杜生強，魏婷婷

（寶鋼集團新疆八鋼煉鐵分公司）

關于八鋼5#搗固焦爐冷爐效果淺析

杜生強，魏婷婷

（寶鋼集團新疆八鋼煉鐵分公司）

文章分析了5#搗固焦爐冷爐的全過程及部分關鍵測量數(shù)據(jù)，探討了焦爐冷爐效果及裂紋產(chǎn)生的原因。分析了5#焦爐重新開爐的工作內(nèi)容，提出了改善焦爐冷爐效果的措施。

焦爐；冷爐；裂紋；建設期

隨著鋼鐵行業(yè)嚴冬的到來，國內(nèi)一些冶金焦生產(chǎn)企業(yè)為應對低迷的鋼鐵市場已經(jīng)開始延長結焦時間，降低產(chǎn)能。焦爐進行冷爐已經(jīng)成為眾多企業(yè)面臨的問題，如何將焦爐在1000℃以上的高溫耐火硅磚降至常溫，同時還能夠保證爐體基本完好以及具備重新開爐條件在國內(nèi)還沒有可參考的實例。根據(jù)八鋼公司統(tǒng)籌生產(chǎn)安排，需對焦化老區(qū)4.3m搗固焦爐（1#～5#）逐步停產(chǎn)并冷爐，因無任何經(jīng)驗可言，為此，需要制定詳細、周密的實施計劃，確保1～5#焦爐冷爐過程平穩(wěn)安全。

1　焦爐冷爐降溫的要求

焦爐冷爐降溫就是將正在生產(chǎn)的焦爐炭化室內(nèi)的焦炭推空，之后使爐體由生產(chǎn)溫度緩慢降至常溫的特殊操作過程。

現(xiàn)代大型焦爐主體部位均是由硅質(zhì)耐火材料砌筑的［1］，一代爐齡壽命一般在25～30年及以上，其設計結構和工藝一般僅滿足焦爐烘爐及正常生產(chǎn)的操作要求，基本上沒有考慮一代爐齡之內(nèi)焦爐的停產(chǎn)降溫需要，所以焦爐停爐降溫不單是簡單的一個烘爐的逆過程，停爐降溫后爐體可能會出現(xiàn)一些磚縫錯動、磚縫灰漿脫落、個別磚的細小裂紋等，這會對以后再次投產(chǎn)造成一些困難（主要是炭化室部位出現(xiàn)串漏）。因此，一旦操作不當，會使爐體造成不同程度的損傷，而且或多或少影響焦爐的使用壽命和對后期生產(chǎn)構成潛在的影響。

因此，焦爐冷爐降溫之前必須制定詳細、周密的計劃，使冷爐工作正常有序地進行，確保焦爐平穩(wěn)地由生產(chǎn)溫度過渡到常溫狀態(tài)，最大限度地保持焦爐的嚴密及完整性，為重新開爐創(chuàng)造有利條件。

焦爐的冷爐降溫是一個技術性要求高、操作復雜的綜合性工作，它要求每一步必須嚴格按規(guī)定進行。焦爐降溫過程主要分兩個階段進行：首先，進行停爐工作，包括推空爐、停加熱煤氣、切斷連接點工作；第二步再進行冷爐降溫工作，包括爐體降溫的溫度檢測、爐體加壓管理、收縮測量；第三步焦爐降溫后，進行焦爐防護工作。

文章重點研究焦爐冷爐降溫及降溫后的防護工作。焦爐冷爐降溫流程見圖1。

圖1　焦爐冷爐降溫流程

2　焦爐冷爐降溫工作步驟

2.1降溫前的準備工作

爐體全部由耐火磚砌筑而成，爐溫降低，耐火磚及爐體收縮是焦爐開爐爐體膨脹的逆過程。為保障爐體正?；驈娭剖湛s，必須將與爐體連接的所有硬連接全部斷開，并將收縮阻力降至最低。

（1）全爐焦炭出空。集氣管通蒸汽，保壓50～60 Pa。爐溫保持在1050℃；

（2）推空爐期間上升管加裝49個盲板；

（3）爐頂拉條溝揭蓋板磚，松動拉條，然后吹掃。集氣管，爐頂軌道開始拆除；

（4）開始打掉小爐頭。鐵件做各滑動點及收縮測量點的標記；

（5）鐵件做滑動點的潤滑，測量爐高的原始值；

（6）爐頂區(qū)域影響爐體收縮的各連接點全部斷開，爐頂區(qū)域需動火的作業(yè)全部完成。集氣管端部盲板與放散管打開，繼續(xù)通蒸汽，使易揮發(fā)氣體全部排出，消除爆炸極限，并開始割除淌焦板；

