一种焦炉碳化室底部快速修补方法与流程
本发明属于冶金炼焦技术领域，涉及一种焦炉碳化室底部快速修补方法。
背景技术：
参见图1和图2，焦炉生产过程中，煤在碳化室中干馏变成焦炭1，待焦炭1成熟后通过推焦车推出碳化室，经拦焦车导焦后落入焦罐车中送干熄焦进行熄焦作业。在推焦过程中推焦杆3与焦饼接触为焦饼的移动提供动力，焦饼也受到来自碳化室底部及炉墙的摩擦阻力，根据力的相互作业原理，碳化室底部砖也受到焦饼施加的摩擦力作用；并且随着推焦杆3的深入，推焦杆3上的靴板4与碳化室底部开始接触，移动过程中碳化室底部受到靴板4的震动摩擦作用，会加速炭化室9底部砖的损坏。碳化室底部砖保持完整、齐平对减小推焦阻力、减少难推焦事故有很大帮助，所以对于碳化室底部破损部位的修补就显得尤为重要。
碳化室底部的维修主要采用的是热修补技术，将碳化室温度降低至500℃以下，炉墙用保温材料包裹后，人工穿隔热服进入炭化室9内部进行修补，传统的热修补技术关键在于对炉温的控制，首先，必须满足有足够的低温供工人进入碳化室进行维修，工人每次的作业时间严格控制在20min以内，必须要强制休息。其次，随着温度的降低，硅砖2会发生一系列晶格转化，特别是在870℃左右会发生α-石英和α-磷石英之间的晶格重建型转变，转变过程中会破坏sio2原有的变体结构，包括键性、配位数及堆积方式等，此时sio2的体积效应也达到最大值，体积的变化使炉墙砖变的结构疏松，影响炉墙的严密性，从而会带来一系列严重的生产问题。同时，焦炉的准点推焦对生产的稳定顺行和焦炉的热工制度有重要的意义，常规的热修补技术，保持维修炉号空炉，温度从1250℃降低至500℃以下，需要经过1350~950℃、950~700℃、700~500℃、500~300℃四个阶段将近一个星期的时间，升温过程也需要一个星期的时间，这期间相邻炉号停止出焦，温度也要有所降低，并且保持闷炉不允许出焦。这段时间还不包括给墙面贴隔热材料和维修的时间，焦炉长时间维持低温停产状态不仅严重影响生产，还会对焦炉造成非常大的损害，缩短焦炉的使用寿命。
炭化室9底部的维修主要采用的是热修补技术，将受损炉号温度降低至500℃以下，就可以由人工进入炭化室9进行维修。炭化室9温度的降低幅度和速度对焦炉硅砖2的晶格结构影响很大，所以必须严格控制降温速率，长时间的降温和升温过程对焦炉炉体结构造成多方面的影响。
现有炭化室9底部维修技术及步骤：
一、空炉号6、焖炉号设置：修理号5相邻的的两炭化室9设为第一缓冲炉号，即空炉号6，保持空炉状态；与第一缓冲炉号相邻的两炭化室9为焖炉号，保持焖炉状态；
二、炉柱加固处理：机侧和焦侧分别用钢结构件连接修理炉号、空炉号6、焖炉号炉柱，连成一体，并将以上炉号的炉钩、炉门框保护板加固；
三、修理区域立火道温度控制：
1、将修理炉号、空炉号6及焖炉号两侧燃烧室8置换成焦炉煤气加热，逐渐减少焦炉煤气流量进行降温；
2、降温阶段温度控制：
第一天：修理号5相邻两燃烧室81至32火道温度由1250℃降至950℃；
第二天：修理号5相邻两燃烧室81至32火道温度由950℃降至700℃；修理号5相隔最近的两燃烧室8温度降至700℃至800℃之间焖炉；焖炉号相邻两燃烧室8机焦侧温度降至1150℃/1200℃延长结焦时间；
