7.5. Технология проведения ремонтов коксовых печей

Анализ состояния печного фонда коксохимической промышленности и темпов его обновления показывает, что в перспективе до 2010 года в эксплуатации останется значительное число старых коксовых батарей. Так, по данным на начало 2000 г. число батарей со сроком службы более 20 лет составило 55.0 %, из них половина эксплуатировалась свыше 30 лет. Печной фонд насчитывал 400 неработающих печных камер коксования, 750 загружаемых на 60 - 70 % масс, и 400 несерийных, то есть эксплуатирующихся по индивидуальному графику.

Ремонтная служба и ее организация имеют своей целью обеспечить безаварийную работу коксовых печей в течение нормативного срока службы. Ремонты кладки коксовых печей можно условно подразделить на два основных вида: профилактические и капитальные, притом первые являются основными, важнейшая задача которых предотвратить появление преждевременных разрушений быстроизнашиваемых элементов кладки.

К капитальным ремонтам кладки коксовых печей относятся: перекладка отопительных простенков на различную глубину, включая газораспределительную зону; полная перекладка отопительных простенков; ремонт стен регенераторов на различную глубину; замена насадки регенераторов; перекладка участков стен камер, имеющих раковины. Во многих случаях проведение капитальных ремонтов кладки сочетается с заменой или ремонтом армирующего и другого оборудования, что значительно усложняет организацию ремонтов и их проведение.

Одним из основных эффективных способов поддержания коксовых батарей в рабочем состоянии являются профилактические ремонты кладки, позволяющие значительно удлинить срок их службы и обеспечить устойчивый объем производства кокса. Необходимость в профилактических ремонтах кладки на отдельных коксовых батареях возникает уже через 4 - 5 лет, а на батареях со сроком службы более 10 лет они должны проводиться везде без исключения.

До настоящего времени основным видом профилактических горячих ремонтов кладки коксовых печей является торкретирование поверхности кладки печей огнеупорной массой специального состава. Торкретированием называется нанесение на поверхность кладки коксовых печей под действием сжатого воздуха, горючих газов или струи воды тонкодисперсного материала (торкрет-массы). Торкретирование осуществляется с помощью цемент-пушки или торкрет-аппарата. Эти аппараты применяются и для ремонтов кладки металлургических печей. В течение длительного времени на коксохимических заводах торкретирование осуществлялось с помощью цемент-пушек, ошибочно называемых торкрет-аппаратами, несмотря на то, что у них при некоторых общих моментах работы есть и принципиальные различия. Общим для всех цемент-пушек и торкрет-аппаратов является то, что образуемая под давлением смесь компонентов торкрет-массы через специальный распылитель, называемый торкрет-ружьем, разбрызгивается на поверхности ремонтируемого участка. Цемент-пушка применяется для нанесения кремнеземистого порошка и водного раствора жидкого стекла или ортофосфорной кислоты. Обычно цемент-пушки устанавливаются стационарно под перекрытием между батарейной площадью или под угольной башней. От цемент-пушки под перекрытием обслуживающих площадок с коксовой и машинной сторон батареи прокладываются трубопроводы, по которым с помощью сжатого воздуха к месту производимого ремонта печей транспортируется торкрет-масса в виде сухого порошка. По второму трубопроводу подастся водный раствор.

Торкрет-масса наносится на ремонтируемое место кладки распылителем, имеющим два рукава, по одному из которых подается сухой порошок, а по другому водный раствор. Рукава распылителя присоединяются к соответствующим трубопроводам через специальные лючки, предусматриваемые специально для этой цели в перекрытии обслуживающих площадок.

Новая технология горячих ремонтов кладки коксовых печей представлена группой термокерамических методов. В настоящее время применяется три основных группы новых методов ре­монта - факельное торкретирование; метод керамической сварки в струе кислорода: "Союз", "Фос-бель". "Фамосервис"; метод ремонта с помощью экзотермических торкрет-масс. Эти способы отличаются, прежде всего, средствами получения тепловой энергии, необходимой для расплавления ремонтного материала. Факельное торкретирование заключается в подаче огнеупорного порошка через факел сгорающего в кислороде органического топлива (например, пропан-бутановая смесь). Особенностью способа в применении к ремонтам коксовых печей является необходимость создания короткого и мощного факела, с тем, чтобы на отрезке "пробега" огнеупорных частиц, равном 200 - 300 мм, обеспечить степень оплавления материала, достаточную для образования плотного монолитного покрытия. Порошковая торкрет-масса состоит, как правило, из оксидов кремния, алюминия и других материалов.

При керамической сварке тепловую энергию получают при сгорании в струе кислорода металлических порошков, например, алюминия, кремния и др. Торкрет-массу, содержащую такой топливный компонент и огнеупорный материал как, например, тонкоизмельченный оксид кремния, подают в среде кислорода на нагретую до 800 – 1000°С (не менее) кладку. Большое количество тепла, выделяющегося при сгорании металлов в кислороде, расходуется на расплавление огнеупорных компонентов торкрет-массы. Высокая температура кладки обуславливается необходимостью инициирования и поддержания горения. Метод ремонта с помощью экзотермических торкрет-масс состоит в нанесении на горячую кладку печи водной суспензии или сухих порошков, включающих термическую смесь, то есть алюминий или кремний и оксиды металлов, например, железа, кобальта, никеля, марганца, огнеупорный порошок. Нагреваясь от кладки, алюминий (кремний) вступает в химическую реакцию с твердыми оксидами. Выделяющаяся при этом тепловая энергия расходуется на расплавление материала и формирование на дефектах защитной огнеупорной наплавки. Способ не нуждается в использовании традиционных энергоносителей - топливного газа или кислорода, так как процесс теплогенерации происходит в твердой фазе. Есть способы, комбинирующие факельное торкретирование и экзотермические добавки.

