浅谈干熄焦一次除尘器挡墙的改进

刘春雷，梁振峰

(河北钢铁集团邯钢公司邯宝焦化厂，河北邯郸056015)

摘 要：本文通过对邯钢西区焦化厂2*140t／h干熄焦一次除尘器多次出现挡墙倒塌事故的分析，总结了造成一次除尘器挡墙倒塌的原因以及改造措施，并对改造后的效果进行了简单介绍。

关 键 词：干熄焦；一次除尘器；挡墙

1 前言

邯钢西区焦化厂2008年投产了四座7米焦炉，每座为42孔，与之配套的2*140t／h干熄焦工程分别于2008年10月与2009年1月投产使用，其中1#干熄焦一次除尘器挡墙在使用近三年的运行时间里倒塌4次，挡墙的使用寿命分别为14个月、3个月、5个月及1个月；2#干熄焦在两年半的运行时间里倒塌2次，挡墙的使用寿命分别为17个月及6个月；查找分析干熄焦一次除尘器挡墙倒塌的原因，以及对其进行结构的改造成为了迫在眉睫的任务，通过2011年11月份改造干熄焦除尘器挡墙后，至今系统工况运行良好，除尘效果显著。

2 一次除尘器挡墙描述

140吨干熄焦一次除尘器挡墙共有9种砖型，材质均为A级莫来石，总重约24吨，挡墙结构分为上部挡墙与下部挡墙两个部分，下部挡墙由两环拱支撑，上部挡墙由一环拱支撑，挡墙的有效高度约为6．81米，宽度为6．1米，厚度为0．23米。如下图(1)、(2)、(3)所示为挡墙的下部、中部及上部结构：

挡墙的工作环境为：温度约900℃左右，压力为负1050Pa，气体含尘量约10—13g／m3，气体流速约为2．2m／s的环境下工作。

3 一次除尘器挡墙倒塌描述与原因分析

3．1 挡墙倒塌描述

一次除尘器挡墙倒塌后，循环系统的温度及压力并不会发生明显变化，而在一次除尘器排灰时，会发现高报无法解除，水冷套不下灰，格式阀处有耐火砖排出等现象，排出的耐火砖砖型基本上是AM—B100的加工砖及整块砖，通过打开双叉溜槽处预留的备用入孔盖可以发现内部堆满耐火砖。

3．2 挡墙倒塌原因分析

3．2．1 耐材施工错误

我厂第一次年修检查除尘挡墙时发现，挡墙有些向锅炉侧倾斜，挡墙的下部拱与中部拱成一椭圆形状，每环拱砖的数量为73块，中间拱下面的填充加工砖GAM-2817短边及中间拱砖GAM-2816长边侧冲向干熄炉侧。

经分析原始砌筑时支设的拱胎形状存在误差，致使每环71块砖的拱环砌成73块砖，拱砖受到上部砖的重力的合力不同心，结构不稳定。同时在生产时挡墙要受到循环气体的冲击，正常情况下GAM-2817受的外力会被中间拱砖GAM-2816阻挡而无法产生位移，如图(4)所示；在施工时，如果中间拱下部的加工砖与中间拱砖大小头方向砌反，会使在运行时因加工砖受到外力作用下，向锅炉侧位移而发生倾斜，当位移量较大时，就会发生挡墙倒塌事故，如图(5)所示；

3．2．2 设计存在缺陷

一次除尘器挡墙为单砖结构，挡墙设有两处膨胀缝，干熄炉在升降温后，都会出现一些缝隙，这些缝隙不会沿着膨胀缝涨闭，缝隙在循环气体的作用下，火泥脱落，造成挡墙窜气，缝隙尺寸逐渐变大变多，致使窜气周围的耐材受到外力作用产生松动而脱落，出现孔洞，孔洞会逐渐扩大，致使挡墙全部倒塌。从多次倒塌事故中可以看出，最先脱落的部位为下部挡墙最上部的第二层砖先开始脱落，也就是与加工砖GAM-2817接触的AM-B100的加工砖，如图(6)所示。加工砖GAM-2817不容易脱落，因为其自行成拱，相互挤压，并且受到的外力会被中间拱砖GAM-2816所抵消，如图(4)所示。上部的加工砖AM-B100因为是填充砖，不受其它砖的挤压，所以容易脱落。