（7）斷開操作平臺與爐柱之間的連接。

2.2焦爐停止加熱開始降溫

焦爐停止加熱，爐體自身熱量開始散失，爐溫開始逐漸降低，此階段爐體將逐漸收縮，而如何使得爐體收縮均勻，加強鐵件調(diào)整、保證爐體收縮顯得非常重要。

相關準備及后續(xù)工作：（1）蓄熱室與小煙道承插部松開，用石棉繩塞嚴。爐頂拉條溝松動完畢，斜道區(qū)密封完畢；

（2）焦爐停止加熱，爐溫每4小時人工測量一次。橫拉條彈簧開始加壓，此后每天加壓，保持規(guī)定噸位，并安裝自動測溫系統(tǒng)。自動測溫系統(tǒng)采用平均溫度，即測量每個燃燒室中間火道溫度、每隔6個燃燒室測量同一燃燒室爐頭溫度，之后進行數(shù)據(jù)采集、變換，在電腦顯示全爐集合溫度，并每隔5min采集與顯示數(shù)據(jù)一次；

（3）自動測溫系統(tǒng)開始運行，冷爐值班室開始24小時監(jiān)控爐溫，確保按計劃降溫。一旦發(fā)現(xiàn)廢氣開閉器溫度高、爐頭溫度偏低，則及時通知相關人員檢查并處理，并加強爐頂大小爐蓋的密封處理，使得降溫速度在可控范圍內(nèi)；

（4）按照焦耐院要求，降溫速度開始慢于計劃，開始逐漸打開大爐蓋。降溫速度嚴重滯后于計劃，打開一半小爐蓋。降溫速度仍慢于計劃，打開全部小爐蓋及打開廢氣開閉器空氣蓋板；

（5）爐溫降至64℃，拆除自動測溫系統(tǒng)，冷爐降溫完畢。

2.3降溫曲線

降溫曲線每隔5min取全爐平均溫度連續(xù)打點獲得，見圖2所示。

圖2　4.3m5#搗固焦爐降溫曲線

降溫曲線對降溫過程控制有一定指導性，可以按照曲線的變換趨勢及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場問題，并及時做出調(diào)整，使其達到預定要求。

2.4冷爐關鍵數(shù)據(jù)

冷爐鐵件測量數(shù)據(jù)較直觀反映爐體降溫收縮效果，并以開爐前的鐵件數(shù)據(jù)作為基準。相關測量數(shù)據(jù)見表1、表2、表3。

表1　爐體收縮量　mm

表2　爐高收縮量　mm

表3　爐柱曲度變化值

所有數(shù)據(jù)取其平均值。可以看出隨著爐溫的逐步降低，爐體全方位收縮。鞍山焦耐院指導專家判斷，爐體收縮量正常，但爐柱曲度偏大。

3　冷爐效果及分析

3.1爐體直觀檢查

2015年8月2日，冷爐結束，打開爐門檢查爐內(nèi)情況，見圖3。

圖3　冷爐后焦爐爐內(nèi)情況

檢查發(fā)現(xiàn)，炭化室中部、除塵孔下部普遍存在裂紋，寬度約10mm，最大20mm。炭化室底磚普遍存在斷裂，寬度在5～10mm。部分過頂磚斷裂。炭化室墻面有部分剝蝕，并且變得較為松軟，可用硬質(zhì)物輕松摳動。這些部位的裂縫和侵蝕較為直觀，肉眼可明顯看到。對于斜道區(qū)、蓄熱室較難觀察，鞍山焦耐院專家判定同樣存在裂紋。

3.2產(chǎn)生裂紋的原因分析［2］

焦爐經(jīng)過長年使用，由于一些縫隙里已經(jīng)被石墨及灰塵等雜物添入，已經(jīng)無法完全縮回烘爐前的尺寸，雖然通過彈簧和拉條給爐體施壓，其作用與烘爐時限制爐體膨脹的作用是不一樣的，靠這些力往回壓爐體是遠遠不夠的。因此，爐體收縮過程中產(chǎn)生的裂紋無法避免，而且這些裂紋還往往集中在一處或兩三處，因此裂縫寬度可能會更大。

5#焦爐經(jīng)過約10年的使用，出現(xiàn)過一些狀況：爐頂縱拉條部分被燒損，橫拉條大彈簧被部分燒損，因此噸位很難調(diào)節(jié)（這些情況在其他廠焦爐也發(fā)生過）。橫拉條在冷爐后期150℃時，上部橫拉條的大彈簧因絲扣銹蝕無法加壓，對爐體失去保護作用。由于小彈簧未調(diào)節(jié)，鋼柱曲度偏大，對爐體的保護作用降低。

4　5#焦爐再次投產(chǎn)的維修工作

冷爐再投產(chǎn)的焦爐，其爐況一定不如冷爐之前，裝煤后荒煤氣竄漏造成的爐體及煙囪煙塵外溢將非常嚴重，因此需要對爐體進行更換及翻修才可能重新烘爐生產(chǎn)。

需要維修的工作如下：（1）取出所有橫拉條大彈簧絲扣，清洗潤滑，增加大彈簧的調(diào)節(jié)余量；（2）更換調(diào)節(jié)后曲度仍大于25mm的爐柱；（3）更換部分失效的大小彈簧；（4）炭化室墻面的剝蝕，可通過抹補處理，部分損壞大的磚，必須挖補更換；（5）炭化室墻面的裂縫，需抹補處理；（6）炭化室底磚的斷裂，一般進行抹補處理，特別嚴重的必須更換；（7）過頂磚挖補更換；（8）蓄熱室墻面的裂縫需進行抹補處理。

