搗固焦?fàn)t熱修中陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)的應(yīng)用

楊 陽

(山西西山煤氣化有限責(zé)任公司，山西 太原 030205)

搗固焦?fàn)t熱修中陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)的應(yīng)用

楊 陽

(山西西山煤氣化有限責(zé)任公司，山西 太原 030205)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，冶金焦化行業(yè)獲得了廣闊的發(fā)展空間，越來越多的技術(shù)、設(shè)備與材料被應(yīng)用到了生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中，近年來搗固焦?fàn)t逐漸取代了頂裝焦?fàn)t，被廣泛應(yīng)用到焦化生產(chǎn)工作中，不僅提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，還實(shí)現(xiàn)了對能源資源的節(jié)約與保護(hù)。隨著使用時間的增加，搗固焦?fàn)t將不可避免地出現(xiàn)損壞，為了保證生產(chǎn)實(shí)踐的順利展開，需對搗固焦?fàn)t予以必要的修復(fù)處理，實(shí)踐證明，陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)是一種較好的熱修方法。對這一技術(shù)的原理以及基本要求進(jìn)行分析，并探究其在搗固焦?fàn)t熱修中應(yīng)用的優(yōu)勢，最后提出這一技術(shù)在熱修中的具體應(yīng)用方法。

搗固焦?fàn)t熱修；陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)；應(yīng)用方法

焦?fàn)t在使用過程中難免會出現(xiàn)損壞，如果不能對其予以必要的修補(bǔ)與保護(hù)，焦?fàn)t的損壞速度將會加劇，且其使用壽命會極大的降低，這些問題都會影響企業(yè)的生產(chǎn)效率與經(jīng)濟(jì)利益，因此，應(yīng)當(dāng)對修補(bǔ)技術(shù)予以關(guān)注。傳統(tǒng)的搗固焦?fàn)t熱修方法包括濕法抹補(bǔ)、濕法噴補(bǔ)以及半干法噴補(bǔ)等，但是其修補(bǔ)效果均不夠理想。近年來，隨著修補(bǔ)技術(shù)的發(fā)展使得陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)得以提出，并得到廣泛的推廣應(yīng)用，對這一技術(shù)展開探究對焦化行業(yè)來說有著重要的意義。

1 搗固焦?fàn)t熱修中陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)的原理及要求

陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)的原理可以總結(jié)為通過氧-丙烷焊補(bǔ)，即，利用氧-丙烷燃燒過程中產(chǎn)生的超過2 500 ℃的高溫,軟化耐火材料，同時熔融焊補(bǔ)料，在耐火材料上噴射焊補(bǔ)料，最終完成整個焊接工作[1-2]。焦?fàn)t的內(nèi)襯材料均為耐火材料，符合陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)的原理與要求，使用這一技術(shù)開展搗固焦?fàn)t熱修能夠提高焦?fàn)t的安全性以及使用壽命。

具體來說，陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)對焊料提出的要求主要集中在成分的比重上，其中，SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)當(dāng)不低于92%，而Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)當(dāng)超過5%。陶瓷焊補(bǔ)中使用的噴補(bǔ)機(jī)，由上料斗、儲料罐、蝶形放料閥、分氣缸、螺旋布料器、減速箱、電磁調(diào)速電機(jī)、空氣噴射器、噴槍和物料排空管構(gòu)成。上料斗里有振動篩、下設(shè)蝶形放料閥，儲料罐里有螺旋布料器至加速腔中，空氣噴射器通加速腔有二根噴管，對側(cè)有噴槍輸料管路與混料室噴槍前端連通[3]。在焊補(bǔ)過程中焊料通常堆積為2 cm～30 cm的厚度，能夠保證對損壞區(qū)域進(jìn)行有效的修補(bǔ)與保護(hù)。

2 搗固焦?fàn)t熱修中陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 質(zhì)量相對較高

陶瓷焊補(bǔ)可以實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t中、上部的焊補(bǔ)，使用焊槍直接噴補(bǔ)，并利用風(fēng)錘、抹子等完成其他相關(guān)操作，但是由于這些設(shè)備較為笨重，中、上部的焊補(bǔ)效果并沒有下部效果好，中、上部的修補(bǔ)技術(shù)仍在研究中。

在修補(bǔ)過程，燃燒所產(chǎn)生的高溫能夠使破損部位以及修補(bǔ)物發(fā)生融化，在此狀態(tài)下，耐火材料自身的晶體晶格將導(dǎo)入修補(bǔ)物，這使得耐火材料能夠得到有效的延伸，從而形成良好的連續(xù)結(jié)構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)對受損表面的修復(fù)。同時，作為基材的耐火材料與焊補(bǔ)料在材質(zhì)上有著相似之處，在高溫的作用下，二者可以融為一體，這在一定程度上能夠?qū)挠枰员Ｗo(hù)，并提升其性能，使其使用壽命得到延長。搗固焦?fàn)t修補(bǔ)前、后對照圖如圖1。

