焦炉看火孔辙漏的原因分析及处理

焦炉看火孔辙漏的原因分析及处理

焦炉使用年限临钢焦化厂承担着重要的任务，负责生产高质量的冶金焦，并为整个公司提供清洁焦机煤炭的重要作用。焦煤气年产量为60万吨，焦机用煤气量为4.2g/吨。现拥有JN43-80型2×33+21孔焦炉三座,4#炉、3#炉、2#炉分别投产于1995年8月、1998年5月、2004年4月,使用年限分别达到17年、14年和8年,均处于焦炉寿命的中后期(焦炉设计炉龄25年)。由于在日常生产过程中,受装煤、摘门、推焦等焦炉正常的反复操作而引起的温度变化、机械应力与化学腐蚀等作用,焦炉炉体状况逐渐开始出现损坏,出现炉墙剥蚀、砖缝窜漏等现象,影响到焦炉的正常加热进而影响焦炭质量,同时形成环境污染。1看损坏和诚信的转移1.1焦炉燃烧的影响当看火孔发生窜漏后(看火孔是观察燃烧室立火道火焰以及处理立火道问题的预留孔,其直径为100mm),荒煤气就会从炭化室进入燃烧室进行燃烧。当窜漏量较少时,燃烧造成过多的热量释放会形成局部高温事故,烧坏砌筑焦炉用的耐火砖,影响炉体寿命;当窜漏量变大时除形成高事故外,由于空气量的不变,煤气量增多导致煤气燃烧不完全,就会出现冒黑烟现象,严重污染环境。1.2对火孔窜漏要及时解决实际上窜漏轻微时,经过一段时间使用,窜漏的煤气部分受热分解生成石墨逐步堵塞窜漏部位,使其恢复正常;窜漏严重部位则需要进行热修(抹补、喷补、半干法喷补、灌浆、挖补等)处理。炭化室墙面窜漏热修处理工艺较成熟、操作也相对简单,基本能做到发现一处处理一处。燃烧室的看火孔处窜漏,由于受看火孔结构和位置的特殊性的限制,处理起来比较困难;抹补、喷补效果均不佳且在处理时泥料可能掉落燃烧室,造成其它生产问题,不宜采用;采用挖补,职工劳动强度大,且处理缓慢(处理一处约需要3~8小时以上),深层窜漏不能处理等原因亦不宜采用,导致看火孔窜漏成为困扰焦炉生产的实际难题,一直处于监护运行、无可靠方法处理。截止2012年3月份需要热修处理的4#炉有47个看火孔、3#炉有35个看火孔、2#炉有19个看火孔,至2012年5月份需要热修处理的又新增4#炉2个、3#炉1个、2#炉1个,且窜漏部位主要集中在燃烧室的1#、2#,27#、28#边部立火道,以4#炉为例,其分布如上图,为了减缓和有效处理看火孔窜漏现象,车间决定对其进行管理创新。2焦炉使用过程中,总体损失较多,导致建筑构造、维护及维护技术出现偏差看火孔结构图如下,当焦炉在烘炉升温过程中,炭化室、立火道顶部的砖逐步开始升温,渐次向炉顶表面传递,制止烘炉结束正常加热开始,炉顶表面砖和炭化室、立火道顶部砖温差达到最大,约为1000℃左右,由于温度高低的不同,炭化室顶部砖膨胀量远远大于炉顶表面砖的膨胀量,上下砖层之间开始位移,从而产生水平方面缝隙。在砖层与砖层之间发生位移时,并不是同一层所有的砖位移距离一致,这就导致了同层砖之间出现垂直方向的缝隙,各种缝隙相互交错,最终连接为一个一个的通缝,从炭化室延伸至炉顶表面或立火道。这些缝隙刚开始较小,但在实际生产过程中,受到装煤车行走振动以及炉温波动等长时间影响通缝逐步开始加大;因边部立火道温度变化最为剧烈,砖膨胀时受外界束缚最小,因此焦炉中心窜漏较轻,愈往炉端边部立火道窜漏愈明显、愈大,且随着炉长的逐年增加而扩大,结果导致在炼焦过程中炭化室中煤产生的荒煤气就通过这些缝隙窜漏了出来,形成环境污染,严重影响焦炉的正常加热。实际上焦炉看火孔窜漏原因是多方面的,它与砌筑、烘炉和投产后的使用、维护及修理等各个环节都有密切的关系,在砌筑时灰浆不饱满,未进行二次勾缝都会给以后窜漏留下隐患;在烘炉时炉体升温不合理或铁件调节跟不上都会导致炉头裂缝出现和增加。总之,焦炉在使用过程中,逐年损坏而衰老是不可避免的,我们不能改变它,但却可以从以往(别的焦炉)炉体损坏的情况找出损坏的的原因,从而在生产过程中杜绝不合理的生产操作和不正确的维修方法,以减缓其衰老的速度,延长其使用的年限;下面就焦炉维护方面采取措施进行管理来减少和控制看火孔窜漏。3保证炉体各部分砌体的严密性如果焦炉先天性砌筑质量是焦炉长寿的基础,后天热修维护则是焦炉长寿的保证,它可以保证炉体各部分砌体的严密性。