杨 阳
(山西西山煤气化有限责任公司，山西 太原 030205)
捣固焦炉热修中陶瓷焊补技术的应用
杨 阳
(山西西山煤气化有限责任公司，山西 太原 030205)
随着社会经济的发展，冶金焦化行业获得了广阔的发展空间，越来越多的技术、设备与材料被应用到了生产实践当中，近年来捣固焦炉逐渐取代了顶装焦炉，被广泛应用到焦化生产工作中，不仅提高了企业的生产效率，还实现了对能源资源的节约与保护。随着使用时间的增加，捣固焦炉将不可避免地出现损坏，为了保证生产实践的顺利展开，需对捣固焦炉予以必要的修复处理，实践证明，陶瓷焊补技术是一种较好的热修方法。对这一技术的原理以及基本要求进行分析，并探究其在捣固焦炉热修中应用的优势，最后提出这一技术在热修中的具体应用方法。
捣固焦炉热修；陶瓷焊补技术；应用方法
焦炉在使用过程中难免会出现损坏，如果不能对其予以必要的修补与保护，焦炉的损坏速度将会加剧，且其使用寿命会极大的降低，这些问题都会影响企业的生产效率与经济利益，因此，应当对修补技术予以关注。传统的捣固焦炉热修方法包括湿法抹补、湿法喷补以及半干法喷补等，但是其修补效果均不够理想。近年来，随着修补技术的发展使得陶瓷焊补技术得以提出，并得到广泛的推广应用，对这一技术展开探究对焦化行业来说有着重要的意义。
1 捣固焦炉热修中陶瓷焊补技术的原理及要求
陶瓷焊补技术的原理可以总结为通过氧-丙烷焊补，即，利用氧-丙烷燃烧过程中产生的超过2 500 ℃的高温,软化耐火材料，同时熔融焊补料，在耐火材料上喷射焊补料，最终完成整个焊接工作[1-2]。焦炉的内衬材料均为耐火材料，符合陶瓷焊补技术的原理与要求，使用这一技术开展捣固焦炉热修能够提高焦炉的安全性以及使用寿命。
具体来说，陶瓷焊补技术对焊料提出的要求主要集中在成分的比重上，其中，SiO2的质量分数应当不低于92%，而Al2O3的质量分数应当超过5%。陶瓷焊补中使用的喷补机，由上料斗、储料罐、蝶形放料阀、分气缸、螺旋布料器、减速箱、电磁调速电机、空气喷射器、喷枪和物料排空管构成。上料斗里有振动筛、下设蝶形放料阀，储料罐里有螺旋布料器至加速腔中，空气喷射器通加速腔有二根喷管，对侧有喷枪输料管路与混料室喷枪前端连通[3]。在焊补过程中焊料通常堆积为2 cm～30 cm的厚度，能够保证对损坏区域进行有效的修补与保护。
2 捣固焦炉热修中陶瓷焊补技术的应用优势
2.1 质量相对较高
陶瓷焊补可以实现焦炉中、上部的焊补，使用焊枪直接喷补，并利用风锤、抹子等完成其他相关操作，但是由于这些设备较为笨重，中、上部的焊补效果并没有下部效果好，中、上部的修补技术仍在研究中。
在修补过程，燃烧所产生的高温能够使破损部位以及修补物发生融化，在此状态下，耐火材料自身的晶体晶格将导入修补物，这使得耐火材料能够得到有效的延伸，从而形成良好的连续结构，最终实现对受损表面的修复。同时，作为基材的耐火材料与焊补料在材质上有着相似之处，在高温的作用下，二者可以融为一体，这在一定程度上能够对基材予以保护，并提升其性能，使其使用寿命得到延长。捣固焦炉修补前、后对照图如图1。
图1 捣固焦炉修补前(左)、后(右)对照图
2.2 耐火层寿命得以延长
陶瓷焊补技术能够有效地延长焦炉耐火层的寿命，利用这一技术进行修补不需对耐火层予以冷却或加热处理，因此，耐火材料不会在修补或使用的过程中产生较大的温度应力，所以其结构不会受损，在修补后可以正常投入使用，同时，耐火材料与焊补料融为一体，可以起到较好的保护作用，从而延长材料寿命。
2.3 材料消耗量少
应用湿法抹补技术等技术进行修补，需要应用到泥浆等材料，且泥浆量难以得到较好的把控，在修补中极有可能出现材料浪费等情况，增加修补工作的成本，且容易发生再破裂的情况，影响焦炉的有效使用。而陶瓷焊补技术则可以避免这些问题的发生，耐火材料随喷焊料直接附着在炉壁破损处，不会出现浪费等情况，材料消耗量极少，单位耐火材料的利用率可以得到有效的提升。
2.4 修补效果较好
焦炉在使用中的结焦时间相对较短，而其温度较高，火道温度超过1 340 ℃，如果使用湿法抹补或湿法喷补技术进行焊补，则极有可能对炭化室墙造成极大的伤害；同时，如果焦炉内存在较多的直裂缝，应用湿法抹补则很有可能导致墙面挂泥浆等情况的发生，影响后期的生产工作。而陶瓷焊补技术则可以有效地解决这些问题，修补结束后，室墙能够保持光滑、平整的状态，无论炉墙破损有多严重或是出现了变形等情况，都可以利用该技术进行修补，且墙面不会有较大的损失，也不易出现再破裂的情况，陶瓷焊补技术能够使推焦阻力降低，继而减少推焦电流。
2.5 经济效益好
该技术可以在不停炉甚至完全不影响生产的情况下进行，大大地降低了维修成本。可避免停炉冷修造成对炉体结构的进一步损害，并且降低了经济损失。实现了不停炉热修护，修护后可立即投入生产，有效地提高用户的生产效率,减少了经济损失。
3 捣固焦炉热修中陶瓷焊补技术的应用方法
3.1 前期准备
在陶瓷焊补开展以前，工作人员应当做好前期准备工作，保证炉墙表面附着的石墨能够完全烧干，避免降低焊补质量。在清除石墨时，可采取烧空炉法，工作人员应制定详细的出炉与焊补计划，然后严格按照计划要求开展工作。烧空炉法包括3个步骤：首先，将需要修补的捣固焦炉进行推焦处理，保证炉内被完全清空；其次，要将炉号对应的上升管打开，同时将翻板关闭，此时石墨会与氧气发生反应，充分燃烧，这样就可以将炉内的石墨完全清除；最后，如果发现燃烧结束后焊补处仍存在石墨，那么此时可以利用石墨清除装置对墙面予以全面清理；然后，将焊补位置用耐火纤维毯分段封住，以便于分块进行焊补，避免因室温降低影响焊补效果。用于封住焊补侧的耐火纤维毯应当满足以下参数要求，第一，其厚度应当达到25 mm，耐火温度应当达到1 260 ℃，以免散失热量，并提高焊补的安全性；第二，容重应当为(128±19.2)kg/m3，抗拉强度应当不低于60 kPa，线收缩应当不超过4%，0.25 mm以上的渣球含量应当不超过12%；第三，耐火纤维毯中SiO2与Al2O3的质量分数应当不低于99.5%，Al2O3的质量分数应当不低于44%。