圖1 搗固焦?fàn)t修補(bǔ)前(左)、后(右)對照圖

2.2 耐火層壽命得以延長

陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)能夠有效地延長焦?fàn)t耐火層的壽命，利用這一技術(shù)進(jìn)行修補(bǔ)不需對耐火層予以冷卻或加熱處理，因此，耐火材料不會在修補(bǔ)或使用的過程中產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，所以其結(jié)構(gòu)不會受損，在修補(bǔ)后可以正常投入使用，同時，耐火材料與焊補(bǔ)料融為一體，可以起到較好的保護(hù)作用，從而延長材料壽命。

2.3 材料消耗量少

應(yīng)用濕法抹補(bǔ)技術(shù)等技術(shù)進(jìn)行修補(bǔ)，需要應(yīng)用到泥漿等材料，且泥漿量難以得到較好的把控，在修補(bǔ)中極有可能出現(xiàn)材料浪費(fèi)等情況，增加修補(bǔ)工作的成本，且容易發(fā)生再破裂的情況，影響焦?fàn)t的有效使用。而陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)則可以避免這些問題的發(fā)生，耐火材料隨噴焊料直接附著在爐壁破損處，不會出現(xiàn)浪費(fèi)等情況，材料消耗量極少，單位耐火材料的利用率可以得到有效的提升。

2.4 修補(bǔ)效果較好

焦?fàn)t在使用中的結(jié)焦時間相對較短，而其溫度較高，火道溫度超過1 340 ℃，如果使用濕法抹補(bǔ)或濕法噴補(bǔ)技術(shù)進(jìn)行焊補(bǔ)，則極有可能對炭化室墻造成極大的傷害；同時，如果焦?fàn)t內(nèi)存在較多的直裂縫，應(yīng)用濕法抹補(bǔ)則很有可能導(dǎo)致墻面掛泥漿等情況的發(fā)生，影響后期的生產(chǎn)工作。而陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)則可以有效地解決這些問題，修補(bǔ)結(jié)束后，室墻能夠保持光滑、平整的狀態(tài)，無論爐墻破損有多嚴(yán)重或是出現(xiàn)了變形等情況，都可以利用該技術(shù)進(jìn)行修補(bǔ)，且墻面不會有較大的損失，也不易出現(xiàn)再破裂的情況，陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)能夠使推焦阻力降低，繼而減少推焦電流。

2.5 經(jīng)濟(jì)效益好

該技術(shù)可以在不停爐甚至完全不影響生產(chǎn)的情況下進(jìn)行，大大地降低了維修成本。可避免停爐冷修造成對爐體結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步損害，并且降低了經(jīng)濟(jì)損失。實(shí)現(xiàn)了不停爐熱修護(hù)，修護(hù)后可立即投入生產(chǎn)，有效地提高用戶的生產(chǎn)效率,減少了經(jīng)濟(jì)損失。

3 搗固焦?fàn)t熱修中陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)的應(yīng)用方法

3.1 前期準(zhǔn)備

在陶瓷焊補(bǔ)開展以前，工作人員應(yīng)當(dāng)做好前期準(zhǔn)備工作，保證爐墻表面附著的石墨能夠完全燒干，避免降低焊補(bǔ)質(zhì)量。在清除石墨時，可采取燒空爐法，工作人員應(yīng)制定詳細(xì)的出爐與焊補(bǔ)計(jì)劃，然后嚴(yán)格按照計(jì)劃要求開展工作。燒空爐法包括3個步驟：首先，將需要修補(bǔ)的搗固焦?fàn)t進(jìn)行推焦處理，保證爐內(nèi)被完全清空；其次，要將爐號對應(yīng)的上升管打開，同時將翻板關(guān)閉，此時石墨會與氧氣發(fā)生反應(yīng)，充分燃燒，這樣就可以將爐內(nèi)的石墨完全清除；最后，如果發(fā)現(xiàn)燃燒結(jié)束后焊補(bǔ)處仍存在石墨，那么此時可以利用石墨清除裝置對墻面予以全面清理；然后，將焊補(bǔ)位置用耐火纖維毯分段封住，以便于分塊進(jìn)行焊補(bǔ)，避免因室溫降低影響焊補(bǔ)效果。用于封住焊補(bǔ)側(cè)的耐火纖維毯應(yīng)當(dāng)滿足以下參數(shù)要求，第一，其厚度應(yīng)當(dāng)達(dá)到25 mm，耐火溫度應(yīng)當(dāng)達(dá)到1 260 ℃，以免散失熱量，并提高焊補(bǔ)的安全性；第二，容重應(yīng)當(dāng)為(128±19.2)kg/m3，抗拉強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)不低于60 kPa，線收縮應(yīng)當(dāng)不超過4%，0.25 mm以上的渣球含量應(yīng)當(dāng)不超過12%；第三，耐火纖維毯中SiO2與Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)當(dāng)不低于99.5%，Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)當(dāng)不低于44%。

