・42・轻金属2019年第11期•铝用炭素•
曹望勇，高守磊
(索通发展股份有限公司，山东临邑251500)
智能定位摘要：对罐式懷烧炉冷却水套运行过程中发生的常见故障进行了介绍，并给出了相应的维护措施，同时也对相应的
维修成本进行了分析和说明，延长了罐式熾烧炉使用寿命，降低了企业生产成本，增加了经济效益。
关键词：罐式燉烧炉；冷却水套；内漏；维修成本
中图分类号：TF806.1文献标识码：B文章编号：1002-1752(2019)11-0042-03
DOI：10.13662/jki.qjs.2019.11.010
Maintenance measures and cost analysis of water jacket leakage in calciner
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Cao Wangyong and Gao Shoulei
(Sunstone Development Co.,Ltd.,Linyi251500,China)
Abstract:This paper introduces the common faults in the operation of cooling water jacket in tank calciner,and provides the corresponding maintenance measures.Meanwhile,the corresponding maintenance cost is analyzed and explained,which prolongs the service life of tank calciner,reduces the production cost of enterprises and increases economic benefits.
Key words:tank calciner；cooling water jacket；internal leakage;maintenance cost
罐式煨烧炉在铝用预焙阳极生产中应用广泛，其实用寿命一般在8~10年，，主要是内壁耐火材料破损严重而整体大修。近年来，随着操作工艺标准化推行及温度控制技术日趋成熟、规范，使得罐式锻烧炉使用寿命得到有效延长。但在炭素生产中还有一项制约罐式煨烧炉产能的因素就是冷却水套内漏故障，锻烧炉冷却水套是炭素生产过中不可缺少的设备部件，水套的使用年限对幄烧炉使用寿命有很大影响，水套内漏不仅会导致熔烧炉产能减少，在过多减停排料运行状态下锻烧炉的单号温度控制困难，温差超标，炉体硅砖膨胀不均会影响炉体结构，而且锻烧炉的钢制炉底板在水套内漏后会长期处于高温干烧的运行环境下，过分干烧会使炉底钢板变形，严重时会影响炉体结构造成部分罐体损坏。因此延长水套的使用年限是降低生产成本，增加经济效益的重要途径。 煨烧炉水套运行中的常见故障有水套外漏、水套内部结垢、水套内漏，其中水套内漏是影响罐式煨烧
炉的水套使用寿命的主要故障。根据某公司熾烧炉运行维修记录显示水套内漏主要在三个部位：水套顶部法兰内壁焊口及其下部磨损产生内漏；水套中上部内弯部位特别是截面由大变小部位的内壁折弯处附近磨损产生内漏；水套下部进水口附近锈蚀穿孔产生内漏。
某公司三期项目28罐顺流罐式幄烧炉于2009年底投用，至今锻烧炉运行10年，但到2014年就开始出现了水套内漏的故障现象，现阶段炉况较好，但水套内漏情况逐年增多加剧。根据这几年水套维修记录，本文将主要对罐式锻烧炉水套内漏的几种处理措施及相应维修成本分析进行探讨和说明。
1锻烧炉水套内漏故障原因及处理措施
1.1水套顶部内漏
尽管某公司锻烧炉冷却水套采用软化水进行循环冷却，但冷却水套在顶部长期高温运行中，部分高温部位仍然会出现结垢现象，顶部结垢区段会造成此部位钢板干烧，外加高温物料磨损。因水套内层钢板顶部焊口与水套法兰钢板为水平焊脚，物料流动直接冲刷焊口部位，且结垢区域隔离水流降温冷却效果差，钢铁材料随温度升高硬度减小耐磨性变差，最终会使焊口及其以下部位磨损产生内漏，此时水套下部排料设备会出现漏水，在采取关闭进水阀门并减排料措施后漏水现象很快止住。