第三天：修理号5相邻两燃烧1至16火道温度保持700℃至750℃之间；17至32火道温度由700℃降500℃，且停止煤气加热；
第四天：修理号5相邻两燃烧室81至16火道温度保持在700℃至750℃之间，17至32火道温度由500℃降至350℃；
3、修理炉号强制降温，摘开修理炉炉门进行降温检查和处理焦方立火道燃烧状况；
四、炭化室9保温区、修理区设置：机焦侧分设保温区和修理区，摘开炉门半小时后从三道装煤孔10下设双层石棉隔热帘子，再约3小时在16与17火道隔墙处砌筑不高于2m的隔热挡墙；关闭机方炉门，在焦侧墙面2m高位置安装对拉螺栓，螺栓两端贴保温板，间距约600～800mm之间，在螺栓上部放置事先制作好的保温板；在焦侧炉门2m以上部分挂一道石棉帘子，防止焦方上部墙面温度过低；修理期间，修理区一侧火道温度控制在350℃至400℃，保温区一侧火道温度控制在700℃至750℃；
五、炭化室9底部砖修复
1、修复温度较低的修理区段:将修理段碳化室底部砖清扫干净，检查底部砖损坏情况，修复材料采用高铝砖代替硅砖2，用加磷酸的粘土火泥代替硅火泥恢复损坏的炭化室9底部砖、每块高铝砖之间工去除2mm左右的膨胀余量，矫正摩板及炉门框；
2、修复保温区段，先对保温区进行降温，当温度降至350℃~400℃后，然后采用上述同样方法修复另一段；
3、机焦侧炭化室9底部砖修复完成后，拆除挡墙等隔热设施；碳化室底部清理干净，再次检查确认墙面修复情况；
六、炭化室9升温处理：
1.修理好炭化室9底部后，将炉门关好依靠相邻炭化室9传热缓慢升温；
2.待火道温度升至650℃以上时恢复焦炉煤气加热；
3.火道温度升至950℃以上时，置换成高炉煤气加热，火道温度达到装煤温度要求后可实施装煤，闷炉号7推焦。
现有技术焦炉炭化室9底部修补方法存在如下主要缺陷：由于人员在炭化室9内作业时环境温度过高，作业一定时间必须强制休息或换人，造成检修时间长、效率低、危险系数高。
技术实现要素：
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种焦炉碳化室底部快速修补方法，它能够避免现有技术焦炉炭化室底部修补方法的缺陷，提高炭化室底部修补工作的效率，缩短炭化室底部修补时间，同时也避免了因人员进入高温炭化室带来的安全隐患问题，尽量使焦炉炭化室底部修补工作对生产的影响降至最低。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种焦炉碳化室底部快速修补方法，其修补步骤是：
一、工具及材料的准备：
1、根据炭化室底部损坏区域面积大小及所在位置，制作出适宜工具；
2、同时准备修补用高铝砖，所述修补用高铝砖为炭化室底部砖，此砖无需进行预热即可使用，尺寸规格依据炭化室底部砖型而定；
3、配制特殊配比的修补泥料待用，所述修补泥料采用高温粘结剂喷补料、颗粒砖渣按一定配比配制成可流动泥料；
二、焖炉号设置：
1、将带修补炭化室设为修理号，保持空炉状态；
2、将修理号相邻的的两炭化室设为缓冲炉号，即闷炉号，保持闷炉状态；
三、修理区域立火道温度控制：
1、调节修理号两侧燃烧室温度，维持闷炉号正常加热状态所需温度；
2、修理炉号摘炉门修补时，靠近修理位置一侧炉温会有所降低，而未修理侧温度会相应升高，需要适当调整两边燃烧室温度维持在标准温度±20℃范围内，使炭化室温度保持均匀；
