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1、马钢 7.63 m 焦炉炉门结构优化改型实践 方兴 汪开保 钱虎林 肖和森 马鞍山钢铁股份公司煤焦化公司 摘 要： 分析了马钢焦化新区两座 7.63 m 焦炉炉门结构改造前出现的问题:炉门跑烟跑火严重, 机侧砖槽烧损严重, 炉门更换频次高、修理工作量大及焦侧严重塌焦等;采取了相应改进措施:将原设计的“Z”型刀边改为腹板式刀边、将焦侧炉门衬砖和机侧小炉门砖槽分别进行改型等。通过优化改型, 取得了预期效果, 减轻了工作强度, 产生了较好的经济效益和社会效益。关键词： 焦化; 焦炉; 炉门; 刀边结构; 衬砖; 砖槽; 作者简介：方兴 (1978) , 男, 安徽潜山, 高级工程师, 学士, 200
2、4 年本科毕业于安徽理工大学化学工程与工艺专业, 现从事煤焦工艺管理工作, E-mail:。收稿日期：2017-07-02Structural Optimization and Modification Practice of 7.63 m Coke Oven Door in Maanshan Iron & Steel Coal-coking CompanyFang Xing Wang Kaibao Qian Hulin Xiao Hesen Coal-coking Co.of Maanshan Iron & Steel Co., Ltd.; Abstract： The problems of
3、 doors of 2 7.6 3 m coke ovens in Maanshan Iron & Steel Coal-coking Company before the structural modification were analyzed: the coke oven door had serious smoke and flame run-out, the burning loss of the pusher side brick slot was serious, the replacement frequency of coke oven door was high, the
4、repair workload was heavy, and the coke side collapsed seriously. Corresponding measures were taken by changing the originally designed “Z” type knife edge into web type knife edge, and modifying the lining brick of coke oven door in the coke side and brick slot of small coke oven door in the pusher
5、 side. The work intensity was reduced through optimization and modification, achieving good social and economic benefits.Keyword： coking; coke oven; coke oven door; knife edge structure; lining brick; brick slot; Received： 2017-07-02马鞍山钢铁股份公司 (简称马钢) 7.63 m 焦炉自 2006 年投产以来, 机焦侧各配置 140 件炉门, 采取“Z”字型框式刀边
6、密封。自投产初期以来, 炉门跑火跑烟现象时有发生, 炉门调节、更换修理频次高, 焦侧一度出现严重塌焦现象, 给环境治理、达标排放、无烟炉有效管理工作带来了极大难度。为此, 马钢组织了各项攻关, 对炉门结构进行分析, 找出问题症结并逐一进行了改型, 取得了预期的效果。现将焦炉炉门结构优化改型及改进效果进行总结, 以供焦化同行借鉴。1 炉门刀边结构分析与优化1.1 原设计“Z”型框式刀边结构及存在问题国内引进的是德国伍德公司 7.63 m 焦炉设计技术1, 炉门“Z”型框式刀边是炉门与炉门框密封的关键部件。按照原引进技术的设计要求, “Z”型框式刀边整体轧制而成并与炉门本体进行热装;刀边与炉门体通
7、过陶瓷纤维毯、蓖麻子油、石墨粉等辅材进行密封组装。同时要装配炉门衬砖, 机侧炉门衬砖 T1、T2、T3 (T1沿炭化室机侧垂直方向上炉门衬砖最上一块;T3沿炭化室机侧垂直方向上炉门衬砖最下一块;T2-1T2-10沿炭化室机侧垂直方向自上而下排序中部炉门衬砖 10 块, 原设计厚度相同) 共 12 块, 焦侧炉门衬砖T4、T5、T6 (T4沿炭化室焦侧垂直方向上炉门衬砖最上一块, T6沿炭化室焦侧垂直方向上炉门衬砖最下一块;T5-1T5-11沿炭化室焦侧垂直方向自上而下排序中部炉门衬砖 11 块, 原设计厚度相同) 共 13 块, 整体炉门更换修理时, 耗时较长, 一般来说 8 人每天修理 1
8、个炉门。原设计“Z”型刀边边框图见图 1, 国外进口炉门刀边断面组装图见图 2。图 1 机焦侧原设计刀边边框图 下载原图原设计刀边生产中存在的问题: (1) 高温情况下, 刀边变形严重, 焦侧更为显著, 与炉门本体的密封效果较差; (2) 炉门膛跑烟冒火现象时有发生; (3) 框式刀边更换频次一般在 3 个月左右, 必须将框型刀边外送专业厂家, 修复后再利用; (4) 在炉门更换修理过程中, 工作量也比较大; (5) 在 3 个月的使用周期内, 发现在高温灼烧的情况下, “Z”型框式刀边在炉门本体上出现了固定位置部分前移的现象。图 2 原进口炉门刀边断面组装图 下载原图1.2 对策实施马钢主要
