在线更换2#干熄焦水冷套管

廖 勇，伍复良，赵 斌，段茂林

新钢公司2号干熄焦在一次除尘器下部设计安装有1组2根水冷却管水冷套管。水冷套管分为三层：内筒和外筒通水，中间用来冷却焦粉。水冷套管与贮灰斗相连。水冷管上部设置料位计，达料位后水冷管下的格式排灰阀将焦粉排出至贮灰斗。贮灰斗上部设料位计，达料位后贮灰斗下的格式排灰阀向刮板机排出焦粉。为吸收内筒和外筒的热膨胀差，在水冷套管下部内筒与外筒间采用填料压盖的水封结构。由于长期接触高温，水冷套管上部不断受到高温焦粉冲刷，热态时可能因内外套筒的移动而漏水损坏，导致循环水进入红焦粉内，堵塞排灰阀，不能正常排灰，一次除尘堆积的焦粉会使锅炉入口负压增大，循环气体夹带的大量的焦粉会磨损锅炉炉管。

1 现状

在使用过程中，2015年11月发现1#水冷套管排灰不畅，且排出的为湿焦粉。2016年1月发现1#水冷套管已经完全无焦粉排出,而且有耐火材料排出。2016年2月又发现2#水冷套管出现漏水现象。检查确认水冷套管均是因内外套筒的移动而漏水损坏，导致循环水进入红焦粉内，堵塞排灰阀，不能正常排灰，水在泄漏后遇到红焦粉汽化，因一次除尘器为负压区，水蒸汽在进人循环系统内后，导致系统内循环气体中H2含量升高，锅炉人口温度升高，水冷套管损坏后会降低一次除尘的排灰能力，会使大量大颗粒焦粉进入锅炉磨损炉管，减少锅炉使用寿命，对干熄焦系统的安全稳定运行构成一定的危害。水冷套管是一个重型构件，长达六米以上，大部分为起重作业。设备集中而相互干涉，空间狭窄，起重施工难度大，人员密集，存在较严重的坠落、撞击风险。施工过程，必须精心策划，由专业起重人员指挥协作，人机密切配合，严防事故的发生，任何意外都会造成人员或设备的重大损失，安全措施必须落实到位，本厂水冷套管全部局限于一次除尘框架内，平台狭小，栏杆必须全部拆除，高空较多，人员难于规避，故必需强化人员配合、相互监督提醒，现场合理规划，以便工程顺利展开。由于处于生产运行过程中，工程时间长短直接关系到设备的整体控制和生产安全。因此要求尽快保质保量完成施工任务，尽早投入生产运行。

2 存在的问题

更换水冷套管时需将损坏的水冷套管与一次除尘法兰脱开，如果不停循环风机更换水冷套管，因一次除尘水冷套管处锅炉入口负压400pa～800pa，循环风机的吸力使大量空气从此处吸入，导致循环气体中氧气成分快速升高，导致氧气超标，与可燃气体混合会引起爆炸，严重威胁干熄焦循环系统安全，还会增加焦炭的烧损率。所以以前的方案是停循环风机后更换一次除尘水冷套管。循环风机停止后，干熄炉不能传热到锅炉，锅炉主蒸汽压力和温度不能满足干熄焦电站发电要求，导致电站解裂停止发电；检修完恢复生产需要严格按锅炉升温升压曲线操作，至并网发电需要较长时间，所产生的蒸汽全部放散，造成资源浪费，期间需采用干熄、水熄间隙生产方式，造成焦炭质量波动，还会影响炼铁高炉炉况。

3 解决问题的方法

新钢公司干熄焦在运行期间，水冷套管历经多次缺水干烧，套管腐蚀开裂泄漏，泄漏的水和焦粉混合，造成多次水冷套管堵塞现象，形成恶性循环。根据现使用状态，将很难保证本年度的生产运行。为了确保在新的生产周期中，设备完全有效地满足需要，经过不断试验和完善，总结出一套特有的不停循环风机分段式更换水冷套管的检修方法。期间不需要停循环风机，既保证了干熄焦生产的稳定连续，又将更换水冷套管期间的经济损失降到最小。

3.1 前期准备

（1）参照水冷套管法兰制作盲板两块。用20MM钢板制作吊耳4个，即水冷套管本体自身东、西侧中部有两个吊耳为设备固定作用，然后在框架梁上东、西侧及东北角、水冷套管东北角底部各焊接一个吊耳，以做拆除吊装引导作用。

