CN103710034B - 热回收焦炉集气管热态更换维修方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种更换维修方法包括以下步骤：封堵压炉：关闭维修侧焦炉炉顶上升管与桥管间的连接通道口和/或维修侧集气管近端闸板；管壁开孔：在维修侧集气管上至少各开一施工孔和对流孔；散热换气：散发和排放集气管管内高温气体；封堵闸口：封堵集气管近端闸板侧面；拆除隔热层；封堵桥管口；砌筑隔热层；一次封孔；拆除封堵；拆除集气管近端闸板侧面封堵和各桥管与集气管连接通道口封堵；二次封孔；打开各闸板：在打开上升管闸板时应依序进行；修补钢壳；现场清理。本发明的维修方法，实现了焦炉的不停产热态维修，具有维修成本低，施工周期短的优点，广泛适用于热回收焦炉集气总管和支管的热态维修。

Description

热回收焦炉集气管热态更换维修方法

技术领域

本发明属于焦炉维修技术领域，尤其涉及一种热回收焦炉集气管内衬隔热层的热态维修方法。

背景技术

热回收焦炉是一种具有保护环境、充分利用资源等综合优势的炼焦炉。它是将炼焦炉过程中产生的荒煤气和一些有害物质在炼焦炉内部合理地充分燃烧，回收利用高温废气热量来发电或其它资源化用途。热回收焦炉炭化室采用负压操作，不外排烟尘，对生态环境基本没有污染，且热能能被充分利用，得到越来越广泛的关注和应用。

清洁型热回收焦炉主要包括炭化室、燃烧烟道、上升管（上升火道）、下降管（下降火道）、一次进风口和二次进风口等组成。下降管只与炭化室和燃烧烟道相连通，上升管管口则通过桥管与集气管相连通。出于生产均衡性和燃烧气体恒定排出的考虑，热回收焦炉并不是单个炭化室独立存在的，而且是将若干个炭化室和焦炉体组合在一起连接成一个较大单元的“炉排”，在每个“炉排”顶部的机侧和焦侧平行地设置有两根集气管，该集气管再连向集气总管。各炭化室的若干上升管则分别通过与之对应的机侧桥管或焦侧桥管与同一侧的集气管相连通。热回收焦炉的可燃气体在炉体内进行二次燃烧，一次是在炭化室上部，另一次则是通过下降火道输送至燃烧烟道进行燃烧，这两次燃烧所产生的热量提供给煤饼结焦所要的热量。燃烧所产生的高温废气和过剩的燃烧气体再经过上升管和桥管进入到包括集气支管和集气总管的集气管中，最终将高温废气送至余热锅炉产生蒸汽发电。由于进入到集气管的燃烧废气温度较高，加之过剩可燃气体还在集气管中进行第三次燃烧，集气管管内高温废气温度可达1300℃，且废气中含有水蒸汽、SO2、CO等有害腐蚀气体，集气管内衬隔热层不仅经受热浪气流的高温热冲击，而且承受有害气体的严重侵蚀，因此集气管内衬隔热层的脱落损坏，甚至坍塌是不可避免的。集气管内衬隔热层损坏或倒塌后，不但热量损坏严重，余热得不到充分有效的利用，而且集气管钢质外壳失去隔热层的保护，加剧钢壳氧化，甚至导致熔化烧损，造成重大安全隐患。

目前维修烧损集气管都是采取焦炉停产的方法对其进行维修或更换，这种冷态维修方法存在诸多不足：首先焦炉本体尤其是炭化室内衬隔热耐火结构为硅砖砌筑而成，硅砖停炉冷却遇冷空气接触后，易出现大量收缩开裂，甚至脱落坍塌，严重时会造成整个炉体报废。再者热回收锅炉通过集气总管和若干集气支管连接着众多的炭化室和炉体，部分炭化室停产后，输入热回收锅炉的余热量必须减少，形成锅炉余热量的不均匀波动供给，这又直接影响下游驱动的涡轮机和驱动装置的最佳运行和正常运行效率。还有现有维修方法中是在地面上重新制作新的集气管钢质外壳，并在其内砌筑内衬隔热层，再以新集气管替换旧管，原集气管钢质外壳材料及集气管内的完好隔热材料均被废弃不用，造成浪费，更严重的是如此巨大沉重的集气管吊运替换工程量非常大，维修成本也十分大，并且在吊装过程中集气管内衬隔热砖容易造成松动错位，影响内衬结构的整体性，轻者影响集气新管的保温隔热效果，重者需重新维修整理。

