Ремонт огнеупоров коксовых печей

Ремонт огнеупоров коксовых печей

Коксовая батарея представляет собой огнеупорную конструкцию, заключенную в стальной и/ или бетонный экзоскелет. Этот экзоскелет удерживается в поперечном направлении серией стяжек между стальными стойками. Стойки представляют собой вертикальные стальные балки, расположенные на концах нагревательных стен между печами. В продольном направлении тяги проходят между стенками шестерни на обоих концах батареи.

Нагревательные стены традиционно сооружались из кремнеземных огнеупоров. Силикагель является предпочтительным огнеупором в первую очередь потому, что при нормальных рабочих температурах коксовой батареи кремнеземные огнеупоры подвержены минимальной ползучести. Кроме того, поскольку почти все расширение силикатных кирпичей происходит при температурах ниже 650°С, умеренные колебания температуры стенок не влияют на стабильность объема огнеупора, составляющего стенку, при нормальной работе батареи.

Коксовые батареи будут иметь срок службы от двадцати до сорока лет, в зависимости от условий эксплуатации и обслуживания батарей. Есть несколько примеров коксовых батарей, проработавших 40-50 лет при правильной эксплуатации и своевременном ремонте. Известны также случаи, когда выход из строя огнеупоров коксовой печи происходил менее чем за 10 лет ее эксплуатации. Обычно батарея требует специального ремонта огнеупоров, металлоконструкций или оборудования. Этот ремонт, если он выполнен правильно, продлевает срок службы батареи.

Чтобы продлить срок службы коксовой батареи, необходимо избегать повреждений стенки печи. В частности, особенно важно избегать поломки кирпича, так как это приводит к открытию кирпичной стены и печь должна быть остановлена, а кирпичная кладка печи может быть повреждена в процессе простоя.

Стены коксовой печи подвергаются механическим нагрузкам и термическим нагрузкам, заключающимся в повторяющемся нагреве и охлаждении в штатном режиме, и, следовательно, любое их повреждение с каждым годом неуклонно ухудшается. Существует два основных типа повреждений стенок коксовой печи. Они следующие.

• Уменьшение толщины кирпичной стены – Нагар на шероховатой поверхности стены, вызванный эрозией кирпича и потерей раствора в течение многих лет эксплуатации печи. По мере того как нагар отпадает или отделяется от стены, он отслаивает больше разрушающегося кирпича, вызывая дальнейшую эрозию кирпичной кладки.
• Возникновение и распространение вертикальных сквозных трещин. Под механическим воздействием во время загрузки угля и термическим напряжением, вызванным повторным нагревом и охлаждением, образуются продольные трещины, которые в конечном итоге достигают камеры сгорания. Когда углерод попадает в эти трещины, корпус печи расширяется.

Причины повреждения огнеупоров печей следующие.

• Износ и естественный износ огнеупоров в связи с их старением, приводящие к потере толщины, повышенной абразивности поверхности, выкрашиванию стенок печного кирпича.
• Нарушение технологической дисциплины при эксплуатации батареи.
• Движение нагревательных стен в ответ на неуравновешенный перепад давления на нагревательной стене.
• Чрезмерное давление коксования на стенки во время карбонизации. Это давление коксования зависит от характеристик коксующихся углей.
• Сбои при проталкивании, вызванные залипанием духовки. Сильный толчок может привести к поломке стенки, поскольку в условиях сильного толчка часто возникает локальная сила около 600 Н, которая достигает допустимого предела в поврежденных печах.

Срок службы печных огнеупоров зависит от эффективности эксплуатации, своевременной диагностики повреждений и качества профилактического обслуживания. Первые незначительные повреждения кирпичной кладки можно наблюдать в первые годы эксплуатации. С этого момента характер развития повреждения становится все более сложным. Комплексный характер развития повреждений стенки печи показан на рис. 1.

 Рис. 1. Развитие повреждений стенок печи

Кроме того, по мере того, как повреждения стеновых кирпичей печи становятся все более заметными, число отказов при проталкивании и других проблем, которые препятствуют стабильной работе коксовой печи, также увеличивается. В этих условиях становится все труднее эффективно ремонтировать проблемные коксовые печи традиционными методами. Поэтому раннее обнаружение и количественный анализ поврежденных участков стенок печи необходимы для планового и своевременного ремонта огнеупоров печи.

Работы по ремонту огнеупоров коксовых печей требуют значительного опыта. Методы горячего ремонта огнеупорных стенок коксовых печей должны соответствовать следующим критериям.

• Производственный цикл не прерывается.
• Метод надежен и обеспечивает длительный срок службы отремонтированных участков стены.
• Этот метод прост, экономичен и экономит время.