3.2 焊補(bǔ)操作

首先，應(yīng)當(dāng)在料倉中加入焊補(bǔ)料，然后，在壓縮空氣的作用下均勻下料，并將料盤中的焊補(bǔ)料壓入到焊槍設(shè)備中，在整個過程中，氧氣為其反應(yīng)介質(zhì)，當(dāng)粉料與氧氣融合到一起后，利用焊槍將其噴出，實(shí)施焊補(bǔ)。反應(yīng)的發(fā)生條件有2個，一是下料的流量為40 m3/h～60 m3/h，二是壓力應(yīng)當(dāng)保持在0.4 MPa～0.6 MPa。在焊補(bǔ)中，焊槍應(yīng)當(dāng)距離墻面10 cm～15 cm，且移動速度不宜過快，要保證焊補(bǔ)料能夠在高溫的作用下軟化或融化，避免出現(xiàn)局部高溫等情況。

3.3 調(diào)整熱工制度

焊補(bǔ)操作應(yīng)當(dāng)在熱態(tài)下展開，以保證焊補(bǔ)料能夠軟化或融化，牢固貼合在墻壁上。與標(biāo)準(zhǔn)溫度相比，在焊補(bǔ)過程中熱工制度應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：第一，空爐燒石墨時標(biāo)準(zhǔn)直行溫度可調(diào)范圍為0 ℃～20 ℃、爐頭溫度可調(diào)范圍在1 100 ℃以上、相鄰爐號可調(diào)溫度為0 ℃～20 ℃；第二，焊補(bǔ)期間標(biāo)準(zhǔn)直行溫度可調(diào)范圍為-50 ℃～0 ℃、爐頭溫度可調(diào)范圍在1 000 ℃以上、相鄰爐號可調(diào)溫度為-20 ℃～0 ℃；第三，在裝煤作業(yè)中標(biāo)準(zhǔn)直行溫度可調(diào)范圍為0 ℃～10 ℃、爐頭溫度可調(diào)范圍在1 100 ℃以上、相鄰爐號可調(diào)溫度為-10 ℃～10 ℃。

4 結(jié)語

陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)即氧-丙烷焊補(bǔ)，應(yīng)用這一技術(shù)對搗固焦?fàn)t進(jìn)行熱修能夠提高焦?fàn)t在運(yùn)行中的安全性，并延長其使用壽命。在修補(bǔ)的過程中，該技術(shù)不會對墻面造成較大的損害，且對材料的消耗量相對較少，因此應(yīng)用陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)熱修搗固焦?fàn)t是可行的。在修補(bǔ)的過程中，工作人員應(yīng)當(dāng)做好全面的前期準(zhǔn)備工作，然后嚴(yán)格按照操作規(guī)范與流程，并對熱工制度展開必要的調(diào)整。

[1] 楊慶峰,曹銀平,程樂意.陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)在焦?fàn)t維修中的應(yīng)用[J].燃料與化工，2013,44(2):30-31.

[2] 徐廷萬.利用陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)維修搗固焦?fàn)t[J].工業(yè)爐，2013,35(6):50-51.

[3] 倪升起.陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)在寶鋼焦?fàn)t上的應(yīng)用[J].中國冶金，2016,26(11):41-43.

Application of ceramic welding technology in thermal repair of tamping coke oven

YANG Yang

(Shanxi Xishan Coal Gasification Co., Ltd., Taiyuan Shanxi 030205, China)

With the development of social economy, metallurgical coking industry has a broad development space. More and more technology, equipment and materials are applied to the production practice. In recent years, tamping coke oven gradually replace the top charging coke oven, which is widely used in coking production, not only improves the production efficiency of the enterprise, but also realizes the conservation of energy resources. With working time increasing, tamping coke inevitably become damaged. In order to ensure the smooth production practice, it is necessary to repair tamping coke oven. Practice proves that ceramic welding technology is a good method to repair the heat. The principle and basic requirements of this technology are analyzed, and the advantages of applying it in thermal repair of tamping coke oven are discussed. Finally, the concrete application method of this technology in thermal repair is put forward.

thermal repair of tamping coke oven; ceramic welding repair technology; application method

2017-04-21

楊 陽，男，1987年出生，2012年畢業(yè)于延安大學(xué)化工學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)，本科，助理工程師。研究方向：煤化工。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.04.33

TQ522.15

A

1004-7050(2017)04-0095-03

生產(chǎn)與應(yīng)用