（2）主控室暂停排焦，循环风量80000m3/h左右，降低循环气体中的焦粉颗粒含量，巡检工提前现场手动操作，排空一次除尘器内粉焦。

（3）干熄炉内保持较高料位，在更换过程中会停止装焦作业，因为装焦会使预存室压力波动，导致循环系统压力波动，循环气体会从法兰处泄露的可能。保持循环风机低转速，小排量排焦，可以保证在抽盲板时不会有大量的红焦粉外泄。

（4）将1DC内部积灰放空，在抽插盲板期间，干熄焦降低工作负荷，不能装焦（因为装焦会使预存室压力波动，导致锅炉入口压力波动，存在循环气体从盲板处泄露的可能），进入保温状态，保持循环风机低转速，小排量排焦，可以保证在抽盲板时不会有大量的红焦粉外泄，运行单位全部作相应调整，并通知生产单位，关闭进出水阀门，格式阀及水路总阀全部停电停水，三方确认，停电挂牌。抽插盲板前，灰斗内必须保证一定高度的料位，不得放空，以防气体泄漏。

3.2 操作要点

（1）干熄焦中控室在拆除水冷套管施工时将循环风量降到最低，防止大量空气到吸入系统内部，造成循环气体成分氧气含量超标，锅炉人口温度控制在700℃800pa，循环风机的吸力使大量空气从此处吸入，导致循环气体中氧气成分快速升高，导致氧气超标，与可燃气体混850℃；H2≤3；0≤1；预存室压力-50pa，并保持系统内压力相对稳定。

（2）在拆除水冷套管并且插上盲板后，主控室可以根据料位情况适当装焦，根据蒸发量情况增加循环风量和排焦量。在开始安装新的水冷套管前循环风量降到最低，控制好锅炉入口压力为负压，减小排焦停止装焦，在系统内压力稳定后方可通知现场人员进行安装作业。

（3）在加装及拆卸盲板的过程中，因一次除尘器为负压区，空气可能进入气体循环系统，中控室必须密切关注系统内气体成分，如发现超标经过现场人员同意后可向系统内充入氮气，降低气体浓度。

（4）在整个施工过程中，主控室操作人员必须及时跟现场检修人员沟通，确保维修工作安全进行，有突发情况跟上一级领导汇报。做好停风机准备，如现场有异常危及现场检修人员安全，立即停止风机运行，停止装焦。

（5）新水冷套管上好螺栓后，水冷套管立即接好冷却水，防止红焦粉烧坏新的水冷套管。新安装的水冷套管当天不能排灰，确保新管的均匀受热。第二天便可以正常排灰。

（6）实际操作：①吊出旧的水冷套管插盲板：2月24日9：40分在水冷套管准备插盲板，提前把风量将为60000m3/h，预存室压力为-15pa，锅炉入口压力为-0.3kpa。10：16分，检修车间做插盲板前期工作风量降至50000m3/h。11：20分开始插水冷套管盲板，通知主控室把循环风量降至最小30000m3/h，预存室压力-5pa，锅炉入口压力-0.1kpa。11：40分盲板插好，过程有小量的红焦粉外溢。②吊入新的水冷套管抽盲板：2月25日9：20分接到通知开始抽盲板，停装焦，减少排焦，开始降风量。9：50分风量降至40000m3/h，预存室压力-5pa，锅炉入口压力-0.15kpa。10：00分抽出盲板，虽然风量降至最小还是有大量红焦粉下落。用消防水浇灭红焦粉。

在整个施工过程中主控室停装焦、减排焦、降风量、控制预存室和锅炉入口压力等操作比较好。但是在前期的准备工作的往新的水冷套管装冷焦粉未做，大量红焦粉落入新装水冷套管，而水冷套管的水管未及时准备接好，导致新装的水冷套管被干烧了近20min，后临时接了消防水进水冷套管的外套出口，避免新装水冷套管被烧坏。

建议1，新的水冷套管吊装到位后不要连接法兰，先用人工装入冷的焦粉，防止拆除盲板的过程中红焦粉外溢烫伤检修人员，同时避免红焦粉进入水冷套管内，水冷套管因局部温度过高再次发生开裂；建议2，在新的水冷套管吊上平台时候提前用软管接好水冷套管内外套筒的进出口，使内外套筒充满水，防止水冷套管烧坏。

