干熄焦一次除塵器的工藝改造

1、干熄焦一次除塵器的工藝改造摘要：在深入剖析我公司干熄焦一次除塵器系統(tǒng)存在問題的前提下，針對高溫膨脹節(jié)、排灰系統(tǒng)以及一次除塵器擋墻進行了技術(shù)改造。關(guān)鍵詞：干熄焦一次除塵器改造近年來，隨著干熄焦技術(shù)在國內(nèi)的大力推廣，干熄焦裝置的數(shù)量也越來越多，截止2010年底，全國已有干熄焦裝置100余套，處理能力9000多萬噸，干熄焦焦炭已成為冶金焦炭中的主流。干熄焦穩(wěn)定運行關(guān)系到干熄焦系統(tǒng)的綜合效益。位于干熄爐和鍋爐中間的一次除塵器系統(tǒng)的穩(wěn)定運行關(guān)系到干熄焦系統(tǒng)的整體運行，本文通過研究目前我公司一次除塵器系統(tǒng)存在的問題，針對高溫膨脹節(jié)、排灰系統(tǒng)以及一次除塵擋墻進行了技術(shù)改造。1一次除塵系統(tǒng)存在的問題如圖1所示

2、，一次除塵器系統(tǒng)位于干熄爐和鍋爐中間，其主要作用是清除循環(huán)氣體中的固體粉塵，其工作方式是利用重力除塵原理將循環(huán)氣體中的大顆粒焦粉（6mm以上）進行分離，實現(xiàn)循環(huán)氣體的自凈化功能，減少大顆粒焦粉對鍋爐爐管的磨損沖刷，保證干熄焦系統(tǒng)的高效運行。1.1高溫膨脹節(jié)存在問題及剖析一次除塵器系統(tǒng)有干熄爐出口與鍋爐入口兩個高溫膨脹節(jié)，是干熄焦系統(tǒng)中重要的補償元件。原設(shè)計利用主體波紋管的有效伸縮變形吸收循環(huán)氣體從干熄爐進入一次除塵器系統(tǒng)以及從一次除塵器系統(tǒng)進入鍋爐系統(tǒng)過程中的溫度場變化引起的尺寸變化或軸向、橫向和角向位移。我公司兩套干熄焦系統(tǒng)自2009年6月投入運行以來，每次年修時高溫膨脹節(jié)都是必修或者更換的

3、設(shè)備之一，主要問題是高溫膨脹節(jié)壽命短，多次出現(xiàn)波紋變形，側(cè)墻和弧形頂部燒穿及澆注料脫落，影響了干熄焦的穩(wěn)定順行生產(chǎn)，如圖2所示。原設(shè)計高溫膨脹節(jié)損壞的主要原因是：（1）伸縮節(jié)耐火材料的工作層厚度不夠。原設(shè)計高溫膨脹節(jié)工作層澆注料結(jié)構(gòu)可分為工作層和隔熱層，工作層為厚100mm重質(zhì)澆注料，隔熱層為150mm輕質(zhì)澆注料，2010年修時，發(fā)現(xiàn)大量澆注料脫落，致使高溫膨脹節(jié)高溫變形?，F(xiàn)場分析表明，一次除塵器同一區(qū)域的工作層莫來石磚的厚度是406mm,2010年修后高溫膨脹節(jié)澆注料總厚度也僅為300mm（2）干熄焦生產(chǎn)系統(tǒng)的頻繁開停對一次除塵器區(qū)域的溫度場影響很大，造成澆注料內(nèi)部結(jié)構(gòu)頻繁收縮變化，尤其是鍋

