焦爐上升管直管、底座的工藝改造

安陽鋼鐵股份有限公司 韓 礦 趙 榮

焦爐上升管直管、底座的工藝改造

安陽鋼鐵股份有限公司 韓 礦 趙 榮

安陽鋼鐵股份有限公司焦化廠3#、4#焦爐分別投建于1994年和1990年，由于爐齡較長，上升管系統長期處于高溫工作狀態，腐蝕較為嚴重。爐頂上的底座已經不同程度地崩裂，經常出現冒煙現象。且由于爐體向上膨脹，直接導致上升管位置提升，使上升管的橋管承插口部位插入水封閥插套的距離減少，水封水位降低，達不到密封荒煤氣的作用。插口經常出現冒煙，甚至冒火現象，處理方法基本上是用石棉繩塞緊，泥料抹嚴，但僅能維持一個多月，后又出現冒煙、冒火現象，給環境帶來很大污染。而且，密封不嚴也容易對爐體造成損壞，有的損壞嚴重的已經斷裂，危及到生產。本文，筆者對底座及其材質、水封閥水封位差低等問題進行了深入細致的分析，并對上升管底座進行了改造，且在改造中節省了上升管直管，解決了水封閥水封位差低和底座崩裂導致的冒煙、冒火等現象，保證了生產的安全穩定進行。

一、改造的原理

1.底座材質改造。3#、4#焦爐上升管底座位于焦爐爐頂兩側，上部與直管相連，下部嵌入爐頂區與炭化室相連。原上升管底座材質為灰口鑄鐵，內部（襯有黏土磚）流通炭化室出來的荒煤氣（溫度在750℃），外部暴露在空氣中，由于受到溫度、雨雪等天氣變化的長期影響，特別是暴雨時，內外部溫差加大，容易使底座崩裂，荒煤氣從底座內泄露，導致冒煙、冒火現象，惡化操作環境，污染大氣。并且此材質的底座又無法焊縫，因此必須更換。由于，材質為HT200的A3鋼在內外部溫差較大時也不會崩裂，具有較好的耐用性和實用性，被確定為內部加工底座材料，解決了底座崩裂的問題。

2.直管的棄損利舊。以前更換底座時，與底座相連的直管不管好壞，都是和底座一起扔到廢鐵堆中，重新更換新的底座和新的直管。在這次拆卸直管、底座過程中，筆者發現大部分上升管直管外部無裂縫和裂紋，除了內部襯磚損壞掉落以外，基本上是完好的，可以繼續使用。因此，此次改造中把新材質的底座連接在完好的直管下部，內部用新的黏土襯磚砌筑，使其滿足安全生產的工藝要求。

3.水封閥水封位差低的原因分析及解決方法。上升管由底座、直管、橋管和水封閥閥體（翻板座）組成。直管是鑄鐵的圓筒，內襯黏土磚。上升管與集氣管間煤氣的接通或切斷通過水封閥閥體進行，水封閥閥體下部固定在集氣管上，上部與橋管以差套連接，承插部位采用水封承插裝置。水封翻板在炭化室出焦時是水平裝置呈關閉狀態，由橋管噴入氨水并沿翻板四周溢流而形成水封。在水封承插式翻板座內，氨水先進入承插水封，滿流后再流入水封翻板。裝煤后，水封翻板成豎直打開狀態，承插水封起到密封由炭化室流經橋管進入集氣管的荒煤氣的作用。承插水封與橋管插入高度即位差，它決定了是否有荒煤氣擊穿水封逸散到大氣中的可能。通過分析，炭化室裝煤后壓力較大，壓力接近1 400Pa。同樣，通過計算得知，水封閥位差應該在140mm以上，以保證沒有荒煤氣逸散到大氣中。

由于3#、4#焦爐爐齡較長，爐體向上膨脹，而且由于底座處于炭化室上部，荒煤氣的出口溫度較高，大量的荒煤氣裂解生成石墨填在磚縫中，也會使此部位提高。這兩項原因導致上升管系統位置上移，處于頂部的橋管，其承插口位置也得到提升，導致位差較低。經過測量，在80mm左右，低于要求值，達不到密封作用，因此閥體插口部位常采用石棉繩、泥料來堵塞、抹嚴，維護較為頻繁。

針對以上現象，只要提高水封閥水封位差，使荒煤氣不能擊穿承插水封，就能保證承插口沒有因荒煤氣逸散引起的冒煙、冒火現象。在底座材質改造過程中，由于底座目前高度是295mm，結合實際需求，把改變材質的底座高度降為220mm，就能使橋管插口下移75mm，使水封閥水封位差達到155mm，高于裝煤后壓力1400Pa的剛性需求，從而起到完全密封作用。

二、實施效果及改造前后對比

分析論證后，對以上方法進行了具體實施，以下為實施前后的效果對比圖。

1.底座的改造。從圖1可以看到，實施前的底座高度較高，并且上面還有因劇烈溫度變化引起的崩裂現象。圖2為實施后的效果圖。從圖中可以看到底座位置已經由原來的295mm降低為220mm，降低了75mm，并且改變了材質的底座較為耐用和實用，沒有崩裂的現象，冒煙、冒火現象消失，完全滿足工藝要求。

2.直管的棄廢利舊。通過分析，對完好的直管重新進行利用，無論從內部還是外觀上，都能夠滿足安全生產要求，實施效果較好。

3.在提高了水封閥水封位差高度后，對插口部位進行了比較。圖3為改造前插口，可以發現熱修工經常維護的狀態。圖4為改造后的插口，從圖中可以看到，插口部位的水封密封效果較好，完全杜絕了冒煙、冒火現象，滿足了安全生產的工藝要求。

三、結論

1.以上措施實施后，取得了很好的效果。改造后的底座通過實際應用，由于材質變化，且對高度進行了加工處理，效果比原來的底座效果好，不崩裂，使用壽命大幅延長。

2.通過底座高度改造，解決了水封閥水封位差低的問題，保證了焦爐的正常、穩定生產，減少了熱態維護的工作量，提高了勞動生產效率。

3.較好的社會環境效益。改造措施實施后，底座和插口冒煙、冒火現象消失，并且減少了對爐體的損害，改善了操作環境，減少了環境污染，保證了生產的順利進行。

4.此次改造的經濟效益。此次改造主要節省了直管和因堵漏而使用的材料等，2010年1月份至今已使用了舊的直管38個，共節約資金約12萬元。

5.此次改造具有在焦化行業良好的適用性，對于其他爐齡較長的焦爐具有借鑒價值。