干熄爐水封槽開裂的原因分析及改進(jìn)措施

司志華 孫紅艷

摘 要：文章介紹了本鋼集團(tuán)北營焦化廠三區(qū)干熄爐水封槽的結(jié)構(gòu)、水封槽開裂的影響、投產(chǎn)一年后水封槽經(jīng)常開裂的原因及處理措施以及水封槽的改進(jìn)措施。改進(jìn)后，干熄爐水封槽再沒有因進(jìn)水口堵塞和上水不及時(shí)發(fā)生開裂的故障。

關(guān)鍵詞：干熄爐；水封槽；開裂；改進(jìn)

本鋼集團(tuán)北營焦化廠三區(qū)四座JN43-98F焦?fàn)t配套的兩座125T/H干熄爐裝置分別于2010年12月和2011年1月投產(chǎn)，投產(chǎn)一年后，水封槽內(nèi)側(cè)鋼板與底板之間經(jīng)常開裂，導(dǎo)致水封槽漏水。采取在線焊接的方式進(jìn)行處理，避免了更換水封槽和影響生產(chǎn)；另外，分析水封槽開裂的原因，并針對這些原因采取了改進(jìn)措施，杜絕了水封槽開裂的故障。

1 水封槽的結(jié)構(gòu)

水封槽位于干熄爐頂部，保證裝焦間隔時(shí)的爐頂密封，主要由水封槽本體、上水管道、壓縮空氣管、內(nèi)側(cè)隔熱板及附屬密封材料、回水管道等組成，水封槽內(nèi)側(cè)鋼板高于外側(cè)鋼板，水封槽與爐體結(jié)合的部位設(shè)有陶瓷纖維氈用于隔熱，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 水封槽結(jié)構(gòu)示意圖

2 水封槽開裂的影響

水封槽內(nèi)側(cè)開裂后，其一，大量的水進(jìn)入干熄爐內(nèi)與紅焦反應(yīng)產(chǎn)生大量H2，造成循環(huán)氣體內(nèi)H2含量急劇增加，如果干熄爐裝置不嚴(yán)密，那么，空氣隨時(shí)可能進(jìn)入干熄爐循環(huán)系統(tǒng)，使H2局部自燃甚至爆炸，帶來很大的安全生產(chǎn)隱患；其二，可燃?xì)怏w成分濃度升高，干熄爐內(nèi)焦炭復(fù)燃，焦炭燒損率增加；其三，可燃?xì)怏w成分升高，循環(huán)氣體中的N2沖入量增加，成本增加；其四，水封槽水漏入到干熄爐內(nèi)的爐墻上，會導(dǎo)致爐墻因局部溫度急劇變化而變形，甚至發(fā)生干熄爐爐墻坍塌的事故。

3 水封槽開裂的原因

經(jīng)過分析，本鋼北營焦化廠三區(qū)干熄爐水封槽開裂的原因主要是水封槽進(jìn)水口堵塞和上水不及時(shí)。

3.1 進(jìn)水口堵塞

隨著生產(chǎn)的不斷進(jìn)行，水管上靠近末端的一些小孔會因水壓較低逐漸被水垢堵塞，壓縮空氣管同樣存在這種現(xiàn)象，水管沖洗渣物的能力和空氣管的發(fā)泡效果降低，所以在槽底部形成致密的沉積層，越靠近水封槽內(nèi)側(cè)根部這種沉積物越多越致密，而且導(dǎo)熱性能極差。這種沉積層會隔絕水與底板的接觸，水封槽長時(shí)間運(yùn)行后會造成水封槽底板和內(nèi)側(cè)板局部高溫變形，將焊縫拉開。

3.2 上水不及時(shí)

導(dǎo)致干熄爐水封槽上水不及時(shí)的原因是水流調(diào)整不適當(dāng)、干熄爐預(yù)存段壓力調(diào)整不當(dāng)、備用泵不好使和臨時(shí)停電事故。

3.2.1 水流調(diào)整不適當(dāng)。日常操作時(shí)，水封槽內(nèi)的上水管水流調(diào)整不適當(dāng)，則水封槽內(nèi)缺水，水封槽內(nèi)的溫度急劇上升，使得水封槽變形開裂。

3.2.2 預(yù)存段壓力調(diào)整不當(dāng)。干熄爐的預(yù)存段壓力調(diào)整不當(dāng)，水封槽長期處于高溫狀態(tài)，會導(dǎo)致水封槽開裂。

3.2.3 臨時(shí)停電事故。涉及停電作業(yè)時(shí)或大面積臨時(shí)事故停電，上水泵沒電，水供應(yīng)不上去，甚至消防水也起不到應(yīng)有的作用。

4 水封槽開裂的處理措施

4.1 水封槽在線焊接

4.1.1 將水封槽內(nèi)的水全部排空。

4.1.2 清理槽內(nèi)沉淀物。將槽內(nèi)沉淀的焦粉和水垢全部清除干凈，找到開焊處，并做好標(biāo)記。這一過程需要較長時(shí)間，因?yàn)樗概c水封槽鋼板結(jié)合緊密，難以清理，而且爐內(nèi)溫度高達(dá)1000℃，人員無法長時(shí)間清理和焊接作業(yè)，因此，制作爐口蓋吸收熱輻射、以水封槽的內(nèi)徑為基準(zhǔn)，爐口蓋直徑略小于水封槽內(nèi)徑50mm，既能保證爐口蓋能順利鑲?cè)氲剿獠蹆?nèi)圈里面，間隙又不太大。立邊高150mm～200mm，距離底板邊緣30mm，用以支撐填入的陶瓷纖維氈，與底板連接為滿焊，用以保持爐口蓋內(nèi)足夠的水位，以吸收爐口蓋所受到的熱輻射，為保證水封槽底部不受熱輻射，設(shè)計(jì)的吊架高度應(yīng)使?fàn)t口蓋略高于水封槽的內(nèi)邊高。