4、爐爆管產(chǎn)生的水蒸汽對澆注料破壞很大。（3）由于高溫膨脹節(jié)內(nèi)耐火填充物填塞不密實致使正常生產(chǎn)時膨脹節(jié)內(nèi)部有一定的負壓，這樣伸縮節(jié)的金屬易燒穿燒壞，甚至損壞整個伸縮節(jié)。1.2排灰系統(tǒng)存在的問題剖析我公司干熄焦投產(chǎn)以來，一次除塵排灰系統(tǒng)使用效果始終不好，出現(xiàn)有溜槽堵料、三重水冷套管排灰不暢、叉型溜槽澆注料脫落燒，生產(chǎn)統(tǒng)計表明我公司干熄焦一次除塵排灰系統(tǒng)每季度都有故障記錄。通過現(xiàn)場勘查，總結(jié)分析得出：（1）由于排灰系統(tǒng)料位的波動，加之密封效果不好，會造成階段性吸入空氣，空氣與設(shè)施內(nèi)的高溫焦粉燃燒結(jié)渣，形成塊狀物。造成空氣吸入的原因是由于一次除塵器料位計出現(xiàn)故障，出現(xiàn)階段性的水冷套管排空所致。（2）由于

5、叉型溜槽內(nèi)外層澆注料施工質(zhì)量問題，不能有效粘結(jié)，導致叉型溜槽澆注料脫落，不能排除，堵塞冷卻套管。（3）冷卻套管是工作原理是水與熱灰的間接換熱，長時間的運行和熱應(yīng)力變化，造成水管泄漏，導致焦粉變濕成塊，度掃冷卻套管。（4）由于冷卻套管使用冷卻水內(nèi)含雜物較多，水質(zhì)較差，導致水流不暢，焦粉冷卻效果不好。1.3一次除塵器系統(tǒng)擋墻倒塌一次除塵器系統(tǒng)擋墻位于一次除塵器系統(tǒng)中部，主要作用是降低通過循環(huán)氣體的流速，分離較大焦粉顆粒，所處溫度場溫度900C左右，壓力為負1050Pa其總重約24噸，材質(zhì)為A級莫來石，擋墻整體受力支撐由三個拱形梁完成，上部擋墻由一個拱形支撐，直至除塵器頂部，下部擋墻由兩拱環(huán)支撐，下

6、部空間為循環(huán)氣體通道和灰倉雙叉溜槽位置，擋墻的相對設(shè)計尺寸為：有效高度6.81米，寬度6.1米,墻體厚度為0.23米。我公司一、二號干熄焦裝置分別于2009年6月和2009年10月投產(chǎn)，先后于2011年6月、10月發(fā)生擋墻倒塌，造成一次除塵器排灰不暢，嚴重時堵塞不能排灰，只能在線處理，嚴重影響了煉焦的正常生產(chǎn)，另外大顆粒的焦炭顆粒隨著高速的循環(huán)氣體進入干熄焦鍋爐系統(tǒng)，致使鍋爐爐管的迎風面磨損嚴重，造成鍋爐爐管的爆管事故給生產(chǎn)安全帶來了一定的隱患。通過現(xiàn)場勘查，總結(jié)分析得出擋墻倒塌的原因為：（1）存在設(shè)計上的缺陷。如圖3所示，一次除塵器擋墻砌磚為單磚設(shè)計，磚體接觸面設(shè)有兩處膨脹縫，通過耐火火泥粘

7、結(jié)密封。在干熄爐升溫投產(chǎn)后，除塵器擋墻上會出現(xiàn)一些接觸面縫隙，這些縫隙不會沿著膨脹縫的大小變化而漲閉，縫隙在循環(huán)氣體的吹掃作用下，導致火泥逐步脫落，首先造成擋墻局部竄氣，縫隙尺寸會逐漸變大，縫隙周圍的耐材在受到循環(huán)風推力作用產(chǎn)生松動，出現(xiàn)孔洞，久而久之最終致使擋墻坍塌。（2）干熄焦系統(tǒng)頻繁波動。干熄焦系統(tǒng)頻繁波動一是來自干熄焦正常生產(chǎn)時，爐蓋開關(guān)會導致預(yù)存室產(chǎn)生00Pa左右的壓力波動，參照鍋爐入口壓力為分析點，裝入爐蓋打開前為-900Pa,以最大壓力波動假設(shè)，即干熄爐爐蓋打開后壓力值為-1100Pa周期為每11分鐘一次，擋墻的面積約為41.5m2計算，擋墻受壓力為3.8噸，開蓋后受壓力為4.7