3．2．3 系统压力波动所致

干熄焦正常生产开关炉盖时，预存室压力会有较大的波动，锅炉入口的压力也会随之波动，幅度几乎与预存室压力波动相当，我厂压力波动在200Pa左右，锅炉入口压力开炉盖前为﹣900Pa，开盖后压力为﹣1100Pa，压力波动频率与装焦频率一致，周期为每11分钟一次。除尘器挡墙的面积约为41．5m2，开盖前受到循环气体的冲击力约为3．8吨，开盖后受到的冲击力约为4．7吨，这个冲击力每11分钟变化一次，形成了一个有规律的交变应力，从而致使挡墙发生疲劳破坏。

3．2．4 其它方面原因所致

挡墙的工作环境温度约900℃左右，挡墙用的莫来石火泥设计的耐火度为大于1730℃，当火泥在低温下烧结时，其粘结强度达不到设计标准，造成耐火砖粘结力不强而发生脱落。在干熄焦生产时因排焦或装焦装置故障不能及时恢复时，系统的温度都会下降；当故障排除后，往往系统的温度会较快的升高；温度升降变化最大的部位就是一次除尘器，挡墙在急冷急热的工况下，热震稳定性下降，造成耐火砖开裂脱落。

4 在线清理挡墙脱落耐火砖方法

除尘器挡墙倒塌后，脱落的耐火砖会堵住叉形溜槽及水冷套上部而无法正常排灰，如果不对除尘器进行检修，大量的焦粉会带入锅炉，造成锅炉的损坏及系统工况的恶化。但在没有准备年修的情况下，只想清理脱落的耐火砖后继续生产，常规的处理方法用时往往需要7天以上，我厂采用不需降温直接清理的方法，处理时间只需20个小时，大大缩短了检修时间。

为了避免耐材的降温幅度过大，清理方法分为两次清理，每次清理叉形溜槽的一侧，每次用时约10个小时。具体方法为：在叉形溜槽圆入孔处下部安装一直径600mm的钢管，钢管底部距地面高度约1．5m左右，钢管上部制作一个溜槽连接叉形溜槽下底边。施工开始前，把风机风量降低，并制作捅砖用钎子长2米、3米、4米等规格若干把，现场备一台铲车。开始施工时，先拆除圆入孔盖及料位计，根据入孔处的吸力，调整适合检修的风量，用钎子勾脱落的耐火砖，耐火砖通过钢管排至地面。当圆入孔处的耐材用钎子无法清理时，拆除一次除尘器下部的方入孔，拆方入孔时，一定要拆一层砖，清理一下耐材，以防止热焦粉及耐火砖从方入孔流出。当地面的耐火砖推挤较高时，用铲车铲走。通过除尘器方入孔和溜槽圆入孔可以有效地清理脱落的耐火砖，恢复水冷套的正常使用。

5 一次除尘器挡墙改造方案

5．1 总体改造方案设计要点

为了增强挡墙抵抗外部环境因素变化对其的影响，挡墙不再悬空砌筑，而是向锅炉侧移动至补偿器处，在补偿器底面浇注一挡墙，靠焦粉自身重力除去循环气体中的大颗粒焦粉。因除尘器内部挡墙拆除后，循环气体在此处的流向则会由水平改为向上流动，为了改变气流方向，可在干熄炉出口补偿器上顶面浇注一斜面挡墙，使气流向下流动，焦粉通过除尘器的有效高度变小，在相同的位移时间内，焦粉会撞到挡墙而下沉。如图(7)所示：

5．2 挡墙尺寸的确定

增设的挡墙一方面要考虑对系统阻力的影响，一方面要考虑挡墙自身的结构强度。把挡墙与补偿器内部的浇注料通过锚固件浇注成为一个整体，可以大大的提高挡墙的结构强度。挡墙尺寸的确定尤为重要，太高则会增加系统的阻力，影响干熄焦的生产；太低则会达不到良好的除尘效果；我厂通过计算与生产经验总结分析，确定干熄炉出口挡墙高度为300mm，倾斜角度45°，锅炉入口挡墙高度为800mm，如图(8)所示：

6 结语

除尘器挡墙改造至今运行已有一年了，系统整体工况运行稳定，除尘效果良好，可以有效的减少锅炉管道的磨损，系统阻力没有增加，干熄焦的干熄率由改造前的95％提高至现在的98％，使干熄焦的处理能力得到了更充分的发挥。