在地面制作爐口蓋，同時(shí)準(zhǔn)備好陶瓷纖維氈，此時(shí)不影響干熄爐正常裝焦。制作將要結(jié)束時(shí)，干熄爐停止裝焦，將爐蓋與裝入裝置分開。用提升機(jī)自帶的電動葫蘆將爐口蓋吊上去，使?fàn)t口蓋鑲?cè)胨獠蹆?nèi)圈里，爐口蓋的立邊與水封槽的內(nèi)圈之間填入陶瓷纖維氈，要盡量向下，同時(shí)向爐口蓋內(nèi)注水，水位高度控制在100mm左右。準(zhǔn)備好后，將槽內(nèi)的沉淀物清理干凈，如果生產(chǎn)給水配管在安裝時(shí)過于靠近水封槽內(nèi)側(cè)板，則需要將其拆除，否則影響焊接位置和焊縫的滿焊程度。

4.1.3 在線焊接。現(xiàn)場焊工使用耐高溫焊條對損壞部位逐個(gè)焊接，每個(gè)焊縫開裂處要焊接處理兩次，以保證焊接強(qiáng)度。焊接修復(fù)完畢后，對損壞部位逐個(gè)檢查，如果檢查沒有問題，向水封槽內(nèi)加入正常生產(chǎn)用量水并通風(fēng)。取下爐口蓋和陶瓷纖維氈，檢查修復(fù)部位是否漏水，如果有滲漏，則重復(fù)修復(fù)，直至不滲漏為止。

4.2 非年休更換

非年休更換水封槽，需要干熄爐料位低于10m，預(yù)存室壓力為-100Pa左右，更換時(shí)間約為10h。這種方法影響生產(chǎn)，并且會導(dǎo)致干熄爐密封性降低，檢修后空氣易進(jìn)入干熄爐內(nèi)，焦炭燒損率增加。

5 水封槽改進(jìn)措施

為了杜絕水封槽開裂，針對進(jìn)水口堵塞和上水不及時(shí)采取了改進(jìn)措施。

5.1 針對進(jìn)水口堵塞的改進(jìn)

（1）將原來水封槽內(nèi)的水管和風(fēng)管在水封槽的外部貼外側(cè)焊接循環(huán)明管，在水管和風(fēng)管循環(huán)管上按照原有的排水、排風(fēng)位置每隔200mm焊接立管，制作水管和風(fēng)管噴頭，通過彎頭、活接、管接頭將立管和噴頭連接，水管和風(fēng)管的噴頭直立水封槽內(nèi)，噴嘴向下，距離水封槽底板10mm左右。這樣的設(shè)置既大大降低了水管和風(fēng)管噴嘴的堵塞率，又利于拆裝堵塞的通透管噴頭。（2）水封槽進(jìn)水部分改進(jìn)方法：在水封槽外側(cè)立面距離底板40mm開孔并焊接管接頭和連接法蘭，同樣的開孔結(jié)構(gòu)在水封槽的對稱側(cè)面再焊接制作一個(gè)，保證水封槽有2個(gè)進(jìn)水口。這樣的水封槽進(jìn)水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單，水管路不易堵塞，配合壓縮空氣起泡系統(tǒng)使槽內(nèi)的沉積焦粉更易于清理和沖洗。（3）每周清理一次槽內(nèi)積聚的焦粉。（4）增加水過濾裝置，將生產(chǎn)供水里的Ca2+和Mg2+清理干凈，減少水封槽結(jié)垢。

5.2 針對上水不及時(shí)的改進(jìn)

（1）加大水封槽外圈的有效尺寸，使得水封槽的容積加大，水容量加大，有效降低水封槽的溫度，從而控制其槽體的熱變形。（2）在原管路上增加一個(gè)容積為10m3的事故水箱，上水不及時(shí)時(shí)，能夠起到緩沖作用；為了防止冬季結(jié)冰，在水箱內(nèi)部安裝蒸汽伴熱管。（3）更換干熄爐上水管道和下水管道時(shí)，對原來的水管走向及布置根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行了改動，排水管道增大角度使排水更加通暢，在多個(gè)地方增加了溢流用的閥門和管接頭，一旦冬季停水時(shí)可以將管道內(nèi)的存水盡量外排，減少管道凍裂導(dǎo)致上水不及時(shí)。自2012年改進(jìn)后，三區(qū)干熄爐水封槽再也沒有因進(jìn)水口堵塞和上水不及時(shí)發(fā)生開裂的故障。

6 結(jié)束語

（1）水封槽開裂可以在線焊接。（2）可采取改進(jìn)水封槽水管和風(fēng)管噴嘴位置和方向、增加進(jìn)水口、定期清理水封槽內(nèi)焦粉和增加水過濾裝置等措施減少干熄爐進(jìn)水口堵塞現(xiàn)象。（3）可通過加大水封槽外圈的有效尺寸和增加事故水箱的方法避免水封槽上水不及時(shí)現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)

[1]羅時(shí)政，喬繼軍.干熄焦技術(shù)問答[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010.