焦炉烘炉工法
中冶成工建设有限公司 程爱民 韩学池 卿爱国 万明海
1 前言
焦炉作为重要的炼焦设备,由众多耐火材料砌筑而成,含有大量的游离水和部分结晶水,为满足高温下正常生产使用,需要进行必要的烘炉。烘炉是焦炉投产前重要而复杂的工艺技术过程,其质量的优劣对焦炉的寿命有着至关重要的影响。烘炉的燃料通常为固体(煤炭)、液体(燃油)、气体(焦炉煤气、高炉煤气或天然气等)以及固-液结合等。由于气体燃料具有成本适中、炉体温度控制和调节方便、环保以及利于提高烘炉质量等优点,除新建焦化厂或因其他原因不具备条件的情况外一般均采用气体烘炉。采用便捷、可靠、投资省的烘炉新技术,是焦炉正常达产的经济、安全、可靠的技术手段。该工法是根据气体燃料烘炉温度的具体特点,我公司多年与设计、生产单位合作和交流中不断总结后形成的,完成了焦炉施工和烘炉全面服务的技术提升,近几年将在国内各类焦炉烘炉中进行推广应用。下面以75孔5.5m大型焦炉煤气烘炉进行介绍。
2 工艺特点
,编制合理的升温计划表。
,全面采集和监控炉体管理火道温度、直行温度、横排温度、蓄热室顶部温度、箅子砖温度、小烟道温度、端墙温度、分烟道温度以及燃料温度和大气温度。
,按照一定的采集频率采集各点的温度,同时进行显示、统计、分析等。及时指导对各处的吸力、压力调节等烘炉操作,保证护炉铁件顺利调整。
,结合烘炉各温度阶段燃气的消耗量,采用结构合理,安、拆方便,安全、可靠,操作方便,性能稳定的高调节比燃气燃烧器。
,快速计算过剩供气系数,及时指导烘炉操作。
3 适用范围
该工法适用于焦炉气体燃料烘炉操作,也适合于焦炉固体、液体或固-液等燃料烘炉操作指导。
4 工艺原理
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根据焦炉各部位硅砖的线膨胀系数,按照日最大安全膨胀量要求,编制升温曲线及烘炉升温计划表。同时根据炉型结构特点及孔数,合理设置炉体管理火道温度、直行温度、横排温度、蓄热室顶部温度、箅子砖温度、小烟道温度、端墙温度、分烟道温度以及燃料温度和大气温度的采集点。为提高采集精度和频率,选用高精度的热电偶、温度采集模块,借助高效的焦炉烘炉温度自动监测系统,按照一定的采集频率进行温度监测,进行数据显示、统计、分析、备份等,及时指导调温、调压以及铁件调整等操作。根据燃气的特性,选用自然通风的简易引射式燃烧器,结构简单,性能可靠,操作方便。采用先进的便携式废气分析仪直接测定各部位O2、CO、CO2气体含量,快速计算过剩供气系数,及时指导烘炉操作。
5 焦炉烘炉工艺流程及烘炉管理
5.1 气体烘炉工艺流程
烘炉主要由燃气输送系统(流量计、流量变送装置、输送管道、防爆装置)、燃烧系统(燃烧器、风门、阀门)及炭化室内部烘炉小灶等部份组成。当燃料采用液化石油气或液化天燃气需要设置减压站,需经过减压后减压成工作压力(3500Pa以下),稳压节流后再送炉前烘炉加热系统。采用固体燃料烘炉时则需另修烘炉小灶。为了实时、准确的控制燃料气体供应,需在总管道和机焦两侧管道上设置节流孔板和流量计。加热气体由加热系统产生后,分别流经烘炉小灶、炭化室、干燥孔、立火道、斜道、蓄热室、小烟道完成对焦炉各部位的加热,最后经分烟道、总烟道、烟囱,排入大气。焦炉气体烘炉流程见图
图 焦炉气体烘炉流程
5.2焦炉烘炉计划编制
某75孔5.5m大型焦炉炉体参数见表
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表 5.5m焦炉炉体参数(75孔)
项 目 全长 长度,mm 有效长 全高 高度,mm 有效高 炭化室 宽度,mm 机侧 焦侧 平均宽 锥度,mm 中心距,mm 立火道中心距,mm 燃烧室 立火道数量,个 32 5200 530 510 520 20 1350 480 15140 5500 数 值 15980
将蓄热室、斜道和燃烧室三个部位,有代表性的砖号各取三块,由国家法定机构测定其硅砖线膨胀率数据,300℃以下,每隔25℃测定一次。300℃到500℃每隔50℃测定一次,500℃到1000℃,每隔100℃测定一次。
1)干燥期
根据经验和冷态砌筑实际情况,干燥期确定为10天。在保证煤气火焰不熄灭的前提下,尽量减少烘炉气流阻力,适当增加吸力,以保证炉体水分的正常排出。 2)升温期的膨胀率
300℃之前采用最大日安全膨胀率0.035%,300℃之后最大日安全膨胀率为0.04%。 3)控制烘炉各阶段燃料燃烧的空气系数,确保炉体高向按比例升温。 4)尽量发挥焦炉大棚的保护作用,炉温至250°C后方可拆除大棚。 5)焦炉改为正常加热前,小烟道温度不得高于450°C。