8、噸，這樣形成的交變應(yīng)力致使擋墻發(fā)生疲勞破壞。二是干熄焦由于外界因素的多次開停工也是造成擋墻受力變化的因素，2一次除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化2.1高溫膨脹節(jié)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化高溫膨脹節(jié)下部結(jié)構(gòu)、兩側(cè)面金屬外殼不變，上部拱梁磚及原設(shè)計澆筑料改為耐火磚材料，如圖4所示。在嚴格保證耐火磚工作層和保溫層砌筑尺寸的前提下，將膨脹節(jié)弧形拱頂外殼及附近的鋼板割掉后，側(cè)墻按伸縮節(jié)側(cè)墻斷面的變化用粘土磚和高鋁質(zhì)輕質(zhì)磚砌筑，拱頂用莫來石耐火磚和高鋁質(zhì)輕質(zhì)磚按一次除塵器拱頂耐火材料圖砌筑。另外，進一步優(yōu)化膨脹縫結(jié)構(gòu)。原設(shè)計高溫膨脹節(jié)安裝余量總寬度為100mm，膨脹節(jié)伸縮位移80mm，膨脹縫兩邊各10mm。在實際使用過程中，干熄穩(wěn)定運

9、行后，膨脹節(jié)處膨脹系數(shù)變小，100mm寬的膨脹縫多出現(xiàn)了填料脫落，影響了鍋爐入口空氣擾動，影響了生產(chǎn)。根據(jù)實際生產(chǎn)條件需求，將膨脹節(jié)安裝余量總寬度降低為90mm,兩端各留45mm。膨脹縫內(nèi)填充物為工作溫度為1260C、體積密度為220kg/m3的陶瓷纖維毯，施工時確保膨脹縫內(nèi)填充物密我公司2010年修時，將原設(shè)計高溫膨脹縫改為上述結(jié)構(gòu)式耐火磚式結(jié)構(gòu)，經(jīng)過兩年生產(chǎn)運行未出現(xiàn)損壞，大大提高了干熄焦系統(tǒng)的穩(wěn)定性，2010年年修時實際工況圖如圖5所示。2.2排灰系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化通過以上對排灰系統(tǒng)存在問題的剖析，從以下三方面進行了調(diào)整。（1）焦粉水冷套管的技術(shù)改造1、材料的改變改善材料的耐磨性能，盡量減少

10、冷卻套管管體焊接部位。在保持排灰腔容積不變的條件下，使用9mm無縫鋼管將冷卻套管整體套筒原有的6mm焊管替換。2、焊接工藝改進將內(nèi)層套筒焊接方式調(diào)整，取消原來的內(nèi)環(huán)角焊接工藝，采用上外側(cè)環(huán)焊接方式，使水冷套筒壁上下一體，大大減少了焊接帶來缺陷、加強了筒壁的耐磨性能，一定程度上解決高溫焦粉對水冷套管焊縫處的強烈沖刷的問題，延長設(shè)備使用壽命。另外，取消內(nèi)套筒隔板結(jié)構(gòu)，采用DN50的無縫鋼管插入內(nèi)套的結(jié)構(gòu)，有效地保證了內(nèi)套中冷卻水由低至高的流向，提高冷卻效率。（2）溜槽的技術(shù)改造1、鉚固件的改進采用分層方式固定，將鉚固件間距130mm縮短至60mm,由“Y”型鉚固件改成層疊“型，尺寸由60mm變?yōu)?

