Стратегии огнеупорного ремонта для продления срока службы батарей

Сочетание стратегий профилактического обслуживания и ремонтных работ, вместе с контролем состояния, восстанавливает эксплуатационные и экологические характеристики коксовых батарей и ведет к продлению срока службы.

Чтобы максимально продлить срок службы коксовых батарей и увеличить производительность, необходим стратегический подход к выбору методов ремонта. На ряде комплексных металлургических заводов группы опытных операторов, инженеров и специально обученных технологов по огнеупорам определили профилактическое обслуживание (ПО) и методы ремонта (МР), как две основные стратегии для увеличения срока службы батарей. Цель этих стратегий состоит не только в восстановлении огнеупорной кладки, но и в восстановлении эксплуатационных, термодинамических и экологических характеристик.

Стратегия профилактического обслуживания осуществляет ремонт, который исключает или задерживает капитальные затраты на новые батареи или значительное восстановление, и проводится за минимальное время простоя производства. А стратегия ремонта включает в себя полную или частичную реконструкцию огнеупорной кладки, что требует значительных капитальных затрат и длительного простоя батарей.

Выбор, какую стратегию использовать и какой метод подходит имеет существенное значение для достижения цели - продления срока службы батарей. Кроме этого для продления срока службы любой батареи необходимо рассмотреть каждый аспект работы батареи, такие операции как нагрев и напряжение в сочетании с огнеупорной стратегией.

Данная статья посвящена методам ремонта огнеупорной кладки в соответствии с профилактическим ремонтом и корректирующим ремонтом для продления службы батарей.

Профилактическое обслуживание

Без постоянного профилактического обслуживания, в частности такого которое включает мониторинг состояния как основной элемент, износ батарей ускорится. Без этого ремонты являются недостаточно целенаправленными, приурочены полному выводу установки из работы, увеличивает вероятность экстенсивного ремонта и в конечном счете цель продления ресурса батарей не достигается. Профилактическое обслуживание является наиболее «бескровным» вариантом, приносящим быстрое улучшении состояния печи, дымовых выбросов, конструктивной устойчивости, а также способствует контролю нагрева. Наиболее важные процессы будут рассмотрены теперь.

Торкретирование.

Рисунок 1. – Коксовая батарея

Чтобы осуществить эффективный ремонт торкретированием очень важно чтобы работы выполняли опытные операторы для обеспечения минимального содержания воды чтобы минимизировать подвергание огнеупорных силикатных стенок тепловому удару и растрескиванию. Выполнение торкретирования отличается в зависимости от эксплуатационных условий. Например,срок службы батареи Simon Carves No.3 после ремонта составлял оптимистически 6-8 месяцев для коксовой стороны и 10-12 месяцев для машинной стороны.

Керамическая наплавка.

Ремонт наплавкой считается наиболее эффективным профилактическим обслуживанием стенок коксовой стороны, особенно для коксовых боковых проемов, глубоких трещин печей, поднутрения стенок и трещин сводов(рис.2). Печь необходимо выводить на более длительный период времени, чем при торкретировании, что может не удовлетворять потребностям производительности или экологическим требованиям. Благодаря высокотемпературному сращиванию материала стенок и огнеупрного материала в некоторой степени опытным операторм может быть восстановлена конструктивная целостность стенок. Ремонт наборных панелей при помощи силикатного наплавочного кирпича Fosbel zero expansion brick (ZEB) и наплавочной облицовки обеспечивает быструю и эффективную заделку пор при присоединении наплавки к существующим стенкам.

Рисунок 2. – Керамическая наплавка

Напыление печей.

Напыление- это процесс используемый для заделки волосных трещин в обмуровке камер коксовых печей. Оно не обеспечивает самого по себе долговременного продления срока службы, а просто позволяет вернуть в эксплуатацию печи, которые выведены из эксплуатации с утраченной углеродистой кладкой, без выброса дымовых газов при первых нескольких загрузках. Оно выполняется регулярно на ряде батарей по всему миру, в результате чего сроки поддержания низкого уровня выброса газов очень позитивны, особенно после того, как печь была выведена из эксплуатации для наплавки или торкретирования.