四、炭化室底部砖修复
1、首先对炭化室底部进行清理，用压缩空气将修理位置处碳化室底部砖表面吹扫干净，检查底部砖损坏情况；
2、用炭化室底部推砖、耙砖工具将松动损坏炭化室底部砖勾起耙出炭化室，用炭化室底部清理工具将底部细小碎块铲出，凹凸不平整的地方进行铲平处理，直至待修补部位平整光滑即可。
3、再次对平整后的炭化室底部进行清理，用压缩空气吹扫的方式将修理部位处吹扫干净，便于后续放砖修补；
4、将加工好的高铝砖按照型号要求先后一块一块，用专用推砖工具送入炭化室内待修补部位，排列从里内至外，并用炭化室底部砖调整工具对摆放的高铝砖的间距进行适当调整。放最后一块砖，可能会由于前面砖缝的摆放出现一定偏差，造成尺寸不对，这时就需要我们对尺寸进行适当加工。修复材料采用高铝砖代替硅砖，用加磷酸的粘土火泥代替硅火泥恢复损坏的炭化室底部砖。
5、底部砖摆放完毕，用炭化室底部砖灌浆工具对摆放砖的砖缝位置进行灌浆处理，灌浆时要注意砖缝内泥浆要饱满均匀，用耙砖工具在最终的炭化室底部砖上部来回平整几次，目的将多余泥浆抹平或刮出。
五、炭化室保温处理：
1、炭化室底部砖修复完成后，再次将碳化室底部清理干净，并检查确认底部修复情况，确定无误后迅速关上炉门进行保温30min，将泥浆烤干及将高铝砖预热到规定温度；
2、底部砖预热完成，火道温度达到装煤温度要求后可实施装煤，闷炉号推焦。
至此，炭化室底部维修工作就全部完成了。以后在发现有炭化室底部砖出现碎裂或脱落时，都需要按上述步骤进行炭化室底部的维修。
所述适宜工具包括不同手柄长度的耙砖、推砖工具、不同手柄长度的炭化室底部清理工具、不同手柄长度尺寸的炭化室底部砖调整工具及不同手柄长度尺寸的炭化室底部砖灌浆工具。
为了便于操作，耙砖、推砖工具可以根据实际情况选用合适尺寸的钢管，截取不同长度作为推砖工具手柄，一端垂直于手柄方向焊接一定尺寸钢板作为耙砖工具，并用支撑条进行加固处理，便于将破损的炭化室底部砖快速清理出炭化室；同时在修补过程中也可以借助此工具将高铝砖快速推入炭化室待修补部位，实现无需人员进入炭化室快速修补的目的。修补过程中由于炭化室温度达到了1000℃以上，修补工具长时间暴露在高温环境中会出现发红变形甚至熔融的情况，为了不影响修补进度，每种尺寸工具制作二条，相互交替使用，避免工具的损坏。
所述炭化室底部清理工具采用和耙砖工具同样型号尺寸的钢管作为清理工具手柄，一端平行于手柄长度方向焊接一定尺寸钢板作为钩铲，用于平整清理炭化室的碎砖，以及在将破损砖清理出炭化室底部后，对底部进行清理和平整；同时也可以在放砖的同时将砖先铲入炭化室，在配合放砖工具将修补砖放入带修补位置，同耙砖、推砖工具一样，每种尺寸制作二条。
所述炭化室底部砖调整工具采用和耙砖工具同样型号尺寸的钢管作为调整工具手柄，一端垂直于钢板方向焊接固定尺寸圆管，在圆管上垂直于手柄90℃方向上等间距再焊接三条圆管作为调整齿，用于在放砖过程中调整砖的方向及在放砖过程中调整炭化室底部转摆放间隙的工具，并用支撑条进行加固每种尺寸制作二条。
所述炭化室底部砖调整工具，采用和耙砖工具同样型号尺寸的钢管作为灌浆工具手柄，一端垂直于手柄方向焊接固定尺寸勺体，用于在放砖过程中向调整好的炭化室底部砖缝处进行灌浆，每种尺寸制作二条。
本发明的积极效果是：1、本工艺在修补过程中无需降低炉温，既减小了因为温度应力变化对焦炉的损害，又节约了降温、升温过程的时间；