作者简介：曹望勇(1984-)，男，山东临邑，助理工程师，主要从事设备管理研究工作。收稿日期:2019-07-12
2019年第11期曹望勇等：锻烧炉水套内漏维修措施及成本分析•43•
根据以上方式判断出漏水点在高位，据车间前期不停炉维修水套内漏的处理经验，水套顶部焊口附近与炉底板接触区温度辐射高，工作条件恶劣，超过人体承受极限，操作危险系数高。一般快速处理措施是对回水管采用改管下移方式来降低回水位，采用此类措施后，水套上部漏水区域在干烧情况下一般可维持运行3年以上。在水套顶部内漏发生后，如不能采取恢复原状的措施时建议使用软管降低水位，以便实现水位可调节，减少后期维修操作成本。这种维修处理措施的水套维修材料主要使用焊管及橡胶软管，成本在200元左右。
1.2水套中上部区段内漏
水套出现上部区段内漏时，判断方式一般是在采取改管措施或已改管下移降低水位措施后发现水位在较低位置时水套依然有内漏现象，此情况有三种可能原因：
(1)因上部磨损内漏降低水位后干烧磨损加大致使煨后焦进入水套内部堵塞影响回水所致。
(2)水套原内漏干烧部位内层钢板变形裂口变大所致或磨损漏水点在上水套中部区域出现；中部区域出现磨损内漏地方多见于水套拐角折弯部位及截面由大变小部位，其原因分析为折弯部位钢板一面受水流变向造成的湍流冲蚀，影响使得钢板点蚀现象加剧，钢板另一面受物料挤压磨损，在上述两方面作用下此部位较除顶部外的其他部位更易产生内漏。
快速插头(3)水套原内漏干烧部位因冷却缺失，在物料高温作用下钢板氧化变形磨损非常严重。
对以上三种情况其处理措施如下；
折叠麻将桌(1)裂口进料堵塞回水口
此情况下措施适用已有改管下移水位的水套。方法是优先在水套上部区段的炉体外侧便于开口位置，且尽量对水套外层钢板开大检查口，开口后清理干净夹层积料水垢等异物，并顺便检查开口正面及两侧面内层水套有无锈蚀损孔，发现损孔时采取补板焊接，全部检查完毕后再封板通水，如回水正常无内漏现象，则处理结束。维修材料时部分钢板，成本在100元左右。
(2)水套干烧裂口加剧或中部出现内漏
①
空罐内修措施：如水套开口发现水套内层钢
板有较大面积变形裂口且不便于外部焊补处理时，需采取空罐措施，空罐完成后，移除排料机构并使用钢板加密封用硅酸铝耐火纤维毡对水套上部罐内炉底板附近进行封堵固定。封堵目的主要有：隔绝炉内上部热辐射，避免上部结焦物掉落伤人；减少热量散失及炉顶冒火现象。
为避免温度剧烈变化影响炉体寿命，维修作业需尽快处理。封闭完成后维修人员进入内部对破损区域割除换板，对不便焊接的顶部边际可放弃处置。完成水套内漏处理后，安装回位排料机构，排料管口调向外部，罐内需先加锻后焦外再加石油焦，当排料机构外排物料合格后再投资排料管回位转正常排料。其维修材料成本约300元左右外加产能损失会减少48h左右的单罐排料产能，而且占用人力多，维修时间长，安全风险较高。
②外加冷却套层措施：如水套上部区段内层钢板烧损过大，既不能采用空罐内部作业修理又不能满足水套更换条件时，为避免水套炉底板烧损，我司维修方式采用在水套上部区段外层钢板焊加敞口环套式冷却槽单独接入循环冷却水，达到冷却水套上部目的，通过运行观察此方式可对炉底板温度有效降温冷却，而且此措施可满足维持锻烧炉运行至适宜水套更换的长时间跨度要求。维修材料主要是普通钢板成本在400元左右。
③水套中部内漏的空罐外修措施：对于初次出现内漏现象的水套，并在降低水位依然内漏时，排除进水口内漏情况下，可判断内漏部位在水套中段，此时外修安排空罐处理。空罐后可先不拆卸排料设备，通过打开碎料机检修口使用潜望镜观察水套内壁，出泄漏点后在水套外层相应部分开口后焊补内层泄漏点，完成试压再观察有无漏点。正常后进入加料排废转产程序，相较于空罐内维修，此措施虽不能降低多少材料成本及单罐停排料72h产能的损失，但可以极大减少人力成本及处理的维修时间成本，且重点是维修作业要比内部维修安全便利。