发明内容

针对现有技术所存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种热回收焦炉集气管热态更换维修方法，它不仅能够实现焦炉不停产热态维修，而且维修成本低、施工周期短。

为了解决上述技术问题，本发明的更换维修方法包括以下步骤：

⑴、封堵压炉：关闭维修侧焦炉炉顶上升管与桥管间的连接通道口和/或维修侧集气管近端闸板，阻断维修侧上升管与桥管间的连接火道，使焦炉处于封炉状态；

⑵、管壁开孔：在维修侧集气管上至少各开一施工孔和对流孔，施工孔和对流孔穿透集气管钢质外壳和隔热层；

⑶、散热换气：散发和排放集气管管内高温气体，使集气管管内温度降至工作温度；

⑷、封堵闸口：施工人员进入集气管管内，封堵集气管近端闸板侧面，使集气管近端端口封闭；

⑸、拆除隔热层：施工人员从施工孔或对流孔进入管内，拆除管内损坏的隔热层，并清理拆除现场；

⑹、封堵桥管口：封堵集气管上各桥管与集气管连接通道口，使该连接通道口封闭；

⑺、砌筑隔热层：在集气管管内拆除隔热层处砌筑铺设新的隔热层；

⑻、一次封孔：封闭维修侧集气管上所有对流孔，并至少预留一施工孔而封闭维修侧集气管上其余的各施工孔；

⑼、拆除封堵：拆除集气管近端闸板侧面封堵和各桥管与集气管连接通道口封堵；

⑽、二次封孔：封闭维修集气管上所剩首尾两端的两施工孔；

⑾、打开各闸板：在打开上升管闸板时应依序进行，在每一桥管处先打开上升管与桥管间的其中一连接通道口， 8－36小时后再打开其余所有的上升管与桥管间的连接通道口；

⑿、修补钢壳：经试运行正常后，焊接修补集气管上施工孔和对流孔处的钢质外壳；

⒀、现场清理：清理维修现场，完成集气管维修。　

在关闭维修侧焦炉炉顶上升管与桥管间连接通道口的同时，关闭维修侧集气管近端闸板。

每一炭化室对应一施工孔或对流孔，该施工孔和对流孔交错地对应于相邻的炭化室，且对流孔高度高于施工孔高度。

以强制方式或自然方式对集气管管内进行散热换气，使散热换气后的管内温度降至25℃－35℃。

所述封堵闸口是在集气管近端闸板侧面将耐火陶瓷纤维堆垒成封堵壁。

所述封堵桥管口是以耐火陶瓷纤维为密封物封堵各桥管与集气管连接通道。

所述的一次封孔和二次封孔是通过在施工孔和对流孔处砌筑隔热层而封闭施工孔和对流孔。

所述集气管的截面结构包括钢壳和位于钢壳内壁的隔热砖砌筑层。

所述集气管的截面结构从外向里依次为钢壳、里衬隔热层和面热隔热层。

在砌筑隔热层后，检查新砌筑的隔热层缝隙，并在新隔热层表面加涂高温胶泥。

本发明与现有技术相比具有以下显著优点：

1、本发明在维修时只需封炉顶一侧（机侧或焦侧）的集气管，使高温气体仍能从另一侧集气管中通过，焦炉炭化室始终处于工作状态，在维修好一侧集气管并使其正常工作后，又可开始另一侧集气管的维修，这种交替维修方法实现了不停熄焦炉的热态更换维修，保证了焦炉的连续化运转生产，既保证了维修的安全进行，又稳定了焦炉的生产效率。

