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 Abstract： The problems of doors of 2 7.6 3 m coke ovens in Maanshan Iron coke oven; coke oven door; knife edge structure; lining brick; brick slot;
3、 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
4、 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
5、;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 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
6、 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
7、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
8、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
9、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
10、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
11、、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 850, 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
12、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, 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.