根據(jù)初步預估，5#焦爐爐體投產(chǎn)所需費用合計超過600萬元，施工時間加烘爐時間約需120～150天。焦爐再開爐是項復雜的工程，具體工作量及成本需根據(jù)實際情況再次核定。

5　關于焦爐冷爐的思考

八鋼公司停止運行5#焦爐，并進行冷爐是首例，是在無任何經(jīng)驗的情況下開展的工作。盡管焦爐冷爐結果不佳，但也發(fā)現(xiàn)了一些問題，需要引起關注。

5.1關于焦爐爐體建設期

（1）建設期焦爐爐體砌筑狀況非常重要。建設過程中嚴格按照設計圖紙砌筑，嚴格使用耐火泥標號、嚴格控制磚縫縫隙大小。抵抗墻預留寬度是否合理是保證焦爐爐體質(zhì)量的基礎。在建設期這些內(nèi)容需要管理人員與監(jiān)理人員重點關注。

（2）必須重視建設期的鐵件質(zhì)量。鐵件縱橫拉條、大小彈簧、爐柱的規(guī)格要滿足標準，必須達到抗拉強度、抗彎強度的等級要求，且不可偷工減料、降低規(guī)格。否則在調(diào)整噸位的過程中易發(fā)生斷裂，起不到護爐作用，突然發(fā)生斷裂還會造成人員傷害。因此，鐵件質(zhì)量在設計、采購、驗收、安裝等環(huán)節(jié)需全面監(jiān)控、專人負責。

5.2生產(chǎn)期的鐵件管理

生產(chǎn)階段，鐵件測量與調(diào)整仍然非常重要，通過測量可以發(fā)現(xiàn)爐體膨脹情況，通過調(diào)整使爐體膨脹較為均勻，焦爐整體膨脹均勻不會發(fā)生爐磚竄動、爐體變形現(xiàn)象，這也是提升冷爐效果的先決條件。

5.3冷爐過程

（1）冷爐前的準備工作。冷爐前必須將所有與爐體連接的硬連接全部斷開，包括行走樓梯、焦油盒、車體導軌、焦測磨電道、高低壓氨水管道等，同時拆除爐頭磚，盡可能減小爐體收縮阻力。此階段彈簧的潤滑也非常重要，要保證螺母與螺桿正常轉(zhuǎn)動。

（2）冷爐過程的高強、精密作業(yè)。冷爐過程中大小彈簧的調(diào)整非常重要，必須制定嚴密的調(diào)整計劃，分班次連續(xù)調(diào)整彈簧，保證彈簧噸位。此工作體力勞動強度較大，需要不間斷逐個調(diào)整。遇到橫拉條失效的情況時必須用手動葫蘆牽引，更換拉條，嚴防拉條失效、收縮不均勻。

筆者認為在焦爐建設期、運行期、冷爐期要關注這些環(huán)節(jié)，完全按設計和規(guī)程進行，在冷爐期可減少焦爐裂紋的產(chǎn)生，可以降低重新開爐的工作量及投資額。

6　結論

焦爐冷爐對爐體都有不同程度的傷害，一旦重新開爐，都將有很長時間的開爐準備工作及高強度的砌筑工作，并且一次性投入非常高，投入生產(chǎn)后爐體竄漏、煙囪冒煙造成的環(huán)保污染在所難免。如果停爐保溫時間較短，生產(chǎn)企業(yè)可以承受燃料消耗成本，建議焦爐保溫為主。如需長時間停爐，做好冷爐前的準備、硬連接的斷開、爐體的密封、減緩爐體散熱速度、鐵件的潤滑、彈簧的持續(xù)均勻緊固等工作可顯著減少爐體主墻面、炭底磚、爐頭磚、過頂磚、除塵口斜面磚、蓄熱室單主墻的龜裂、剝蝕、斷裂的程度。

總體而言，一般不主張焦爐冷爐，焦爐冷爐是鋼鐵業(yè)持續(xù)低迷、停爐保溫成本較高狀況下的無奈之舉。

［1］肖瑞華，白金鋒.煤化學產(chǎn)品工藝學.北京：冶金工業(yè)出版社：2010年.

［2］于振東，鄭文華.現(xiàn)代焦化生產(chǎn)技術手冊.北京：冶金工業(yè)出版社：2010年.

Analysis to Reduce the Temperature about No.5 Stamp-charging Coke Oven

DU Sheng-qiang
（Ironmaking Branch，Bayi Iron&Steel Co.，Baosteel Group）

This paper analyzes the cold furnace whole process of No.5 tamping coke oven and some key measurement data，discusses the effect of cold coke oven and the reasons of the crack，analyzes the working content of No.5 stamp-charging coke oven start-up again，puts forward the measures of improving coke oven cold furnace effect.

coke oven；cold furnace；crack；avoid risk

TQ522.15

A

1672—4224（2016）01—0029—04

聯(lián)系人：杜生強，35歲，男，碩士，煤焦專業(yè)工程師，烏魯木齊（830022）新疆八鋼煉鐵分公司生產(chǎn)科
E-mail：dusq@bygt，com.cn