2、本发明在集气管的维修过程中，一方面由于炭化室及焦炉本体均不停止生产，炉墙本体始终处于高温恒热状态，完全避免了冷却维修中的炉体骤冷骤热所造成的收缩开裂和脱落坍塌等炉体损坏现象的发生。另一方面由于炭化室不停产，其产生的高温气体仍通过另一侧集气管输送至热回收锅炉，焦炉仍均匀地向锅炉供热，从而保证了锅炉驱动的涡轮机和驱动装置的正常运行，大大减少了涡轮机、驱动装置及发电设备的故障率。

3、本发明的维修方法中不整体拆卸集气管钢壳，保温层的更换仍在原钢壳中进行，集气管内衬隔热层结构不会因吊装而松动移位。也由于仍保留了原来集气管钢壳，维修集气管的两端未曾割拆开，所以集气管两端仍保持严密的密封性能。

4、本发明还大大减少了钢壳维修用材，维修施工方便、节省了施工成本、减少了施工环节上的周折，大大缩短维修施工工期，因此本发明不仅大大降低了维修成本，并且具有更长的使用寿命。

5、本发明还由于不需要进行集气管的吊运和高空安装，施工人员几乎均在管内施工，施工安全系数高，从而确保了维修和生产的安全。

附图说明

下面结合附图集气管的具体结构对本发明作进一步详细说明。

图1是一种热回收焦炉集气管热态维修时的开孔位置示意图；

图2是一种具体的热回收焦炉集气管横截面结构示意图；

图3是另一种具体的热回收焦炉集气管横截面结构示意图。

具体实施方式

如图1所示的热回收焦炉集气管，该集气管1固定设置于由若干焦炉体组合而成“炉排”的炉顶上，即在该集气管1下方沿其长度方向对应有若干个炭化室，各炭化室的上升管通过桥管连通于集气管的下方（图中未示出上升管和桥管）。在“炉排”炉顶的机侧和焦侧分别平行地设置有两根集气管1，同一炭化室分别通过机侧桥管和焦侧桥管对应连通于机侧集气管和焦侧集气管上。由于考虑集气管中高温气流流速的均衡性，集气管远端直径应小于等于集气管近端直径，因而图1所示的集气管沿长度方向分为圆柱管段和圆锥管段。维修施工时维修侧的集气管在每一炭化室对应的集气管1的管段上开有一施工孔3和对流孔2，并且施工孔3和对流孔2沿集气管1的长度方向错开地位于集气管上，即相邻两炭化室的集气管管段上一段开有施工孔，则相邻一段为对流孔，并且对流孔2位于集气管1的顶部位置，而施工孔3则位于集气管1的侧面位置，使得对流孔的高度位置总是高于施工孔的高度，这种施工方案方便了施工人员和物料的进出，而位于高位的对流孔又利于高温气体升腾外排，并且使维修管内气体既能产生轴向流动，又产生经向流动，从而加快维修集气管的散热换气。维修施工时在集气管钢壳4相应位置割开相应的孔洞并拆除对应位置的里衬隔热层，从而形成施工孔3和对流孔2。施工孔3和对流孔2不需限定固定的孔形，只要方便人员物料进出和气体排放。集气管1的外形也不限于图1所示结构，还可以是整根采取圆锥管结构，或者整根采用圆柱管结构。其不同的集气管外形结构，均不影响本发明维修方法的应用和实施。

如图2所示是一种热回收焦炉集气管横截面具体结构示意图。该集气管包括钢壳4，在钢壳4内砌筑铺设有里衬隔热层5和面热隔热层6，其截面结构从外向内依次为钢壳4、里衬隔热层5和面热隔热层6。面热隔热层6位于集气管的最内层，它直接与高温气流相接触，面热隔热层6全部由密度为1.0－1.5g/cm³的抗侵蚀莫来石烧结砖沿周向整圈拱砌而成，相邻的抗侵蚀莫来石烧结砖的砌筑平面上设置有相互榫接的凸筋和凹槽，该结构不仅使砖体间啮合紧密，结合连接力强，而且相互榫接又阻断了高温气流串通散发和对钢壳的侵蚀，具有极高输热效率。在钢壳4与面热隔热层6之间铺设有里衬隔热层5，该里衬隔热层5沿周向采用分段的复合结构。在下半圆的210°范围内，首先是在钢壳4内表面上铺设一层10mm厚的陶瓷纤维毯53，在陶瓷纤维毯53上间隔地铺设两层厚度为40mm的硅钙板54，相邻的硅钙板54之间间隔铺设0.5－0.6g/cm³莫来石隔热支撑砖52，以增强里衬隔热层6的强度和支撑能力，上述硅钙板54也可采用陶瓷纤维板。在里衬隔热层5上半圆的150°范围内均为两层厚度为40mm含陶瓷纤维毯51.该结构的集气管隔热层具有较高的隔热效果，能实现高温余热的高效输送。