3.2 焊补操作
首先，应当在料仓中加入焊补料，然后，在压缩空气的作用下均匀下料，并将料盘中的焊补料压入到焊枪设备中，在整个过程中，氧气为其反应介质，当粉料与氧气融合到一起后，利用焊枪将其喷出，实施焊补。反应的发生条件有2个，一是下料的流量为40 m3/h～60 m3/h，二是压力应当保持在0.4 MPa～0.6 MPa。在焊补中，焊枪应当距离墙面10 cm～15 cm，且移动速度不宜过快，要保证焊补料能够在高温的作用下软化或融化，避免出现局部高温等情况。
3.3 调整热工制度
焊补操作应当在热态下展开，以保证焊补料能够软化或融化，牢固贴合在墙壁上。与标准温度相比，在焊补过程中热工制度应当满足以下要求：第一，空炉烧石墨时标准直行温度可调范围为0 ℃～20 ℃、炉头温度可调范围在1 100 ℃以上、相邻炉号可调温度为0 ℃～20 ℃；第二，焊补期间标准直行温度可调范围为-50 ℃～0 ℃、炉头温度可调范围在1 000 ℃以上、相邻炉号可调温度为-20 ℃～0 ℃；第三，在装煤作业中标准直行温度可调范围为0 ℃～10 ℃、炉头温度可调范围在1 100 ℃以上、相邻炉号可调温度为-10 ℃～10 ℃。
4 结语
陶瓷焊补技术即氧-丙烷焊补，应用这一技术对捣固焦炉进行热修能够提高焦炉在运行中的安全性，并延长其使用寿命。在修补的过程中，该技术不会对墙面造成较大的损害，且对材料的消耗量相对较少，因此应用陶瓷焊补技术热修捣固焦炉是可行的。在修补的过程中，工作人员应当做好全面的前期准备工作，然后严格按照操作规范与流程，并对热工制度展开必要的调整。
[1] 杨庆峰,曹银平,程乐意.陶瓷焊补技术在焦炉维修中的应用[J].燃料与化工，2013,44(2):30-31.
[2] 徐廷万.利用陶瓷焊补技术维修捣固焦炉[J].工业炉，2013,35(6):50-51.
[3] 倪升起.陶瓷焊补技术在宝钢焦炉上的应用[J].中国冶金，2016,26(11):41-43.
Application of ceramic welding technology in thermal repair of tamping coke oven
YANG Yang
(Shanxi Xishan Coal Gasification Co., Ltd., Taiyuan Shanxi 030205, China)
With the development of social economy, metallurgical coking industry has a broad development space. More and more technology, equipment and materials are applied to the production practice. In recent years, tamping coke oven gradually replace the top charging coke oven, which is widely used in coking production, not only improves the production efficiency of the enterprise, but also realizes the conservation of energy resources. With working time increasing, tamping coke inevitably become damaged. In order to ensure the smooth production practice, it is necessary to repair tamping coke oven. Practice proves that ceramic welding technology is a good method to repair the heat. The principle and basic requirements of this technology are analyzed, and the advantages of applying it in thermal repair of tamping coke oven are discussed. Finally, the concrete application method of this technology in thermal repair is put forward.
thermal repair of tamping coke oven; ceramic welding repair technology; application method
2017-04-21
杨 阳，男，1987年出生，2012年毕业于延安大学化工学院化学工程与工艺专业，本科，助理工程师。研究方向：煤化工。
10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.04.33
TQ522.15
A
1004-7050(2017)04-0095-03
生产与应用