处理炉墙裂缝等炉体缺陷的方法通常有湿法喷补、抹补和半干法喷补以及炉顶灌浆、挖补和机械压入等,但是对于看火孔的窜漏实际只能用喷补、抹补和挖补来处理,尤其是以挖补为主。3.1抹补立火道时的不足抹补就是人工用抹子将抹补泥料压入砖缝或炉墙凹陷处,用泥料将其密封,保证其严密性。在抹补看火孔时,往看火孔内放入用1mm厚钢板制成的杯子,杯子的上部焊有两根具有90度弯的钢棍,用它挂在看火孔顶面砖上接渣,然后用长把抹子进行修补。由于该方法的自身特点和立火道的特殊位置,在抹补立火道时存在主要不足之处有:(1)在抹补时虽然有接渣杯子防止泥料掉入,但实际仍有小块泥料掉入立火道内,严重时堵塞立火道底部的斜道口和砖煤气口,对焦炉正常加热带来其它麻烦。(2)抹补只实用于较大(3mm以上)缝隙的处理,对较小缝隙泥料很难靠人工力量压入缝隙,其实际效果不佳,但实际上看火孔处的缝隙普遍达不到3mm以上,可处理量较少。(3)在使用过程,缝隙压入的泥料停留时间较短,一般为半年左右,就会脱落,需要重新进行抹补。3.2对炉墙缺陷、数字政府的喷补喷补就是用压空作为动力将喷浆机内含40%至50%水分的泥浆喷射到炉墙上,利用泥浆中结合剂在高温下有较强黏结性的特点,将耐火泥黏附在炉墙表面,从而对炉墙缺陷、缝隙进行修补。喷补看火孔时,同样先挂上接渣杯,然后再对该看火孔进行处理。其不足之处主要是:(1)在喷补时喷射出来的泥料中水会立即受热变成蒸汽严重影响视线,枪头很难找准窜漏缝隙进行有目的的喷射,喷补具有盲目性,喷补效果也大大折扣。(2)喷补泥料相对抹补泥料来说具有很强的流动性,掉落立火道底部的泥料将会成几何倍数增长,且掉落到立火道底部的泥料附着在耐火砖表面上很难处理,将会严重影响加热的正常进行。3.3和谐省的要求挖补就是将原砌筑的有缺陷部位进行拆除后重新进行砌筑,从而保证砌体的整体性和严密性。对看火孔窜漏的挖补主要存在以下缺点:(1)挖补时需要拆除旧砖并重新砌筑,若要处理一个窜漏点,一般采用挖补需要热修工5人以上,工作4~8小时,才能够处理完毕,且窜漏部位越深,拆除的范围越大也越深,砖的温度也越高,环境温度越恶劣,很容易出现中暑、烫伤等意外事故;职工劳动强度非常巨大,职工普遍不愿使用此方法进行处理。(2)在拆除时由于砖层之间相互压茬的影响,要处理下层窜漏只能用V字形方式进行拆除,其势必影响其它看火孔,拆除深度越深,影响的范围也越大,这对其它不窜漏的看火孔来说是不利的。(3)由于缝隙是相互交错的,窜漏根源从表面很难判段,跟挖补造成很大的技术难题;也许工作了半天也没有将问题处理掉。(4)在挖补完毕后,重新砌筑的砖还存在升温的过程,且此次升温过程非常快,很快就达到了使用温度,重复并加重了烘炉升温过程造成的窜漏的影响,经过一段时间实用后又会出现新的窜漏。综上所述,传统采用的处理看火孔窜漏方法均存在巨大缺陷,实施起来难度较大,不适宜于焦炉中后期---看火孔窜漏高发期的处理。4创新过程和生产过程的实践4.1压浆时的体压监测在处理炉顶表面窜漏对其进行灌浆处理时偶尔会发现灌得浆从看火孔处流出,这充分说明各窜漏点之间是相通的;采用顺向思维方法思考,既然从炉顶表面能够灌浆堵塞炉顶区的窜漏,那么在看火孔处灌浆同样能够堵塞看火孔处的窜漏,如何在看火孔进行灌浆就成了关键。再借鉴砖煤气道窜漏处理的过程----在砖煤气道底部塞上棉布堵塞防止泥浆漏出,制作了一个防止泥浆掉落立火道的专用工具,其由堵塞头、拉杆、防止工具掉落的横杆组成,如右图,在使用过程是将堵塞头用石棉布包裹住堵塞头,塞入看火孔内,然后对该看火孔进行灌浆,使浆液自然流入窜漏缝隙中,从而对其进行堵塞。在实际操作过程中的具体操作步骤和注意以下事项,确保灌浆的质量和避免对造成其它问题。(1)灌浆中水分含量需要达到75%以上,保证泥浆在缝隙中的流动时间,从而增加泥浆在缝隙中的流经途径。(2)调制好的泥料必须经过孔径为0.5mm的筛子筛过,以去除杂质或大颗粒耐火泥料,保证泥料的不堵塞在缝隙的入口处。(3)在检查和处理窜漏打开看火孔盖时,应站在侧面,防止火焰喷出烧伤人,若火焰较大可打开该炉号的高压氨水,将窜漏出的煤气抽吸回炭化室。