都有6層或6層以上的磚體形成了熔洞。至于炭化室墻上有5層磚以下形成溶洞的統計情況沒有列于表1中，但可以肯定的是有3至4層磚形成溶洞的炭化室數量最多。形成溶洞的原因主要是由于爐體結構及操作不當引起的，具體內容已在文獻[5]中進行過詳述。炭化室墻形成溶洞后，一者造成炭化過程中產生的荒煤氣直接從炭化室竄漏到燃燒室，再者爐墻頻繁熱修補過程中也會造成荒煤氣及炭化熱量的損失，致使煉焦耗熱量增加、整個煉焦環節綜合能耗也相應增加。因此當炭化室墻的溶洞數量發展到一定程度時需要對焦爐進行大修。

表1 炭化室墻部分熔洞統計結果

2 大修施工程序及方法要點

焦爐大修施工程序如下。

爐體降溫→炭化室及燃燒室吊頂→舊墻拆除→新墻砌筑→烘爐升溫→裝煤及出焦。

各個施工環節的技術要點及需要注意事項如下。

(1)爐體降溫

①待修燃燒室及其兩側臨近燃燒室都停止送煤氣并且都在在1～6火道上加盲板隔斷煤氣；

②待修燃燒室兩側炭化室按計劃推焦，推完焦后兩個炭化室的裝煤孔及上升管蓋保持敞開以加快降溫速度；

③在推空炭化室的焦側砌封墻，機側對應于適當火道位置砌隔熱墻；

④降溫過程中1～6號看火孔蓋保持敞開，同時開小火控制機焦側溫度；

⑤空爐降溫過程中，因裝煤孔蓋處于敞開狀況，致使爐墻上下溫差很大，裝煤孔周圍的爐頂區溫度更低，這樣對舊爐墻的保護不利，同時造成爐頂區竄漏嚴重，因此爐體降溫過程中需設法保持爐頂及爐墻上部溫度不能太低。

(2)碳化室及燃燒室吊頂

①炭化室吊頂時在吊杠和炭化室蓋頂磚之間要加隔熱保溫板，吊頂裝置吊頂松緊度應適當，太松太緊都不利于爐頂砌體保護；

②燃燒室吊頂的松緊度也應控制適當，注意燃燒室吊頂前先放好立火道底及蓄熱室頂接灰盤以免斜道及蓄熱室空間的阻塞；

③水平煙道的過頂磚需要更換時，應在燃燒室吊頂時進行更換。

(3)舊墻拆除

①拆除舊墻重要的是保護不需翻修部分的舊墻及保證新舊砌體接口位置的質量，因此拆墻時尤其是接口位置處要輕敲細拆；新舊砌體接口位置一般位于立火道隔墻處；

②新舊砌體間每隔5層磚必須留茬口，在條件允許情況下，每個茬口最好為完整茬口，即不是在人為斷磚條件下形成茬口，這樣有利于新砌體質量及舊砌體保護。

(4)新墻砌筑

①砌筑新砌體時在保證新砌體平直度的條件下，在茬口處盡量與舊砌體平滑過度，無明顯錯臺；

②砌筑過程中灰縫要飽滿，全部勾縫，保證立火道內部干凈，每層砌筑都進行平直度及垂直度的測量；

③新砌體接頂之前徹底檢查所砌立火道內部、保證無雜物，接頂同時拆除燃燒室吊頂裝置、之后拆除炭化室吊頂裝置；

④新墻砌好后為防止變形應馬上砌花格墻進行支撐保護，花格墻應松緊適度，對于不能馬上砌花格墻的新墻面需加其它具有足夠強度的支撐物進行支撐。

(5)烘爐升溫

①砌好新墻及花格墻、固定好其它新墻支撐物并砌好機側封墻后，密封炭化室裝煤孔蓋，有關立火道放測溫熱電偶，開始自然升溫；

②自然升溫階段所修燃燒室1～6號立火道(已加盲板)看火孔蓋全開，上升管蓋敞開；

③自然升溫階段結束后，隨著烘爐過程的進行逐漸蓋看火孔蓋；

④隨著烘爐溫度的升高，從6立火道開始逐漸送火，每次送火時都要確認立火道的溫度是否達到點火溫度(如700 ℃)，關閉上升管蓋；

⑤第1立火道送火后繼續升溫，直到2立火道溫度達1100 ℃。

(6)裝煤及出焦

①烘爐溫度達1100 ℃以后，拆除機焦封墻以及花格墻，噴補爐肩，測量新砌炭化室寬度，檢查新墻墻面狀況，上機焦側爐門；

②溫度再次回到1100 ℃后炭化室裝煤，觀察爐墻竄漏情況，經一定時間后按計劃出焦，第1次出焦時再次檢查新墻狀況及推焦電流，接下來進行第2及第3循環裝煤出焦，依次進行，直到恢復正常結焦時間，執行正常推焦計劃。

3 大修后爐體狀況及節能效果

爐子大修后炭化室寬向尺寸的變化在要求范圍之內；炭化室墻表面平整﹑無凹凸現象﹑無錯臺，新舊磚結合部位平齊﹑連接牢固；所有修理炭化室裝煤后都順利出焦，推焦電流都在控制值范圍內。

大修后炭化室煤氣直接竄漏到燃燒室的情況明顯改善，熱修補爐墻的頻度大幅度減少，因此煉焦過程中煤氣及熱量損失都較爐子大修有所減少；大修后炭化室墻平整度總體上改善，因此推焦電流也有所降低。幾種因素綜合作用結果使煉焦綜合能耗相應降低，生產過程數據顯示，爐子大修前后煉焦綜合能耗分別約為143.0 kgce/t及141.0 kgce/t。

4 結 語

焦爐爐體損壞主要發生在炭化室墻的某些特定部位，對這些部位進行吊頂翻修可以延長焦爐壽命、減少企業投資，能達到節能降耗的效果。

焦爐吊頂翻修施工過程包括爐體降溫、炭化室及燃燒室吊頂、舊墻拆除、新墻砌筑、烘爐升溫、裝煤及出焦幾個環節。爐體降溫環節在保證較快降溫速度的同時需保護好無需維修部位舊砌體的質量；吊頂環節需注意吊頂松緊度適當；舊墻拆除時需注意留有完整的茬口；新墻砌筑階段要保證新舊砌體的平滑過渡及新砌體平直度和垂直度；烘爐升溫過程中需嚴格按照升溫計劃進行；裝爐出焦環節需待烘爐溫度達1100 ℃以后進行裝煤操作。

希望以上對某冶金企業兩份下噴式焦爐吊頂翻修的分析總結對相關企業能有一定借鑒作用。