9、对下列问题进行了长期的攻关研究:如何改型炉门及刀边的结构, 加强炉门与炉门框、刀边与炉门本体的密封性;如何做到炉门刀边长周期使用;如何简化炉门修理的工作量, 提高炉门修理效率。改型前, 应加强定期更换炉门, 进行周期性的清扫及修理;使用周期内, 加强每个出焦循环的调节;定期将旧刀边返厂维修后, 再次使用。2012 年马钢通过对制造方案的可行性评估、试用和功能考核, 最终认为炉门刀边改型为腹板式刀边, 能达到长周期经济运行的效果, 并在马钢两座 7.63 m 焦炉焦侧炉门实施。改型后机焦侧炉门腹板式刀边边框图见图 3, 腹板式炉门刀边断面组装图见图4。1.3 改型为腹板式刀边的实施效果(1) 延
10、长了炉门更换修理周期, 使用周期由原来的 3 个月延长到一年。改造前担心腹板式边框容易撕裂、使用周期能否增长, 通过功能检查, 可以延长使用寿命。(2) 彻底解决了炉门“Z”型框式刀边密封后的炉门膛跑烟冒火的现象。图 3 腹板式刀边机、焦侧边框图 下载原图图 4 腹板式炉门刀边断面组装图 下载原图(3) 炉门更换时修理效率提高一倍, 并且密封用材省去蓖麻籽油和石墨粉两种辅料。(4) 腹板式“Z”型刀边与炉门本体固定方式发生改变, 克服了框式“Z”型刀边高温烤烧后的移位现象。(5) 产生了较大的经济效益和环保效益。2 焦侧炉门衬砖改型与优化2.1 存在的问题马钢新区两座 7.63 m 焦炉自投产
11、以来, 偶发焦侧严重塌焦的现象, 尤其是自2013 年 2 月份以来, 2 座焦炉的塌焦现象非常严重, 对炼焦生产秩序的稳定影响较大, 增大了无烟炉治理难度2。2.2 对策实施设计一种特异型组合炉门衬砖, 沿炭化室垂直方向, 自下而上逐步加厚, 上下差 200 mm, 炭化室总装煤量不变;焦侧 T4、T5、T6 特异砖型总计 13 块, 实现厚度渐变微错台结合。焦侧炉门衬砖改型后设计图见图 5。图 5 焦侧炉门衬砖改型后设计图 下载原图设计的要求是:以不增加炉门本体质量和隔热效率, 不减少产量为前提。上下有锥度, 炉门上方衬砖厚, 炉门下方衬砖薄, 使焦饼沿炭化室垂直方向, 自下而上逐步收缩为
12、斜坡, 行成堤坝原理, 抑制塌焦。同步对衬砖固定螺杆进行了改进, 改为内嵌式, 能够更抗火烧, 解决炉门刀边更换时, 必须把旧衬砖全部破碎的重大难题, 节省了腹板式刀边更换的成本, 提高了人工作业效率。焦侧炉门 13 块砖型改型后厚度尺寸设计列于表 1。表 1 焦侧炉门衬砖 13 块砖型厚度尺寸设计 下载原表 以 7.63 m 焦炉为例, 炭化室高 7.63 m, 原设计焦饼矩形 15 140 mm6 800 mm, 通过特殊组合, 衬砖焦饼约束成梯形 (上) 15 040 mm6 800 mm、 (下) 15 240mm6 800 mm。2.3 实施效果分析采用该种砖型组合, 能够有效提高成
13、熟焦饼的高向稳定性, 抵抗出焦时摘焦侧炉门的冲击, 解决因操作冲击塌焦的难题。通过新型组合炉门衬砖对装炉煤的体积约束, 改变焦饼成型状态, 由矩形改为梯形, 从而有效提高焦饼的稳定性。3 机侧小炉门砖槽改型与优化3.1 存在的问题原设计机侧炉门使用的顶部砖槽材质为 QT400-15, 一般使用至 6 个月时, 砖槽上横头被烧毁, 即开始烧砖槽下部的刀边腹板, 机侧小炉门、上部炉门膛冒烟跑火;待刀边腹板烧坏后, 机侧小炉门、上部炉门膛冒大烟、跑大火, 造成焦炉无组织放散严重;若再对炉门进行修理, 使之不冒烟, 必须更换顶部砖槽、浇注块及腹板式刀边, 修理费用较高。顶部砖槽的使用环境温度正常约 8
14、50, 极限可达到约 1 100, 一般材质在此温度下, 使用寿命短。3.2 对策实施3.2.1 材质改型:将砖槽材质改为 ZG30Cr25Ni12Si2NRe, 该材质正常使用极限温度 1 100, 基本满足顶部砖槽使用要求。3.2.2 在小炉门砖槽底部增加挡煤板, 防止煤料堆积在小炉门口, 造成平煤杆卡堵, 同时该部分堆积煤料经过干馏后, 变成红焦, 取门时易洒落, 会造成烫伤事故。3.2.3 将砖槽上横头加宽, 侧板加厚, 提高砖槽强度及耐热性。小炉门砖槽上横头改造图见图 6。图 6 小炉门砖槽上横头改造图 下载原图3.3 实施效果自 2015 年改造后, 机侧小炉门、上部炉门膛冒烟跑火
15、, 尤其跑大火现象得到控制;另外延长了设备更换周期, 由原来 6 个月变为了 18 个月;同时提高了装煤量, 降低每炉的余煤量, 减少了操作时间, 大大降低了劳动强度。4 结语马钢煤焦化公司每年都进行数项焦炉技术攻关, 尤其是无烟炉治理的过程中, 对炉门刀边进行创新改进, 直接结合现场实际, 将 Z 型刀边改型为国产化腹板式刀边, 大大加强了刀边与炉门本体及炉门与炉门框密封效果;焦侧炉门衬砖的改型缓解了塌焦;机侧小炉门砖槽的改型降低了备件的消耗。以上改造措施都减轻了调节、修理炉门的工作强度, 同时也创造了较大的经济利益和社会利益。参考文献1方兴, 阚兴东.马钢焦化新区备煤系统的设计与使用J.煤炭工程, 2012 (1) :22-23. 2吴木之, 严铁军.武钢 7.63 m 焦炉的环保现状及改进措施J.钢铁, 2015, 50 (12) :32-37.