2、用自制工具放砖进炭化室，避免人员进入炭化室高温环境作业，既保证了人员安全，也减少了修补人员的工作量，提高修补工作效率；
3、此工艺因无需降低炉温、无需人员进炉修补，常规方法修补半孔炭化室需要三天时间，此工艺只需4~6个小时即可完成，工作效率大大提高。
附图说明
图1是现有焦炉设备及生产过程示意图；
图2是图1的侧视图；
图3是图1的俯视图；
图4是炭化室底部砖推砖、耙砖工具结构示意图；
图5是图4的侧视图；
图6是炭化室底部砖清理工具结构示意图；
图7是图6的侧视图；
图8是炭化室底部砖调整工具结构示意图；
图9是图8的侧视图；
图10是炭化室底部砖灌浆工具结构示意图；
图11是图10的侧视图；
图12炭化室底部砖清理操作示意图；
图13炭化室底部放砖操作示意图；
图14炭化室底部砖位置调整操作示意图；
图15炭化室底部砖灌浆工具操作示意图。
图中：1焦炭、2硅砖、3推焦杆、4靴板、5修理号、6空炉号、7闷炉号、8燃烧室、9炭化室、10装煤孔、11看火孔、12推砖工具手柄、13钢板、14支撑条、15清理工具手柄、16钩铲、17调整工具手柄、18调整齿、19灌浆工具手柄、20勺体、21底部砖清理工具、22待修补部位、23底部砖、25耙砖、推砖工具、26高铝砖、27调整工具、28灌浆工具、29砖缝位置。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
参见示意图，一种焦炉碳化室底部快速修补方法，其修补步骤是：
一、工具及材料的准备：
1、根据炭化室底部损坏区域面积大小及所在位置，制作出适宜工具；
2、同时准备修补用高铝砖，所述修补用高铝砖为炭化室底部砖，此砖无需进行预热即可使用，尺寸规格依据炭化室底部砖型而定；
3、配制特殊配比的修补泥料待用，所述修补泥料采用高温粘结剂喷补料、颗粒砖渣按一定配比配制成可流动泥料；
二、焖炉号设置：
1、将带修补炭化室设为修理号，保持空炉状态；
2、将修理号相邻的的两炭化室设为缓冲炉号，即闷炉号，保持闷炉状态；
三、修理区域立火道温度控制：
1、调节修理号两侧燃烧室温度，维持闷炉号正常加热状态所需温度；
2、修理炉号摘炉门修补时，靠近修理位置一侧炉温会有所降低，而未修理侧温度会相应升高，需要适当调整两边燃烧室温度维持在标准温度±20℃范围内，使炭化室温度保持均匀；
四、炭化室底部砖修复
1、首先对炭化室底部进行清理，用压缩空气将修理位置处碳化室底部砖表面吹扫干净，检查底部砖损坏情况；
2、用炭化室底部推砖、耙砖工具将松动损坏炭化室底部砖勾起耙出炭化室，用炭化室底部清理工具将底部细小碎块铲出，凹凸不平整的地方进行铲平处理，直至待修补部位平整光滑即可。
3、再次对平整后的炭化室底部进行清理，用压缩空气吹扫的方式将修理部位处吹扫干净，便于后续放砖修补；
4、将加工好的高铝砖按照型号要求先后一块一块，用专用推砖工具送入炭化室内待修补部位，排列从里内至外，并用炭化室底部砖调整工具27对摆放的高铝砖的间距进行适当调整。放最后一块砖，可能会由于前面砖缝的摆放出现一定偏差，造成尺寸不对，这时就需要我们对尺寸进行适当加工。修复材料采用高铝砖代替硅砖，用加磷酸的粘土火泥代替硅火泥恢复损坏的炭化室底部砖。