6)按照焦炉各部位在不同烘炉阶段的温度分配,确定升温计划温度,烘炉期间焦炉上下部位温度分配比例如表
表 烘炉期间焦炉上下部位温度分配
烘炉阶段 烘炉初期 小烟道/燃烧室 蓄热室/燃烧室 烘炉末期 小烟道/燃烧室 35%左右 50%以上 85%左右 区域温度 蓄热室/燃烧室 比例 90%以上
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1)焦炉各区域砖样在计划温度下的膨胀率(%)
计算蓄热室、斜道和燃烧室各部位砖样在计划温度下的膨胀率(%)。 2)烘炉天数计算与确定
在计划温度下,根据各部位三个砖样的最大间隔膨胀率和最大日膨胀率0.035%,确定最大膨胀率和昼夜最大膨胀率,再计算各部位昼夜升温度数和烘炉天数。 3)升温曲线
根据蓄热室、斜道和燃烧室三部位的昼夜升温度数,绘制三个部位相应部位的升温曲线。 5.3烘炉前的必备条件和准备工作
机、焦侧操作平台施工完毕。 1)炉柱
安装就位并调整完毕,记录检查结果;机、焦侧测调用临时操作台安装完毕;蓄热室小炉柱安装就位;炉柱编号牌就位;测量工具准备齐全;完成冷态炉长测量并记录;完成保护板测量并记录;大、小弹簧按规定负荷调整到位并登记记录;作好膨胀、滑动测量标记。 2)纵、横拉条
进行纵、横拉条水平调整,用木块垫起,处于水平状态;纵拉条按烘炉规定尺寸加压到位。 3)保护板
各处保护板(包括小炉头保护板、燃烧室部位大保护板、斜道区部位保护板、蓄热室部位保护板)安装调整完毕,记录检查结果;炉门框主体就位调整完毕;保护板与炉体间(肩部)缝隙用专用泥浆严密;磨板就位。
炉体清扫、检查完毕;调节砖安放完毕,并记录;测线架安装完毕;炉体正面膨胀缝用干硅酸铝纤维绳填塞;炉端墙30mm膨胀缝清扫完毕,正面用硅酸铝纤维绳密封;干燥孔检查,并清扫完毕。
所有炉盖均用废火泥密封(烘炉前10天);看火孔盖涂抹黄干油(烘炉前10天); 炉顶表面清理干净(烘炉前10天); 烘炉测温系统辅助物品(电偶座、补偿导线等)准备齐全(烘炉前10天)。
烟道安装检查就位;烟道翻板安装前进行预组装;分烟道、总烟道翻板安装就位;将烟道内的膨胀缝、沉降缝清理干净;机、焦侧分烟道翻板上口土建处理,检查后交安装;烟道内所有测温、测压点计
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器埋设部分安装就位。并将废气盘小翻板按规定的开度固定好;烘炉临时用测温、测压点配置就位;轴承注满黄油,翻板动作灵活,开关核对刻印;烟道内所有杂物、积水清除干净;废气开闭器,按设计安装就位;小烟道承插部位临时用硅酸铝纤维绳密封;阀体与烟道弯管间置入硅酸铝纤维绳;废气砣杆提起高度为150mm(角钢 30?30,L=150mm);箅子砖正面测温孔置入塞子砖临时固定;烘炉用测温点安装就位(橡皮塞,温度计)。
1)烘炉小灶、烘端墙外部小灶砌筑完毕;炉顶烘端墙小烟囱制作或砌筑完毕。 2)烘炉及烘烟囱燃煤小灶砌筑完毕。
3)抵抗墙顶中心卡钉埋设完成二次浇注,并测定标高刻印。 4)测线架安装完毕,标记全部完成。 5)焦炉测线架用平台、梯子安装就位。
一线至四线测线架标高如下:
一线:▽12680;二线:▽9675;▽三线:6600;▽四线:3700。 6)炉长、炉高、弹簧等作测点标记。
7)烘炉专用温度计、热电偶、测压U型表等专用工具、设施备齐就位。 8)烘炉用控制室准备好。 9)烘炉用材料和工器具准备齐全。 10)烘炉用劳动防护用品备齐。 11)烘炉用台帐、记录表准备齐全。
测线架挂线标记全部完成;炉长、炉高、弹簧等作测点标记;炉长、炉柱曲度冷态测量完成;掌握弹簧负荷与高度对照表;弹簧负荷调至预定数值;炉高冷态测量及其它冷态测量完成;压保护板顶丝调至全炉一致,即距保护板间隙调整为10mm;炉柱地脚螺栓松放至用手拧紧的状态; 纵、横拉条提起高度核准(按设计),纵拉条负荷到位;炉端墙30mm膨胀缝作测点标记;抵抗墙垂直度作测点标记;炉柱和保护板间隙测点标记等;作好各种滑动标记 :操作台四角、操作台与支柱、炉柱底、单叉处。并做好支柱的垂直度的原始记录;交换开闭器废气砣用角钢准备完毕;交换开闭器进风口钢板(或石棉板)已安装完毕,并将规定好的风门盖,先放到里面(机侧160mm,焦侧180mm);废气小翻板全开的标记要明显;与炉体膨胀有关的金属结构、管道等应断开(焦炉膨胀基本结束后再连接);燃烧室、炭化室、蓄热室进行编号;工具及仪表使用方法掌握熟练。
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