如图3是另一种热回收焦炉集气管横截面具体结构示意图。该截面结构包括钢壳4和位于钢壳4内的隔热砖砌筑层，位于截面下半圆240°范围的隔热砖砌筑层依次为铺设于钢壳内壁上的5mm陶瓷纤维毯9，再在陶瓷纤维毯9上砌筑密度为0.6g/cm³厚度65mm的轻质隔热保温砖，再在该隔热保温砖上砌筑厚度185mm莫来石轻质刀口砖10，在轻质隔热保温砖与莫来石轻质刀口砖10之间设有防水牛皮纸滑动层8。在该集气管下半圆的120°范围内为单层的厚度250mm莫来石轻质斧头砖7。该隔热层结构简单，便于维修和砌筑施工。

上述仅举出了热回收集气管的两种相对典型的截面结构。事实上集气管截面结构还有多种形式，本发明的维修方法不仅适用于上述两种的截面结构，同样适用于各种截面结构的集气管的热态维修中。同时该维修方法也不限于用于集气支管的维修，也适用于包括集气总管的各种热回收焦炉中高温余热输送管中。上述的集气管近端是指集气管靠近锅炉的一端，与之相应集气管远端是指集气管远离锅炉的一端。

上面介绍了一些热回收焦炉集气管的具体结构形式，下面对本发明的维修方法作详细说明。本发明的更换维修方法包括下列施工步骤：

封堵压炉：为了实现焦炉的不停炉热态维修，焦侧集气管和机侧集气管的维修是交替进行。当维修焦侧集气管时，则焦侧集气管为维修侧集气管，反之，机侧集气管为维修侧集气管。与维修侧集气管对应的另一侧为工作侧集气管。维修时，首先在炉顶上以闸板和耐火纤维棉或耐火纤维毯等物封堵而关闭维修侧焦炉顶各个上升管与桥管间的连接通道口，从阻断维修侧的上升管与桥管间的连接火道，使焦炉同侧处于封炉状态，而焦炉的另一侧上升火道则仍处于工作状态。当维修侧集气管近端闸板完好或该端设有闸板时，同时关闭维修侧集气管近端闸板，从而阻断该集气管与近端通道的联系。

管壁开孔：为了方便维修物料和施工人员的进出，在阻断集气管与焦炉的联系后，在维修侧集气管上开凿孔口通道，该孔口包括穿透集气管钢质外壳和内衬隔热层的施工孔和对流孔，施工孔和对流孔为矩形孔，其孔口长宽尺寸选择在500~1000mm。当然施工孔和对流孔也不限于矩形孔，还可以是圆形孔或是其它方便施工和进出且利于空气流动的孔形。施工孔和对流孔沿集气管长度方向错开地位于集气管上，即施工孔和对流孔交错地对应于相邻的炭化室，使每一炭化室均对应有施工孔或者对流孔。对流孔开凿在集气管的顶面上，而施工孔则开凿在集气管的侧面位置，这样既方便施工物料和人员的进出，又便于在集气管中形成轴向和经向上升气流，利于集气管的快速散热和空气流动。

散热换气：施工孔和对流孔开凿后，集气管管内处于高温环境，集气管内的余热在自然对流状况下散发4~12小时，使管壁温度和管内空气温度降至25℃~35℃，且确认管内有害气体已经散发且补入外部的新鲜空气。为了加快散热换气速度除采用自然方法外，还可以使用鼓风设备等强制方法对集气管进行散热换气，或使用自然方法结合强制方法进行快速的散热换气，以保证施工人员的安全工作。