5、底部砖摆放完毕，用炭化室底部砖灌浆工具对摆放砖的砖缝位置29进行灌浆处理，灌浆时要注意砖缝内泥浆要饱满均匀，用耙砖工具在最终的炭化室底部砖上部来回平整几次，目的将多余泥浆抹平或刮出。
五、炭化室保温处理：
1、炭化室底部砖修复完成后，再次将碳化室底部清理干净，并检查确认底部修复情况，确定无误后迅速关上炉门进行保温30min，将泥浆烤干及将高铝砖预热到规定温度；
2、底部砖预热完成，火道温度达到装煤温度要求后可实施装煤，闷炉号推焦。
至此，炭化室底部维修工作就全部完成了。以后在发现有炭化室底部砖出现碎裂或脱落时，都需要按上述步骤进行炭化室底部的维修。
所述适宜工具包括不同手柄长度的耙砖、推砖工具25、不同手柄长度的炭化室底部清理工具、不同手柄长度尺寸的炭化室底部砖调整工具27及不同手柄长度尺寸的炭化室底部砖灌浆工具。
为了便于操作，耙砖、推砖工具25可以根据实际情况选用合适尺寸的钢管，截取不同长度作为推砖工具手柄12，一端垂直于手柄方向焊接一定尺寸钢板13作为耙砖工具，并用支撑条14进行加固处理，便于将破损的炭化室底部砖快速清理出炭化室；同时在修补过程中也可以借助此工具将高铝砖快速推入炭化室待修补部位，实现无需人员进入炭化室快速修补的目的。修补过程中由于炭化室温度达到了1000℃以上，修补工具长时间暴露在高温环境中会出现发红变形甚至熔融的情况，为了不影响修补进度，每种尺寸工具制作二条，相互交替使用，避免工具的损坏。
所述炭化室底部清理工具采用和耙砖工具同样型号尺寸的钢管作为清理工具手柄15，一端平行于手柄长度方向焊接一定尺寸钢板13作为钩铲16，用于平整清理炭化室的碎砖，以及在将破损砖清理出炭化室底部后，对底部进行清理和平整；同时也可以在放砖的同时将砖先铲入炭化室，在配合放砖工具将修补砖放入带修补位置，同耙砖、推砖工具25一样，每种尺寸制作二条。
所述炭化室底部砖调整工具27采用和耙砖工具同样型号尺寸的钢管作为调整工具手柄17，一端垂直于钢板13方向焊接固定尺寸圆管，在圆管上垂直于手柄90℃方向上等间距再焊接三条圆管作为调整齿18，用于在放砖过程中调整砖的方向及在放砖过程中调整炭化室底部转摆放间隙的工具，并用支撑条14进行加固每种尺寸制作二条。
所述炭化室底部砖调整工具27，采用和耙砖工具同样型号尺寸的钢管作为灌浆工具手柄19，一端垂直于手柄方向焊接固定尺寸勺体20，用于在放砖过程中向调整好的炭化室底部砖缝处进行灌浆，每种尺寸制作二条。
实施例1
1、炭化室耙砖、推砖工具25的制作：根据炭化室破损位置的不同，为了便于操作，根据实际情况选用φ10mm钢管，截取10m、6m、4m三种不同长度作为耙砖、推砖工具手柄12，一端垂直于手柄方向焊接焊接100mm×250mm×8mm钢板13做为推板，钢管和钢板13的材质选用一般碳钢即可，为了使工具更加牢固可靠，可在手柄与钢板13焊接处再加焊两条支撑条14。
2、底部砖清理工具21的制作：选用（φ10mm)钢管，截取10m、6m、4m三种不同长度作为清理工具手柄15，前头焊接不规则钢板13做为钩铲16（16），各二条。钢板13的前端略窄，方便平整操作，材质同样选用普通碳钢即可，后部呈尖角状，可以在清理的过程中将破损的炭化室底部砖23钩松动后进行清理。