Датчики нагрузки измеряют скорость подачи для поддержки уровня содержания напыливаемого вещества в воздухе чтобы позволить увеличить время пребывания частиц в печи (рис. 3). Давление в печи отражает состояние кладки, и до и после напыливания регистрируются чтобы установить тенденцию развития заделки стенок. Зависимость спада давления в печи от времени также регистрируется. Надлежащий контроль над процессом напыления необходим чтобы гарантировать что регенераторы не засорены из-за утечки напыливаемого вещества через стены.

Рисунок 3. – Прибор для нанесения наплавки

Заливка настила.

Заливка настила- это процесс, используемый для выравнивания настила печей; она выполняется редко, по необходимости. Это совпадает с тем, когда в настиле печи за рамой у порога образуются раковины, и когда может увеличиться количество связывающих компонентов в этой печи. Правильная заливка настила- это трудоемкий процесс, при котором должно быть обеспечено спекание.

Дальнейшее развитие привело к наплавке настилов с успешными результатами. Предпочтительным методом ремонта настилов печей является горячий ремонт кладки, батареи Wilputte, в частности, могут быть отремонтированы таким способом, так как настил печи располагается между стенками. Успешная перекладка выполнена на ряде коксовых батарей от коксовой стороны до машинной.

Суспендирование и гильзование изложницы.

Изложницы суспендируются для заделки трещин между регенераторами и колосниковыми решетками используя огнеупоры на основе глины с небольшим количеством флюса. Тщательный контроль над количеством материалов необходим для предотвращения засорения колосниковых решеток, а проверка изложницы(рис.4) может быть выполнена специальным высокотемпературным эндоскопом. Дополнительно изложницы гильзуются трубками из нержавеющей стали(253МА) чтобы свести к минимуму протечки газов в регенераторы и колосниковые решетки через трещины в кладке. Изложницы предварительно просверливаются на высоту соответсвующую высоте батареи.

Рисунок 4. – Инспекция топки

Корректирующий ремонт.

Эти методы в основном требуют внедрения и оказывают значительное влияние на производительность печей. Основными задействованными процессами являются: ремонт стенок по всей толщине, восстановление дымоходов, заделка панелей, обновление регенераторов и выстилка сводов. Эти ремонтные работы восстанавливают структурную целостность огнеупорной кладки и восстанавливают надлежащий нагрев после очистки, реконструкцию топки и колосниковых решеток. Объем таких ремонтных работ может быть значительным включая отдельные стенки, замену всех стенок и обновление наплавленного слоя. Как правило, руководство коксовых заводов настаивает на том, чтобы эти работы на смежных печах выполнялись при установленных температурах, так как успех любых ремонтных работ возможен при условии что смежная огнеупорная кладка не будет повреждена из-за охлаждения. Трудность с установкой обычных огнеупорных материалов состоит в термическом ударе и невозможности контролировать уровень нагрева кирпича, особенно в горизонтальных батареях. Как результат, для ремонта днища сейчас используется MICOWALL- запатентированный проект, наплавочный огнеупор ZEB вместе с меньшими формами(рис.5). Это уменьшает простой и используется более 14 лет при восстановлении паналей с хорошими рабочими характеристиками.

Рисунок 5. – Кладка MICOWALL

MICOWALL(Modular Interlocking Coke Oven Wall) воздуховоды в торцервых стенках. Акцент делается на поддерживании температуры подогрева смежных камер более 1000С и конечную температуру ремонтируемой стенки более 750С. Это достигается с помощью:

1. Добавочный подогрев(LPG) чтобы поддерживать огнеупор в основании и и выступы регенератора под температурой через топочные трубки, расположенные в регенераторах(рис.6)
2. Сильная изоляция стенок керамическим волокном.
3. Внимательное наблюдение и немедленное реагирование на изменение температур в ремонтируемой зоне, использование видеонаблюдения за стенками, газовыми стояками и колосниковыми решетками чтобы удостовериться что все засоры удалены и подогрев может быть возобновлен.