Технология ремонта кладки печных камер при любом способе торкретирования включает обязательную подготовку поврежденного участка, нанесение торкрет-покрытия и его термообработку. До нанесения торкрет-массы ремонтируемое место должно быть очищено и обезграфичено. Торкрет-масса наносится послойно тонкими слоями не более 5 - 6 мм. После нанесения торкрет-массы ее заглаживают стальной лопаткой. Каждый новый слой должен наносится только после нагрева предыдущего слоя докрасна. При заделке больших раковин необходимо совмещать торкретирование с подмазкой вручную.

Профилактические подмазки и торкретирование дефектов кладки коксовых камер должны осуществляться во время обработки печей до выдачи, и после выдачи кокса перед установкой дверей. Наряду с систематической обработкой кладки стен камеры вслед за выдачей кокса по графику получили распространение способы горячих ремонтов кладки торкретированием в сочетании с подмазкой огнеупорными замазками разных составов, до выдачи кокса из печи ("на кокс"). В этом случае печь не выводится из серии. При загрузке шихтой она недогружается с коксовой стороны для того, чтобы был обнажен дефект кладки. За два-три часа до выдачи печи по графику она отключается от газосборника, открываются крышки стояков, отводится дверь с коксовой стороны и осуществляется обработка дефектов кладки. При таком способе организации ремонтов время ремонта не ограничивается пятью - десятью минутами, как при торкретировании вслед за выдачей кокса по графику. Качеству ремонта способствует также то, что графит, отложившийся в зоне дефекта, лучше выгорает, что способствует улучшению контакта торкрет-массы и подмазок с кладкой.

На некоторых заводах в практику ремонтов вводится способ обнажения дефекта кладки в зоне крайних вертикалов машинной стороны путем поджатия коксового пирога штангой коксовыталкивателя при закрытой двери с коксовой стороны. За два-три часа до выдачи кокса из этой печи по графику печь отключается от газосборника, отводится дверь с машинной стороны и поджатие кокса производится на глубину 1.0- 1.5 м. После ремонта поврежденных участков в зоне крайних вертикалов дверь закрывается и печь подключается к газосборнику до выдачи ее по установленному графику.

При текущем ремонте печи установка двери может быть задержана не более чем на 10 мин. Крупные ремонты, требующие затраты времени более 10 мин, следует проводить по отдельному графику. При этом допускается предварительная подготовка печи к ремонту за 10 мин до срока выдачи по графику, либо вывод печи из серии. Объем ремонтов торкретированием должен возрастать по мере увеличения срока службы и износа печей.

На коксовых батареях со сроком службы до 20 - 25 лет должны постоянно работать не менее одного торкрет-аппарата на две батареи; на коксовых батареях со сроком службы более 20 - 25 лет - не менее одного торкрет-аппарата на каждой батарее. На каждом торкрет-аппарате должно быть занято звено огнеупорщиков из трех человек. В соответствии с достигнутым опытом новая технология торкретирования должна обеспечить срок службы торкрет-массы на кладке не менее года. На относительно новых коксовых батареях применяют вдувание сухого огнеупорного порошка в камеры.

Наиболее распространенным видом капитальных ремонтов кладки коксовых печей является частичная или полная перекладка отопительных простенков. Выбор метода ремонта диктуется, прежде всего, сроками проведения, условиями эксплуатации и временем года.

Как показала практика, оптимальным является ремонт группами по шесть отопительных простенков с полным охлаждением кладки, ремонтом и заменой насадки регенераторов, анкеража, газоотводящей и газоподводящеи арматуры. Меньшее число ремонтируемых простенков в группе связано с увеличением сроков ремонта, большее - с трудностями по обеспечению работ огнеупорами в условиях действующего производства и проводимой реконструкцией, и с необходимостью отопления зоны ремонта в зимнее время. Групповой ремонт отопительных простенков коксовой батареи проводится без остановки всей батареи, поэтому движение углезагрузочного вагона по верху батареи обеспечивается установкой специального "пакета" - подборок в зоне ремонта. При разогреве отремонтированного участка способом теплопередачи качество и сохранность кладки после ремонта обеспечивается разогревом первых от контрфорса крайних отремонтированных простенков по специальному двадцатисуточному графику. Следующие отремонтированные простенки разогреваются теплопередачей от введенных в эксплуатацию печей в сторону ремонтируемого участка. Коксовые печи, расположенные по сторонам ремонтируемых участков, эксплуатируются по специальным графикам в режиме "буферных" и "полубуферных" печей, то есть печей, период коксования которых установлен значительно больше проектного, загрузка и выдача проводятся по особому графику. Соответственно устанавливаются особые температурный и гидравлический режимы для "буферных" и "полубуферных" печей. Существует также способ разогрева отремонтированных печей с помощью временных навесных топок.