3.3 检修步骤

（1）框架割除：齐根割除上层平台框架，在指定位置放好以备回装。

（2）平台栏杆拆除：割除上层平台内层栏杆及下层平台东、南、北侧栏杆，以指定位置保存备回装。

（3）人字支撑拆除：用手动葫芦吊起一次除尘东侧下层人字支撑，拆除紧固螺栓，在指定位置保存以备回装。将待换的水冷套管放下300mm。将预制好的盲板插入间隙中，加入石棉绳紧固到位，确保密封性良好。然后将水冷套管放平至平台上。（4）用葫芦，卷扬，吊车配合把旧的水冷套管吊出。（5）吊上新的水冷套管。

3.4 检修过程安全控制

（1）人员培训：对参与施工人员进行三级安全教育及专项安全交底、了解工程的危险源及处理方法，熟悉施工现场、实行技术交底。

（2）现场布置：在施工区域10m外拉好警戒线，挂好检修牌，严禁人员进入吊装区域及起重机作业范围，防止意外坠落伤人。

（3）工机具、材料就位：并对现场作好规划，分类保存，起重新部件及拆除部件位置规划到位。

（4）水冷套管是一个重型构件，长达六米以上，大部分为起重作业。设备集中而相互干涉，空间狭窄，起重施工难度大，人员密集，存在较严重的坠落、撞击风险。施工过程，必须精心策划，由专业起重人员指挥协作，人机密切配合，严防事故的发生，任何意外都会造成人员或设备的重大损失，安全措施必须落实到位。

（5）本厂水冷套管全部局限于一次除尘框架内，平台狭小，栏杆必须全部拆除，高空较多，人员难于规避，故必需强化人员配合、相互监督提醒，现场合理规划，以便工程顺利展开。

（6）在安装和拆除盲板的过程中，如操作不当，可能出现红焦粉溢出烫伤检修人员，因此，检修人员需穿戴好隔热服。检修现场必须接好消防水管，以便红焦粉溢出时能够及时熄灭。

（7）在安装和拆除盲板的过程中，水冷套管法兰与上部法兰的间隙应控制在盲板可以活动的最小范围，约30mm，防止红焦粉从法兰间隙溢出烫伤检修人员。

（8）严格执行“三方确认挂牌”制度：作业必须格试阀挂牌断电及冷却水路切断后作业，要求操作工密切配合。

3.5 检修方案的实施

（1）提前拆除水冷套管下部排灰格式阀，拆除二层平台西侧钢结构斜支撑及周边护栏

（2）按水冷套管法兰尺寸制作盲板。

（3）在水冷套管外套上部水冷套管本体自身东、西侧中部有两个吊耳为设备固定作用，然后在框架梁上东、西侧及东北角、水冷套管东北角底部各焊接一个吊耳，以做拆除吊装引导作用。

（4）水冷套管的回装：①水冷套管就位：根据拆卸方向，用汽车起重机将水冷套管吊上平台，用手动葫芦导向摆好。②法兰密封条安装：用透明胶带将石棉绳固定在裤叉管上接合面，做好45°切口。③水冷套管吊装：用手动葫芦缓缓吊起水冷套管，旋转好方向，调整调节丝杆，抽出盲板，对好法兰螺栓，紧固到位。安装格式阀，焊好下部导焦管。焊装上层平台框架横梁。回装所有冷却水管路，做好保温隔热层。回装并焊好所有原装栏杆。回装所有人孔，做好密封。

3.6 试车

（1）气密实验：用肥皂水检测气密性，漏点即时处理。

（2）水试验：通入冷却水，检查漏点及流量，漏点及时处理，检测流量是否正常。连接好进、出水管路后，通水无泄漏后，第二天恢复排灰操作

3.7 技术措施

（1）水冷套管安装必须达到图纸原设计要求。水冷套管气密性能要求良好，无泄漏。冷却水管路密封性能良好，无泄漏。下部导焦管焊接符合焊接规程要求，不得存在漏点。

（2）水冷套管更换前需对裤衩溜槽内部进行全面修复，一次除尘内部全面清理，不得保留异物卡涉水冷套管。

（3）冷却水管按照图纸要求做好保温隔热层。

（4）各螺栓必须紧固到位，试车后须进行热紧。

（5）试水必须确保进出水通畅。

（6）安装按先里后外、先南后北的顺序进行，尽力减少安装时设备间的相互干涉。

3.8 质量保证体系及措施

3.8.1 施工及验收质量标准

（1）《机械设备安装工程施工及验收通用规范》GB50231-1981。

（2）原设计图纸及相关要求。

（3）用户的特殊质量要求。

3.8.2 质量保证措施

（1）强化质量保证体系，深化全面质量管理，认真贯彻执行国家工程质量监督及业主质量监督制度。严格行使质量否决权，未经质量验收，不得上报当月统计工作量。

（2）严格按照国家法规、规范、标准的规定和设计技术文件的要求进行施工和质量验收。

（3）施工前，认真做好施工技术准备工作，组织施工管理员对施工人员进行技术交底，使其掌握技术要求和施工要领，加强职工上岗培训和技术培训以及质量意识教育，以工作质量确保工程质量。