Рисунок 6. – Дополнительный нагреватель

Торцевые стенки плотно встроены в печь без надобности сложных расчетов на расширение. Нет запаса для расширения между старой и новой кладкой т.к. нулевай характеристика расширения в соединении с существующей кладкой имеет очень малое дифференционное движение. Все ремонты торцевых стенок были успешными при том, что нашему первому ремонту уже более восьми лет и печь еще находится в отличном состоянии.

Использование материалов с нулевым расширением дало возможность ускорить цикл ремонта доведя длительность ремонта обмуровки до 24 часов. Например, дизайн MICOWALL снижает количество форм на полной печи Wilputte со 180 до лишь 12-ти. Эти формы очень удобны в обращении и безопаснее в установке из-за их сниженного веса по сравнению с обычными методами. Изначальная структурная и термодинамическая целостность стенок также поддерижвается особым способом соединения особенно необходимого в горизонтальных трубах.

Свод печи обычно остается на месте с восстановлением MICOWALL хотя своды стен с контрофорсами обычно требуют разборки из-за плохого из состояния. Требуется дополнительный проект для механизма поддержки свода Концепция разработанная Fosbel использует пружинный механизм для компенсации вибраций от движения механизмов при поддержке свода. Приделываются уникальные кронштейны для обеспечения дополнительной поддержки блоков свода печи(рис.7).

Рисунок 7. –Механизм поддержки свода

Для восстановления термодинамических характеристик печи колосниковые решетки проверяются с помощью специального видео устройства(рис.8). Это устройство позволяет проверить участки, которые другими способами проверить невозможно для проверки засорения. Устройство представляет собой гибкий охлаждаемый водой шланг с полостями из нержавеющей стали. (рис.9) и используется для контроля процесса ремонта шахт, регенраторов и печей.

Рисунок 8. – Контроль качества

Рисунок 9. – Зонд для инспекции трудно доступных участков коксовой печи

Fosbel проводит исследования для создания зонда, который сможет работать при еще более высоких температурах для контроля состояния стенок через газовые наконечники.

Ремонт регенераторов.

Перед любым ремонтом сетнок очень важно обеспечить хороший подогрев стенки, так что выполняются программа восстановления насадок печи, видео инспекция дымоходов(рис.10) и ремонт стенок камеры и кронштейнов. Это совмещается с гильзованием для восстановления восходящих трубок и включает переуплотнение коксовой и машинной частей камер регенераторов в батареях Wilputte и до четырех трубок на батареях Otto Simon Carves (последнее на 90% решает проблему поврежденных или загрязненных окон). Цель- поддержание регенераторов, кронштейнов и настилов в горячем состоянии(750 С) изоляцией(рис.11) и/или добавочным нагревом.

Рисунок 10. – Инспекция колосниковой решетки

Рисунок 11. – Изоляция генератора

Резюме.

Продление срока службы батареи может быть достигнуто с помощью профилактического и корректирующего ремонта. Необходимо найти баланс между продуктивностью печи и сохранностью огнеупорной кладки, когда проверка состояния позволяет нацелить ремонт используя имеющиеся стратегии исходя из их достоинств.

Совместная работа квалифицированных групп, включая поставщиков, позволяет с успехом продлить срок службы батареи. Защита батареи от разрушения всегда должна быть основной задачей. Стратегия должна включать все аспекты, такие как эксплуатация, укрепление батареи, подвижные механизмы, техника установки, выбор материалов кладки и защита существующего огнеупорного покрытия.

Первые шаги к продлению срока службы батареи- это принятие профилактической системы обслуживания, планирование бюджета и совмещение этих задач.

Дэвид Гилрой, генеральный директор Fosbel Asia Pasific, Килабен Бэй, Новый Южный Уэльс, Автралия.