上升管根部泄漏治理的实践与效果

刘琪 王洪顺 张俊 张良 张建辉

(安钢集团股份有限公司)

0 前言

安钢焦化厂6 m 焦炉为焦耐院设计的2 ×55 孔JN60 －6 型大容积焦炉。焦炉的荒煤气导出设备由上升管、桥管、吸气管等组成［1］。由于焦炉投产后炉体发生膨胀，影响到炉体的严密性，而焦炉炉体严密程度直接影响到热工调节的准确性、化产品的收率、环境等一系列问题，甚至会影响一代炉体的寿命。因此炉体密封问题是焦炉维护中的重点工作，而上升管根部泄漏治理是焦炉工作者的一个难题。

1 现状

目前，安钢6 m 焦炉由于炉体的膨胀、集气管变形等原因，造成上升管根部泄漏，上升管根部的泄漏直接导致宝贵的荒煤气损失，浪费了大量的资源，严重时会造成着火现象，同时也污染了环境。虽经过多次治理，上升管根部泄漏易反复，维护周期短，总体效果不佳。

2014年1月至2014年12月，根据实际生产情况，对焦炉上升管根部泄漏个数统计见表1。

表1 2014年焦炉上升管根部荒煤气泄漏个数统计表

由表1 可以看出，焦炉上升管根部荒煤气泄漏的个数最多达到36 个。

2 原因分析

上升管由筒体、桥管和翻板座(即水封阀阀体)组成。上升管筒体是铸铁的或用钢板焊制的圆筒，内衬粘土砖。上升管筒体外壁设有隔热罩，以减少上升管热辐射，改善炉顶操作条件［2］。上升管简图如图1 所示。

上升管根部发生荒煤气泄漏的地方主要为上升管底座与炉体连接部分，其主要原因主要在于以下几个方面。

2．1 集气管压力不稳定

图1 上升管简图

集气管压力不稳定会造成炭化室压力不稳定，需要通过稳定集气管压力来控制炭化室在整个结焦过程中保持正压，目前6 m 焦炉集气管压力控制在110 Pa ～150 Pa，如果波动较大，特别是在0 Pa ～400 Pa之间来回波动，容易导致上升管根部密封用的石墨很快烧掉，而压力再一高，荒煤气就会从缝隙中冒出来。目前安钢煤气管网系统用户较多，加上风机房压力控制人工调节较为繁琐，特别是波动时容易造成这一现象，导致上升管根部荒煤气泄漏。

2．2 上升管工操作不规范

6 m 焦炉目前大车上没有石墨吹扫装置，上升管根部的石墨一般通过上升管工提前打开上升管盖烧掉。但是经常出现烧的时间过长，或中夜班违规开高压氨水烧上升管，容易导致上升管根部及桥管被烧裂，导致裂缝处荒煤气泄漏。

2．3 集气管上翘，导致上升管根部出现偏移和上移

集气管上翘，导致上升管出现中心线偏差较大，一旦超出安装公差，就会影响上升管座砖密封缝缝隙的不均匀，对密封材料的填充极为不利。并且集气管上翘会造成上升管根部缝隙过大，砖体间密封不严，容易导致荒煤气泄漏，冒烟冒火。

2．4 上升管根部密封不严密

在上升管根部填塞的石棉绳存在三个问题。一是石棉绳数量偏少，减少了柔性和韧性，对膨胀的缓冲降低了。二是石棉绳密实度不够，有断头现象，这样对密封留下隐患。三是由于泥浆配料质量达不到规定要求，热态操作方法采取粘土火泥加玻璃水灌浆工艺，传统灌浆泥料水份含量达37%左右，干燥后会引起泥料疏松和气泡现象，造成砖体间缝隙密封不严。这些问题导致了上升管根部密封不严密，严重时造成大量荒煤气泄漏，密封效果差，易反复，不但维护周期短，而且增加了劳动强度。此外提前打上升管、清理上升管长时间用压缩空气吹扫对上升管根部密封都带来较大影响。

3 采取措施

根据导致上升管根部容易出现荒煤气泄漏的原因，特采取以下措施:

3．1 预调控制集气管压力

保持集气管压力稳定在110 Pa ～150 Pa，将焦炉集气管自动调节翻板开度一致，并且保持压力一致，确保全炉压力可调节一致。同时观察发现，自动调节翻板开度位置在25% ～60%之间时，集气管的压力非常稳定，自动调节效果非常好。通过厂技术科与回收车间风机房联系，在超出这个调节区间的时候，提前与风机房联系，避免焦炉压力调节反应慢(开度大于60%时)或者自动调节幅度太大(开度小于25%时)。实施一个月后，压力基本上稳定在110 Pa ～150 Pa。2015年3月，组织上升管操作人员对焦炉的集气管进行了一个月的跟踪检查，通过一个月跟踪检查，集气管压力基本稳定，3月份焦炉集气管压力调查表见表2。

表2 3月份焦炉集气管压力调查表

由表2 可以看出，集气管压力不稳定的问题基本上得到解决，上下波动偏小，均匀性趋势变好。

3．2 规范上升管工操作

规范上升管工操作，要求每班把自己的熟炉号提前1 h 打开上升管，进行烧石墨，如果没有就不用提前烧，大概10 天一个循环;如果遇到由于出炉计划原因，几天碰不到的自己号，可以通过别班上升管工帮忙进行相互交换清理。另外，车间不定期对中夜班的上升管操作进行检查，对违规开高压氨水或者开高压氨水出炉的进行加倍考核，2015年3月以后，这种违规使用高压氨水问题得到解决，上升管开裂的速度明显的得到改善。

3．3 对缝隙较大的根部重新密封或更换加长的上升管底座

个别上升管由于上翘造成根部泄露，采取了以下四个步骤对根部进行重新:1)将上升管根部吹扫干净，并用水湿润，将原有的底部衬砖全部清除，露出上升管底座;2)在上升管底座周围焊接宽100 mm、长800 mm 的Q235 钢板;3)将上升管偏移的误差用浸透水玻璃泥浆的石棉绳填满，使误差恢复到标准范围内;4)在焊接的铁板内部重新铺设衬砖。按上述工艺要求操作后，通过两个月的观察，上升管根部基本上不泄漏，与原工艺相比，消除反复治理操作，降低维护费用和劳动强度。

针对2#、3#、4#、57#、58#集气管上翘致使上升管根部烧穿腐蚀的，用加长上升管底座，使上升管直管与炉口砖相连，再进行密封，与其他正常上升管效果一样。

3．4 上升管根部特殊泥浆密封

选择处于结焦后期的炭化室，将上升管根部的旧泥料清理干净，用0．02 MPa 压缩空气吹扫粉状颗粒，保证填塞缝隙达到宽15 mm，高度80 mm，以便于泥料的填塞。第一步用50%低温硅火泥和50%的精矿粉外加1%水玻璃调制的密封泥浆把散股石棉绳浸透，浸透以后绕上升管根部一周，用勾缝刀压实，特别是石棉绳接头部位。石棉绳的股数以填塞逢宽度决定，可根据实际情况调节，填塞高度为25 mm。第二步将粘土颗粒料(3 mm 含量80%以上)加10%玻璃水和成抹补泥料，填入上升管根部，同样用勾逢刀压实，高度25 mm。第三步用干燥精矿粉加玻璃水和成“铁泥”，要求铁泥摔打不出裂纹为合格，整个过程中严禁加水，将“铁泥”填到上升管根部用勾逢刀压实打光，与炉顶表面水平。在操作过程中，操作人员要穿隔热服以及采取相关安全措施。经过近一个月现场观察，效果非常明显，密封严密，荒煤气的泄漏减少。

4 效果

经过前后3 个月的各项措施，取得了明显的效果，2015年2 ～5月的全月泄漏次数得到明显减少，具体泄漏情况统计如下，见表3。

表3 2015年2 ～5月焦炉上升管根荒煤气泄漏次数

集气管的压力通过提前预控，稳定在110 Pa ～150 Pa 之间，对损坏的上升管进行修复，上升管根部的荒煤气泄漏现象得到了改善，上升管根部泄漏的次数平均每月降到10 次以下，同时操作人员的技能得到了提高，从根本上治理了荒煤气泄漏，改善了炉顶操作环境。

［1］苏宜春．炼焦工艺学［M］．北京:冶金工业出版社，2004:193 ～197．

［2］姚昭章 郑明东．炼焦学［M］．北京:冶金工业出版社，2008:177～181．