(4)在处理之前应准确判断和数清是从上到下的第几层砖处窜漏,以确定堵塞头插入深度。(5)在处理时若看火孔壁上粘有焦油等杂物,宜打开看火孔盖使其燃烧掉后,再进行处理,防止判断窜漏处时出现错误。(6)在处理之前在拉杆上套上5~6层带孔石棉布(石棉布为直径200mm,中心打眼,直径为10mm),然后拧紧堵塞头上下螺丝。(7)堵塞头插入看火孔后应低于窜漏部位50mm左右,然后迅速向上拉起,感觉卡住为止(此时堵塞头还必须低于窜漏部位,否则重新操作),这样才能将堵塞头周围的石棉布夹在堵塞头和看火孔之间。(8)在灌浆时先用少量的泥浆的上部液体进行试漏,确定密封严密时方可正式灌浆。(9)灌浆时必须专人用手拖住横杆,防止堵塞头突然向下滑落。(10)在灌浆时,倒入看火孔的泥浆料高度以高于窜漏部位20公分,以不短时间干枯为宜,若该看火孔多处窜漏,灌浆高度也不要高于1/2,因为泥浆受热后会形成汽水共沸现象,使泥浆充满看火孔。若泥浆过多从看火孔溢出可往看火孔中倒入少量的水,使其止沸。(11)在灌浆的同时要观察相邻看火孔情况,防止泥浆流到相邻看火孔,进而流到立火道内。(12)灌浆完毕(泥料变粘稠失去流动性时,一般从灌浆开始到结束需要10~15分钟),用力将堵塞头从看火孔拉出,越到出口处越要迅速,防止泥料掉落到立火道内。(13)最后检查立火道内有无掉落泥浆,若有泥浆需立即进行处理。(14)处理完毕后需要等到该炉号或相邻炉号下次装煤后进行观察(一般观察两个换向时间,约1小时左右),此时炭化室压力最大,窜漏处理后效果一目了然。(15)在处理一次未成功时,说明泥浆没有完全进入窜漏缝隙中,在没有找出原因并处理之前禁止连续处理同一个看火孔,否则,不但窜漏处理没有处理好,看火孔砖却因多次骤然冷却而破损。(16)使用该工具时的拉杆不能再无限延长,实际处理的最大深度为1500-500=1000(mm),再深的部位由于耐火砖温度已经达到1000℃左右,在处理时遇冷很容易出现炸裂现象,从而对炉体造成新的不可挽回的损坏。通过在3月~9月的实践,有效的处理了94个看火孔窜漏,其中严重的有17处,剩余7处因5.1.16条原因不能处理,需要采用抹补方法进行处理,目前正在进行中。经过灌浆处理后的看火孔全部密封良好,没有再在出现窜漏现象。4.2焦炉护炉铁件在处理看火孔窜漏的同时,如何能够有效克服或者减缓看火孔窜漏的发生,成为摆在车间面前的必须面对的根本性问题。结合看火孔窜漏产生的原因,如果能够使砖层之间位移相对较少,窜漏发生的几率也就会降低;而焦炉护炉铁件就是负责对焦炉整体施加一定的保护性压力,从而克服炉体的自由膨胀,减少砖层之间的相对位移。窜漏出现较多,反过来说明保护性压力不够,为此我们果断的增加焦炉护炉铁件弹簧的吨位,其具体情况如下:2012年5月份我们对弹簧吨位进行了调整,调整后至今已经过去了5个月没有再出现新的看火孔窜漏情况,基本控制住窜漏频发情况。5对于优化使用pdca循环思路的思考(1)不是将看火孔窜漏只做简单的处理,而是从管理层面上做了细致的工作,从存在的危害、现状分析与统计、产生的原因、常规处理的不足、管理中的改进、实施过程、标准化、总结提高等按照PDCA循环思路进行全方位的思考和管理,最终确保从根本上解决了问题,并使之问题得到有效控制。(2)将焦炉热修中处理炉顶表面窜漏的灌浆方法引用到看火孔窜漏处理中,同时为了使用该方法新设计了一个专用处理工具,并附有严格的操作说明和注意事项,确保了处理质量和避免出现后续问题,节约了大量的人力物力和财力。(3)通过分析看火孔窜漏产生的原因,用逆向思维的方式,采取的加大弹簧吨位,增加保护力的方法减缓了窜漏发生的直接原因,有效的控制了看火孔窜漏的发生。6经济效益6.1材料费用及节约时间以采用挖补和灌浆处理看火孔窜漏比较如下表:以耐火砖,耐火泥2000元/吨Kg计算,可节约材料费用为﹛(50+20-10)×77+(150+50-10)×17﹜×2=15700(元),节约工时为(5×3-2×0.25)×77+(5×8-2×0.33)×17=1785(小时)。6.2采用次管理创新的社会效益(1)通过该次管理创新,预计可延长焦