（4）严格控制工序质量，以工序质量确保工程质量，开展“三工序”活动，即检查上道工序，确保本工序，为下道工序服务。

3.8.3 质量控制点的设置及措施

气路密封试验要求0漏点，石棉务须切口搭接处理。水路密封要求0漏点。

3.9 安全和环境保护措施

（1）严格执行“三方确认挂牌”制度：作业必须格试阀挂牌断电及冷却水路切断后作业，要求操作工密切配合。

（2）作业区域用安全绳封闭。封闭范围内，非施工人员未经许可不得擅自入内。

（3）进行气体成份检测，确定煤气、氧气含量及温度、压力达到施工许可后方可进场施工，施工人员必须配带好劳防用品。封堵及抽盲板必须保证气体无外泄，穿戴好防护服及防护头罩，以防红焦粉外泄烫伤。

（4）如有需要夜间作业情况，必须设置充分的照明，保持良好照度。

（5）特殊工种人员需持有效证件方可上岗操作，不得无证操作。

（6）施工前对所有电动工具进行全面检查，要求绝缘层无破损，运行良好，进入锅炉内部作业，须穿绝缘鞋，戴绝缘手套，配电箱必须装有漏电保护器。起重工具严格检查，要求不滑链，动作可靠，吊钩、链条无断裂纹，保险扣齐备。

（7）高空作业：①高空临边作业时，必须系好安全带，空间狭窄，人员注意规避起重物及重物摆动方向，不得在死角站位，防止重物摆动挤伤，人员注意配合协调。②由于一直存在交叉作业，平台物件必须在指定位置妥善摆放，严防高空落物造成物体打击事故。作业区域下方必须拉好警戒绳，并由专人看护，防非作业人员误入受伤。

（8）起重作业：严格按照起重操作规程作业，由专人指挥，吊车作业不得超过额定负荷，回转区域内不得有障碍物，基础可靠，严格遵循“十不”原则，指挥时持证、持旗、口哨、袖标应齐全，指挥时信号一定要明确。沟通顺畅,配合密切，严防步调不一致造成事故。起重管件必须系牢，严防坠落。作业人员在吊装时当相互提醒，强化站位及规避意识，正确判断危险源，防止压伤挤伤。起重前认真检查钢绳、手动葫芦等起重工具，切勿将故障工具带入现场，如有破损及时更换。吊运过程中，由专人监护，严防吊物损坏电缆桥架和管道，引起故障扩大。设备及附件拆除时必须用葫芦可靠支撑，严禁高空落物。人人配合、人机配合较多，作业前必须交底到位，全部清楚整个施工流程和方法，严防物件在起重时滚动坠落伤人。

4 效益分析

本攻关的优点，实现了不停产更换一次除尘水冷套管，原来停循环风机停产更换需要至少13h（更换、降温、升温升压过程）。

效益计算：

（1）干熄焦停循环风机更换少产高压蒸汽（每吨蒸汽100元计算，平均按h计）=45t/h×13h×100元/吨=58500元。

（2）消耗除盐水（每吨水6元计）除盐水量费用=45t/h×13h×6元=3510元。

（3）不停循环风机，仅在堵盲板和抽盲板期间需要降低风量运行，影响生产2h，蒸汽产量经济损失：降低风量后的蒸发量20t/h×2×100=4000元。

所以在线更换水冷套管效益合计62010元-4000元=58010元。

另外。攻关的实施，检修期间不需采用水熄方式，可连续干熄。减少了环境污染，确保了焦炭质量的稳定，保证了炼铁高炉炉况的稳定运行，隐性效益也相当明显。

5 结论

在线分段式更换干熄焦水冷套管的实施，检修期间不需采用水熄方式，可连续干熄。减少了锅炉蒸汽放散，确保了焦炭质量的稳定，保证了炼铁高炉炉况的稳定运行，隐性效益也相当明显。