封堵闸口：在集气管管内温度降至工作温度后，施工人员从集气管上的孔口进入到管内，首先在集气管近端闸板的闸板侧面用耐火陶瓷纤维棉或耐火陶瓷纤维毯堆垒成封堵壁。考虑到位于闸板内侧集气管隔热层修复更换的完整性，封堵壁应堆垒在闸板的外侧，该位于闸板外侧的封堵壁可通过闸板开孔或闸板上的烧损孔洞而完成外侧封堵壁的堆垒。不过封堵壁不限于堆垒于闸板外侧，也可以堆垒在闸板的内侧，其堆垒材料也不限于耐火陶瓷纤维，也可以是其它相应的耐火隔热材料，甚至由耐火隔热砖砌筑而。位于集气管近端闸板一侧的封堵壁主要是为完全阻断集气管与其它管路的联系，以确保施工人员的安全、良好的施工环境，既有利于施工效率提高，又保证人生安全。

拆除隔热层：在做好上述准备工作后，施工人员从施工孔或者对流孔进入集气管管内，拆除管内损坏的隔热层，该损坏的隔热层既可以是集气管管中原有的全部隔热层，也可以是仅对已损坏而不能继续使用的部分隔热层。因此隔热层的拆除既可以是全部拆除，也可以是局部选择性拆除，这应根据集气管使用环境、管内隔热层的老化损坏情况、施工设计要求，以及维修工期成本等因素综合考虑面确定。在拆除管内隔热层后，应将拆除物全部运至管外，并清理管内壁，以便砌筑新的隔热层。

封堵桥管口：在清理集气管管内拆除现场后，逐个对集气管上各桥管与集气管的连接通道口铺贴或堆垒耐火陶瓷纤维棉或耐火陶瓷纤维毯等耐火隔热材料，以耐火陶瓷纤维为密封物封堵各桥管与集气管连接通道，以使连接通道口严实封闭，确保施工的安全性。同样，封堵桥管口的铺贴或堆垒材料，也不限于耐火陶瓷纤维棉或耐火陶瓷纤维毯，还可以是其它相应耐火隔热材料，甚至以耐火隔热材砌筑而实现封堵。

砌筑隔热层：按照集气管管内隔热层的结构设计在集气管钢壳内进行内衬隔热层的砌筑，在隔热层砌筑完成后，检查并对隔热层缝隙进行填充，最后在隔热层表面加涂高温胶泥，以便强化隔热层的防泄漏效果和结构稳定性。

一次封孔：为了保证施工在最后阶段的安全性和施工的方便性，集气管上施工孔和对流孔对应位置处的隔热层的封孔砌筑是分步进行的。首先进行一次封孔，一次封孔步骤是通过砌筑而封闭维修侧集气管上所有对流孔处的隔热层，并至少预留一施工孔而封闭维修侧集气管上其余的各施工孔；如封闭维修侧集气管上除集气管首尾两端的各施工孔，；当然也可预留集气管首端或尾端或中段处的施工孔。至此该步骤中，除集气管预留施工孔外，其他的对流孔和施工孔处的隔热层均已砌筑填充完毕。

拆除封堵：在完成一次封孔后，拆除集气管闸板侧堆垒的封堵壁，同时也拆除各桥管与集气管连接通道口的堆垒封堵。各桥管与集气管的连接表面以下封堵物不拆除，留作伸缩缝填充物面存在。

二次封孔：在完成上述所有工作后，开始通过填充砌筑而封闭维修侧集气管上首尾两端的两施工孔。至此集气管钢壳内的隔热层已经完全砌筑完成。

打开各闸板：打开集气管近端闸板；打开炉顶上的上升管与桥管间的连接通道口闸板时应依序进行。由于每一桥管连通有若干上升管，考虑到炭化室恢复工作渐近性和维修侧集气管的温升梯度，在每一桥管处先打开其中一上升管与桥管间的连接通道口的闸板和闸板处的密封物，进行管道烘干和炭化室复燃， 8—36小时后再打开其余所有的上升管与桥管之间的连接通道口的闸板密封物。