3、炭化室底部砖调整工具27的制作：选用（φ10mm)钢管，截取10m、6m、4m三种不同长度作为手柄17，一端垂直于手柄方向焊接100mm长φ10mm圆管作为调整齿18基座，在圆管上垂直于手柄90℃方向上等间距再焊接三条50mm调整齿18，用于在放砖过程中调整砖的方向及在放砖过程中调整高铝砖26摆放间隙，为了更加牢固，在手柄与圆管之间加焊支撑条14。
4、炭化室底部砖灌浆工具28的制作：选用（φ10mm)钢管，截取10m、6m、4m三种不同长度作为手柄19，一端垂直于手柄方向焊接勺体20，用于在修补过程中灌浆使用。
相关条件与参数：有一座焦炉，采用焦炉煤气加热，焦炉煤气主管压力保持在5000pa~8000pa之间，正常生产时立火道温度应该控制在1250℃~1300℃之间，并从机侧至焦侧呈均匀上升的趋势。
本专利实施例炭化室底部快速修补步骤是：
一、工具及材料的准备：
1、根据炭化室底部损坏区域面积大小及所在位置，制作出三种长度尺寸的修补工具，每种工具准备两套；
2、同时准备修补用高铝砖，此砖无需进行预热即可使用，尺寸规格依据炭化室底部砖型而定；组织人员加工炭化室底部砖(砖号为4038#)，尺寸规格330*130*85、330*130*75、330*130*65三种型号。
3、配制特殊配比的修补泥料，所述修补泥料采用高温粘结剂喷补料、颗粒砖渣按一定配比配制成可流动泥料，用搅拌机械充分搅拌混匀。
二、焖炉号设置：
1、将带修补炭化室设为修理号，保持空炉状态；
2、将修理号相邻的的两炭化室设为缓冲炉号，即闷炉号，保持闷炉状态；
三、修理区域立火道温度控制：
1、调节修理号两侧燃烧室温度，维持闷炉号正常加热状态所需温度；
2、修理炉号摘炉门修补时，靠近修理位置一侧炉温会有所降低，而未修理侧温度会相应升高，需要适当调整两边燃烧室温度维持在标准温度（机侧1250℃，焦侧1300℃）±20℃范围内，使炭化室温度保持均匀。
四、炭化室底部砖修复
1、首先对炭化室底部进行清理，用压缩空气将修理位置处碳化室底部砖表面吹扫干净，检查底部砖损坏情况；
2、用耙砖、推砖工具25将松动损坏的底部砖23勾起耙出炭化室，用清理工具（21）将底部细小碎块铲出，凹凸不平整的地方进行铲平处理，直至待修补部位平整光滑即可。
3、再次对平整后的炭化室底部进行清理，用压缩空气吹扫的方式将修理部位处吹扫干净，便于后续放砖修补；
4、将加工好的高铝砖26按照型号要求，用耙砖、推砖工具25送入炭化室内待修补部位22，排列从里内至外。放最后一块砖，会由于前面砖缝的摆放出现一定偏差，造成尺寸不对，这时就需要对尺寸进行适当加工。
5、底部砖摆放完毕，用灌浆工具28对摆放砖的砖缝位置29进行灌浆处理，灌浆时要注意砖缝内泥浆要饱满均匀，用耙砖、推砖工具25在最终的炭化室底部砖上部来回平整几次，目的将多余泥浆抹平或刮出。
六、炭化室保温处理：
1、炭化室底部砖修复完成后，再次将碳化室底部清理干净，并检查确认底部修复情况，确定无误后迅速关上炉门进行保温30min，将泥浆烤干及将高铝砖26预热到规定温度；
2、底部砖预热完成，火道温度达到装煤温度要求后可实施装煤，闷炉号推焦。
至此，炭化室底部维修工作就全部完成了。以后在发现有炭化室底部砖出现碎裂或脱落时，都需要按上述步骤进行炭化室底部的维修。
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