Работы по ремонту огнеупоров могут выполняться как в холодном состоянии (известный как холодный ремонт), так и в горячем состоянии (известный как горячий ремонт). При ремонте коксового кирпича применяют три вида горячего ремонта. Они описаны ниже.

Холодный ремонт

В случае замены целой батареи сквозных стен от пода печи до нижней стороны свода печи ремонт может производиться с охлаждением огнеупора батареи до атмосферной температуры. Этот вид ремонта, осуществляемый после охлаждения батареи, называется холодным ремонтом батареи.

Замена сквозных стенок всей батареи осуществляется путем охлаждения батареи в контролируемых условиях перед выполнением ремонта. Охлаждение может занять до 21 дня, в течение которых поддерживается давление на стенках печи путем регулировки верхних и нижних стяжек. Крыши печи должны поддерживаться. После восстановления стен и перед прогревом из регенератора удаляют все шашки, а перед заменой шашек все щели в стенах столбов зачищают и заделывают керамической ватой, чтобы не препятствовать расширению кирпичной кладки при прогреве.

Отремонтированный аккумулятор нагревается так же, как и новый.

Ожидается, что отремонтированная батарея с полностью новыми сквозными стенками при надлежащем обслуживании будет иметь срок службы примерно от 15 до 20 лет при стоимости новой коксовой батареи.

  Ремонт огнестрельного оружия

  Что касается способов торкретирования, то различают сухое и мокрое торкретирование, а также методы распыления. Для достижения оптимального срока службы торкрет-материалов с покрытием необходимо учитывать множество факторов. Это начинается с различных торкрет-машин, торкрет-оборудования и аксессуаров и заканчивается экономичной и экологичной обработкой.

При обработке огнеупорных материалов для ремонта важно всегда поддерживать оптимальное соотношение смеси материала и воды. Особенно при торкрет-ремонте важен равномерный поток материала, чтобы уменьшить образование пыли и рикошет.

Для торкретирования ремонта коксового кирпича обычно используется роторная торкрет-машина. Здесь дозирование осуществляется системой, состоящей из ротора и набивочных шайб. Привод осуществляется электродвигателем с редуктором или пневматическим двигателем. Машина прочная, удобная, мобильная и подходит для торкретирования производительностью от 0,25 до 4,0 м3/ч.

Торкрет-ремонт не очень эффективен и дает временный и скорее косметический результат.

Керамическая сварка

Керамическая сварка является широко признанным методом ремонта. Технология керамической сварки открывает широкие возможности для ремонта футеровок различного физико-химического состава для увеличения срока службы высокотемпературных реакторов. Эта технология была разработана в Европе для применения в стекловаренных печах. Позднее эта технология была адаптирована к коксовым печам для проведения горячего ремонта поврежденных огнеупоров в стенах коксовых печей. Технология обеспечивает максимальную стойкость ремонтируемых участков при минимальном негативном воздействии на кирпичную кладку. Долговечность отремонтированных участков огнеупоров коксовых печей может быть обеспечена на основе передовой технологии керамической сварки с использованием высококачественных материалов.

Процесс сварки керамики был впервые применен в 1970-х годах. Этот процесс горячего ремонта используется для ремонта огнеупоров коксовых печей при рабочей температуре с минимальным нарушением производственного процесса. Ремонтный материал представляет собой керамическую связку с поврежденным огнеупором с использованием процесса плавления, вызывающего экзотермическую реакцию при температуре свыше 2200°C. Прочность сцепления при наплавке керамики обеспечивает превосходный ремонт, который восстанавливает структурную целостность исходной кирпичной кладки.

Перед сваркой керамики для очистки огнеупора используется система пневматической струйной очистки. Этот процесс очистки должен выполняться с минимальной травмой окружающего огнеупора.

Керамическая сварка выполняет то, что следует из названия, а именно сварку силикатного кирпича внутри коксовой печи. Это достигается за счет подачи порошковой смеси, богатой кремнеземом, через маленькую трубку с потоком сжатого воздуха, обогащенного кислородом. Порошкообразная смесь кремнезема выбрасывается из конца фурмы и воспламеняется, почти взрываясь, о горячую стенку коксовой печи. Тепло реакции проникает в силикатный кирпич, создавая пластичную зону кремнезема. Реакция также превращает порошкообразную смесь диоксида кремния в расплавленную массу, которая связывается с вышеупомянутой пластичной зоной на силикатном кирпиче. Внешний вид похож на сварочный шов. Кроме того, эффекты аналогичны, так как новый, такой же прочный материал наносится на существующий изношенный и потрескавшийся силикатный кирпич. Следующие аспекты важны для керамической сварки.