修补钢壳：经试运行并确认正常后，焊接修补集气管上施工孔和对流孔处的钢壳，并在修补钢壳外表面加涂防锈漆。

最后清理维修现场，完成维修侧集气管维修。

上述举出了集气管热态维修步骤，不过本发明并不限集气支管的维修，按照本发明的维修思路同样可以进行集气总管的热态维护抢修，因此只要按照本发明的基本思想，不管是对集气支管，还是对集气总管实施的维修，均落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种热回收焦炉集气管热态更换维修方法，其特征在于：该更换维修方法包括以下步骤：

⑴、封堵压炉：关闭维修侧焦炉炉顶上升管与桥管间的连接通道口和/或维修侧集气管近端闸板，阻断维修侧上升管与桥管间的连接火道，使焦炉处于封炉状态；

⑵、管壁开孔：在维修侧集气管上至少各开一施工孔和对流孔，施工孔和对流孔穿透集气管钢质外壳和隔热层；

⑶、散热换气：散发和排放集气管管内高温气体，使集气管管内温度降至工作温度；

⑷、封堵闸口：施工人员进入集气管管内，封堵集气管近端闸板侧面，使集气管近端端口封闭；

⑸、拆除隔热层：施工人员从施工孔或对流孔进入管内，拆除管内损坏的隔热层，并清理拆除现场；

⑹、封堵桥管口：封堵集气管上各桥管与集气管连接通道口，使该连接通道口封闭；

⑺、砌筑隔热层：在集气管管内拆除隔热层处砌筑铺设新的隔热层；

⑻、一次封孔：封闭维修侧集气管上所有对流孔，并至少预留一施工孔而封闭维修侧集气管上其余的各施工孔；

⑼、拆除封堵：拆除集气管近端闸板侧面封堵和各桥管与集气管连接通道口封堵；

⑽、二次封孔：封闭维修集气管上预留的两施工孔；

⑾、打开各闸板：在打开上升管闸板时应依序进行，在每一桥管处先打开上升管与桥管间的其中一连接通道口， 8－36小时后再打开其余所有的上升管与桥管间的连接通道口；

⑿、修补钢壳：经试运行正常后，焊接修补集气管上施工孔和对流孔处的钢质外壳；

⒀、现场清理：清理维修现场，完成集气管维修。

2.根据权利要求1所述的热回收焦炉集气管热态更换维修方法，其特征在于：所述施工孔和对流孔沿长度方向错开地位于集气管上，对流孔高度高于施工孔高度；且每一炭化室对应一施工孔或对流孔，该施工孔和对流孔交错地对应于相邻的炭化室。

3.根据权利要求1所述的热回收焦炉集气管热态更换维修方法，其特征在于：以强制方式或自然方式对集气管管内进行散热换气，使散热换气后的管内温度降至25℃－35℃。

4.根据权利要求1所述的热回收焦炉集气管热态更换维修方法，其特征在于：所述封堵闸口是在集气管近端闸板侧面将耐火陶瓷纤维堆垒成封堵壁。

5.根据权利要求1所述的热回收焦炉集气管热态更换维修方法，其特征在于：所述封堵桥管口是以耐火陶瓷纤维为密封物封堵各桥管与集气管连接通道。

6.根据权利要求1所述的热回收焦炉集气管热态更换维修方法，其特征在于：所述的一次封孔和二次封孔是通过在施工孔和对流孔处砌筑隔热层而封闭施工孔和对流孔。

7.根据权利要求1所述的热回收焦炉集气管热态更换维修方法，其特征在于：所述集气管的截面结构包括钢壳和位于钢壳内壁的隔热砖砌筑层。

8.根据权利要求1所述的热回收焦炉集气管热态更换维修方法，其特征在于：所述集气管的截面结构从外向里依次为钢壳、里衬隔热层和面热隔热层。

9.根据权利要求1所述的热回收焦炉集气管热态更换维修方法，其特征在于：在砌筑隔热层后，检查新砌筑的隔热层缝隙，并在新隔热层表面加涂高温胶泥。