干熄焦一次除尘器的工艺改造

干熄焦一次除尘器的工艺改造

摘要：在深入剖析我公司干熄焦一次除尘器系统存在问题的前提下，针对高温膨胀节、排灰系统以及一次除尘器挡墙进行了技术改造。

关键词：干熄焦一次除尘器改造

近年来，随着干熄焦技术在国内的大力推广，干熄焦装置的数量也越来越多，截止2010年底，全国已有干熄焦装置100余套，处理能力9000多万吨，干熄焦焦炭已成为冶金焦炭中的主流。

干熄焦稳定运行关系到干熄焦系统的综合效益。位于干熄炉和锅炉中间的一次除尘器系统的稳定运行关系到干熄焦系统的整体运行，本文通过研究目前我公司一次除尘器系统存在的问题，针对高温膨胀节、排灰系统以及一次除尘挡墙进行了技术改造。

1 一次除尘系统存在的问题

如图1所示，一次除尘器系统位于干熄炉和锅炉中间，其主要作用是清除循环气体中的固体粉尘，其工作方式是利用重力除尘原理将循环气体中的大颗粒焦粉（6mm以上）进行分离，实现循环气体的自净化功能，减少大颗粒焦粉对锅炉炉管的磨损冲刷，保证干熄焦系统的高效运行。

1.1高温膨胀节存在问题及剖析

一次除尘器系统有干熄炉出口与锅炉入口两个高温膨胀节，是干熄焦系统中重要的补偿元件。原设计利用主体波纹管的有效伸缩变形吸收循环气体从干熄炉进入一次除尘器系统以及从一次除尘器系统进入锅炉系统过程中的温度场变化引起的尺寸变化或轴向、横向和角向位移。我公司两套干熄焦系统自2009年6月投入运行以来，每次年修时高温膨胀节都是必修或者更换的设备之一，主要问题是高温膨胀节寿命短，多次出现波纹变形，侧墙和弧形顶部烧穿及浇注料脱落，影响了干熄焦的稳定顺行生产，如图2所示。原设计高温膨胀节损坏的主要原因是：

（1）伸缩节耐火材料的工作层厚度不够。原设计高温膨胀节工作层浇注料结构可分为工作层和隔热层，工作层为厚100mm重质浇注料，隔热层为150mm轻质浇注料，2010年修时，发现大量浇注料脱落，致使高温膨胀节高温变形。现场分析表明，一次除尘器同一区域的工作层莫来石砖的厚度是406mm，2010年修后高温膨胀节浇注料总厚度也仅为300mm

（2）干熄焦生产系统的频繁开停对一次除尘器区域的温度场影响很大，造成浇注料内部结构频繁收缩变化，尤其是锅炉爆管产生的水蒸汽对浇注料破坏很大。

（3）由于高温膨胀节内耐火填充物填塞不密实致使正常生产时膨胀节内部有一定的负压，这样伸缩节的金属易烧穿烧坏，甚至损坏整个伸缩节。

1.2排灰系统存在的问题剖析

我公司干熄焦投产以来，一次除尘排灰系统使用效果始终不好，出现有溜槽堵料、三重水冷套管排灰不畅、叉型溜槽浇注料脱落烧，生产统计表明我公司干熄焦一次除尘排灰系统每季度都有故障记录。通过现场勘查，总结分析得出：

（1）由于排灰系统料位的波动，加之密封效果不好，会造成阶段性吸入空气，空气与设施内的高温焦粉燃烧结渣，形成块状物。造成空气吸入的原因是由于一次除尘器料位计出现故障，出现阶段性的水冷套管排空所致。

（2）由于叉型溜槽内外层浇注料施工质量问题，不能有效粘结，导致叉型溜槽浇注料脱落，不能排除，堵塞冷却套管。

（3）冷却套管是工作原理是水与热灰的间接换热，长时间的运行和热应力变化，造成水管泄漏，导致焦粉变湿成块，度扫冷却套管。

（4）由于冷却套管使用冷却水内含杂物较多，水质较差，导致水流不畅，焦粉冷却效果不好。

1.3 一次除尘器系统挡墙倒塌

一次除尘器系统挡墙位于一次除尘器系统中部，主要作用是降低通过循环气体的流速，分离较大焦粉颗粒，所处温度场温度900℃左右，压力为负1050Pa，其总重约24吨，材质为A级莫来石，挡墙整

体受力支撑由三个拱形梁完成，上部挡墙由一个拱形支撑，直至除尘器顶部，下部挡墙由两拱环支撑，下部空间为循环气体通道和灰仓双叉溜槽位置，挡墙的相对设计尺寸为：有效高度6.81米，宽度6.1米，墙体厚度为0.23米。我公司一、二号干熄焦装置分别于2009年6月和2009年10月投产，先后于2011年6月、10月发生挡墙倒塌，造成一次除尘器排灰不畅，严重时堵塞不能排灰，只能在线处理，严重影响了炼焦的正常生产，另外大颗粒的焦炭颗粒随着高速的循环气体进入干熄焦锅炉系统，致使锅炉炉管的迎风面磨损严重，造成锅炉炉管的爆管事故给生产安全带来了一定的隐患。通过现场勘查，总结分析得出挡墙倒塌的原因为：

（1）存在设计上的缺陷。如图3所示，一次除尘器挡墙砌砖为单砖设计，砖体接触面设有两处膨胀缝，通过耐火火泥粘结密封。在干熄炉升温投产后，除尘器挡墙上会出现一些接触面缝隙，这些缝隙不会沿着膨胀缝的大小变化而涨闭，缝隙在循环气体的吹扫作用下，导致火泥逐步脱落，首先造成挡墙局部窜气，缝隙尺寸会逐渐变大，缝隙周围的耐材在受到循环风推力作用产生松动，出现孔洞，久而久之最终致使挡墙坍塌。

（2）干熄焦系统频繁波动。干熄焦系统频繁波动一是来自干熄焦正常生产时，炉盖开关会导致预存室产生±100Pa左右的压力波动，参照锅炉入口压力为分析点，装入炉盖打开前为-900Pa，以最大压力波动假设，即干熄炉炉盖打开后压力值为-1100Pa，周期为每11分钟

一次，挡墙的面积约为41.5m2计算，挡墙受压力为3.8吨，开盖后受压力为4.7吨，这样形成的交变应力致使挡墙发生疲劳破坏。二是干熄焦由于外界因素的多次开停工也是造成挡墙受力变化的因素，2一次除尘系统结构的优化

2.1高温膨胀节的结构优化

高温膨胀节下部结构、两侧面金属外壳不变，上部拱梁砖及原设计浇筑料改为耐火砖材料，如图4所示。

在严格保证耐火砖工作层和保温层砌筑尺寸的前提下，将膨胀节弧形拱顶外壳及附近的钢板割掉后，侧墙按伸缩节侧墙断面的变化用粘土砖和高铝质轻质砖砌筑，拱顶用莫来石耐火砖和高铝质轻质砖按一次除尘器拱顶耐火材料图砌筑。

另外，进一步优化膨胀缝结构。原设计高温膨胀节安装余量总宽度为100mm，膨胀节伸缩位移80mm，膨胀缝两边各10mm。在实际使用过程中，干熄稳定运行后，膨胀节处膨胀系数变小，100mm宽的膨胀缝多出现了填料脱落，影响了锅炉入口空气扰动，影响了生产。

根据实际生产条件需求，将膨胀节安装余量总宽度降低为90mm，两端各留45mm。膨胀缝内填充物为工作温度为1260℃、体积密度为220kg/m3 的陶瓷纤维毯，施工时确保膨胀缝内填充物密