11、20mm。2、優(yōu)化焦粉溜槽結(jié)構(gòu)取消上“下“結(jié)構(gòu)，采用上下形狀一致的“垂直筒體結(jié)構(gòu)，消除死角，減少焦粉排放阻力，使高溫焦粉比較順利地進入水冷套管進行冷卻。3、嚴格執(zhí)行焦粉排放操作標準，加強管理制定適當?shù)慕狗叟欧艠藴剩瑖栏窨刂埔淮纬龎m器（1DC）下部料位，穩(wěn)定排放頻率，減少高溫焦粉在溜槽內(nèi)的平均停留時間。此外，要保證法蘭連接處的嚴密性，杜絕空氣進入系統(tǒng)，令焦粉燒結(jié)，導致溜槽上部棚料。（3）改善冷卻水質(zhì)將冷卻水由原來使用的工藝循環(huán)水改為除鹽廢水，并且定期對焦粉冷卻套管內(nèi)外套進行沖洗、除垢排污等作業(yè)。經(jīng)過排灰改造，使用兩年后，一次除塵器系統(tǒng)未出現(xiàn)高溫變形,增強了一次除塵系統(tǒng)穩(wěn)定性。解決了長期困擾干熄焦

12、穩(wěn)定運行的難題。2.3次除塵器擋墻改造一次除塵器系統(tǒng)擋墻位于一次除塵器系統(tǒng)中部，主要作用是降低通過循環(huán)氣體的流速，分離較大焦粉顆粒，干熄焦一次除塵器系統(tǒng)擋墻需要進行改造，滿足以下兩點要求，一是確保一次除塵器將大顆粒的焦粉除去；二是合理有效改變一次除塵器系統(tǒng)區(qū)域溫度場。改造方案的確定（1）增加干熄爐出口頂部位置斜面擋墻。這樣可以改變循環(huán)氣體氣流方向，使焦粉通過一次除塵器的有效高度變小，焦粉因撞擊下沉，有利于焦粉收集。（2）改變中心擋墻位置。在鍋爐側(cè)補償器位置重新設(shè)置中心擋墻，方法是以一次除塵器與鍋爐方的膨脹節(jié)基礎(chǔ)為底面，在其上部砌筑擋墻，來改變原有的遮擋沉降方式，利用焦粉自重，將循環(huán)氣體中的大粒

13、度粉塵沉降收集于雙叉溜槽，并通過水冷套管排除系統(tǒng)。另一方面，不對一次除塵器系統(tǒng)溫度場產(chǎn)生擾動。改造前后示意圖如圖6所示。擋墻尺寸的確定在充分考慮到系統(tǒng)阻力的影響下，通過對實踐經(jīng)驗的總結(jié)及對相應(yīng)實驗數(shù)據(jù)的分析：針對干熄爐與一次除塵器中間頂部位置的擋墻，以改變循環(huán)氣體的通過方向為目的，根據(jù)一次除塵器內(nèi)部尺寸，如圖7所示。表1擋墻高度數(shù)據(jù)對照表條件鍋爐入口擋墻高度循環(huán)風量m3/h鍋爐入口壓力Pa鍋爐底部粉塵大于6mm的比例1300165000-11005%2600165000-11002%3750165000-1100基本確定其擋墻尺寸為高為350mm，傾斜角度40確定干熄爐出口擋墻尺寸后，鍋爐入口的擋墻高度在綜合考慮除塵效果和循環(huán)氣體通過面積兩方面因素的情況下，在年修過程中進行了擋墻的預(yù)設(shè)和調(diào)整，并將鍋爐底部除塵灰的粒級進行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析：以上數(shù)據(jù)可以看出在擋墻尺寸調(diào)整的三個條件下，鍋爐入口壓力變化不大，當擋墻高度達到750mm時，焦粉的粒級分布中，大于6mm的比例已經(jīng)為零，所以，最終確定鍋爐入口擋墻尺寸為：高750mm，如表1所示：擋墻改造后，一次除塵器系統(tǒng)整體工況運行穩(wěn)定，除塵效果良好，同時也未對鍋爐管道造成負面的影響。3結(jié)論（1）通過將高溫膨脹節(jié)金屬外框結(jié)構(gòu)改為耐火磚結(jié)構(gòu)，大大增加了高溫膨脹節(jié)的使用壽命。（