• Приближение химического и минерального состава керамических сварочных материалов к характеристикам восстанавливаемой кирпичной кладки
• Идентичность структурно-фазового состава огнеупорного материала
• Прочная межатомная (кристаллическая) связь сварного слоя и кирпичной кладки стенки печи

Керамическим методом сварки можно заваривать не только трещины и сколы, но и дефекты большой площади, например полости. Кроме того, технология позволяет надежно сваривать стыки старой и новой кладки кирпича.

Правильно установленный керамический сварочный материал прослужил двадцать лет. Однако средний керамический сварной шов прослужит примерно 10 лет.

Схема сварки керамики показана на рис. 2.

 Рис. 2. Схема сварки керамики

Перекладка стен горячей коксовой печи

Перекладка горячих простенков отопления на различную глубину вплоть до полной перекладки также является признанным эффективным методом ремонта. Ремонт кирпичной кладки обычно проводится при замене торцевых дымоходов, замене стенок печи между полом и сводом печи, а также при аварийном ремонте внутри камеры печи. Эти ремонты выполняются, когда батарея находится в горячем состоянии, производя кокс.

Ремонт кирпичной кладки стен печи может заключаться в размещении сквозных стен (со стороны толкателя к коксовой стороне) над полом печи и под сводом печи. При этом допускается ремонт кирпичной кладки в зоне выступа, замена лицевой кирпичной кладки и сводов отдельных печей.

Ремонт производится с батареей в горячем состоянии с одной или двумя буферными печами (пустыми печами) с каждой стороны ремонтируемой стены. Другие печи батареи могут производить кокс. Перед сносом поврежденной стены в соседних печах должны быть добавлены опорные балки крыши, на соседних горячих стенах должны быть установлены изоляционные панели, на верхней части печи должны быть установлены рельсовые мосты зарядных вагонов, а для крыши печи предусмотрены опоры, под которые стена будет заменена. Необходимо позаботиться о поддержании тепла в регенераторах и на прилегающих стенах. Ниже приведены основные характеристики этого вида ремонта.

• Используются оригинальные формы силикатного кирпича.
• Кладка выполняется с приклеиванием дизайнерского кирпича в каждом ряду, включая стык старой и новой частей.
• Постоянно происходит частичный прогрев и расширение слоев кирпичной кладки за счет теплопроводности и лучистого теплообмена с прилегающими обогреваемыми стенами и остальными частями ремонтируемых стен.
• Проводится окончательный прогрев отремонтированной стены, который обычно занимает от 8 до 10 дней,
• Остаточный рост кладки (при окончательном нагреве до рабочих температур после ремонта) незначителен, что обеспечивает прочность и газонепроницаемость выполненной новой кладки.

Наилучшие результаты проведения горячего ремонта, сочетающего процессы кладки кирпича и частичного прогрева уложенной кладки, достигаются при следующих условиях.

• Для ремонта используется силикатный кирпич высокого качества
• Ремонт ведется на одной стене одновременно
• Глубина перекладки должна быть не менее 4-х вертикалей, в том числе зоны кровли динасовых и шамотных вертикальных дымоходов и кровли печи.
• При ремонте простенка также заменяется кирпич подошвы печи и поврежденный кирпич нижних рядов торцевой части простенка (как и в коксовой камере)

Сохранность примыкающих стен достигается за счет поддержания температуры (от 750°С до 850°С) в обогреваемых стенах во время ремонта, что исключает модификационные превращения кремнезема.

Основной проблемой применения динасовых огнеупоров при горячем ремонте является обеспечение прочности и газонепроницаемости сплошного вертикального шва между старой и новой частями кладки из-за деформаций при нагреве, вызванных значительным тепловым линейным расширением силиката (от 1,2 % до 1,4 %). ). В связи с этим ремонт кладки коксовых печей в некоторых странах проводится с использованием модулей из плавленого кварца, имеющих малый коэффициент теплового расширения от 0,2 % до 0,3 %.

Преимущества данного метода ремонта заключаются в следующем.

• Ремонт продлевает срок службы коксовых батарей на 7-12 лет при соблюдении технологической дисциплины эксплуатации батареи.
• Поскольку в ремонт берутся только изношенные/поврежденные камеры, выработка от батареи не прекращается, в отличие от холодного ремонта, который длится более 12 месяцев без выработки от батареи.
• При ремонте таких коксовых печей заменяют изношенные детали анкеровки (засовы, дверные коробки, части анкерных колонн, анкерные тяги) и кладку из огнеупорного кирпича. Это не ухудшает состояние балансировочной кладки и анкеровки, которая не заменяется.
• Горячий ремонт батареи имеет больше технико-экономических преимуществ перед холодным ремонтом. Стоимость ремонта составляет от 30 % до 40 % стоимости холодного ремонта.






Огнеупоры для основной кислородной печи Процесс производства формованных огнеупоров