(3)
±部水套内层钢板裂口非常严重
当水套上部钢板磨损内漏的钢板烧损变形非常严重时，还可以通过两种高成本措施维修水套内漏故障，一是直接更换水套；二是拆下水套，下移一段距离后就地换板焊修。
①更换水套维修措施
采用直接更换水套的措施时，需要准备4件3吨6m手拉葫芦及2件2吨6m手拉葫芦，在水套四角及对应钢梁处焊接手拉葫芦挂点，使用4件3吨手拉葫芦拉紧水套，使用2件2吨手拉葫芦拆下排料机构，后在水套底部借助下部法兰螺栓孔使用钢板加密封用硅酸铝耐火纤维毡封堵料口并固定，避免炉罐内进气导致热量散失及炉顶冒火现象。使
•44•轻金属2019年第11期
用1台M36大扭矩气动扳手加2m套筒接杆拆卸可拆除的水套固定螺栓，剩余滑动旋转的无法拆卸螺栓使用2m加长割炬割除螺栓头。当水套的安装螺栓去除完毕后,4台手拉葫芦配合平稳降落水套，当水套降低距炉底板1m作业高度后，把提前准备好的钢板加密封用硅酸铝耐火纤维毡使用足够长的顶杆上举封住炉底板料罐口并焊接支架固定可靠，再下移水套至地面后转移外部放置，再挂装已提前焊加吊鼻
的新水套，提升至距炉底板1m左右高度时，在水套法兰密封位上摆好2圈¢20石棉绳，并使用搅拌好的耐火泥涂抹一圈粘接固定石棉绳，防止在安装过程中石棉绳出现滑脱，再将旧水套底部密封板安装到新水套底部，将提前改制的T型螺栓安装到炉底板法兰螺栓孔。全部完成后，拆开炉底板口处的密封板，快速提升水套至安装位，使用T 形长杆辅助调整螺栓入孔并加力固定，后使用气动扳手锁紧螺栓，以此安装并对炉底板水套螺栓紧固三遍，后拆除水套底部封板安装排料机构，接通循环水后完工投用。依据现有水套更换经验，一般水套更换时间在56h左右，加空罐及排料转产时间产能单罐停排料约94h，维修成本在20,000元左右。
蚊帐架
②水套拆卸就地维修措施
按照上述更换水套时的措施将水套拆离炉底板后下移1米左右，远离高温辐射区域，对拆下的水套直接割除损坏部分钢板后清理积料结垢及焊缝氧化铁，更换焊补新板，然后试压，正常无漏点再依照水套安装规程操作外侧水套安装。相较直接更换水套可节约水套制作成本费用14,000元左右，此措施的维修材料成本可控制在2000元左右。
1.3水套底部进水口附近内漏
猎结构
当水套出现内漏且改管下移水位无效时，优先考虑水套可能为下部进水口附近锈蚀穿孔所致。此种情况通过关闭进水管阀门后，观察水套排料设备处的后续泄漏时间长短，并在其泄漏停止后拆开水套排
污口法兰约2mm缝隙排水，观察水套放水量，根据水量估算漏水点位置是否在低位。一般低位放水时间在10分钟左右，以此判断泄漏点较低时，割开进水口处钢板，清理水垢泥锈后到泄漏点。因为此部位长期被进水水流冲刷，点蚀部位多且薄弱面积较大，应焊补大块钢板，再补齐外层进水口钢板恢复循环水。此措施维修成本在100元左右及单罐产能损失停排4h。2结论
随着锻烧炉使用寿命的延长，冷却水套的使用寿命将逐渐成为制约其生产能力及增加运行经济成本的一项重要因素。根据某公司煨烧炉自运行以来其冷却水套出现的内漏故障情况及其维修记录表明，冷却水套内漏故障现象前期多数发生在水套上部，后期水套底部进水口内漏情况逐步增多，建议新建罐式锻烧炉冷却水套设计可在这两处部位做针对性改进。当前多数锻烧炉水套壳体材料为厚度8 mm的Q235A钢板，建议水套上部内层钢板使用耐磨及焊接性较好的16Mn板材，厚度选择10mm，且在法兰板边际内5~10mm处顶部焊口双面焊接，避开物料对焊口的直接冲刷，延长板材磨损周期；水套下部进水口处建议制作时在内层钢板底部向上加焊一块同水套内层尺寸相符的4mm厚的16Mn方形钢板，以避免运行过程中内漏情况的发生。根据某公司三期项目现有煨烧炉炉况分析其不考虑水套情况至少可以正常运行15年，而冷却水套总体内漏情况在运行到第10年时达到33%左右，采用降低水位及补焊等底成本方式维修水套可保障惺烧炉正常运行3~5年，在综合采取包括大修、更换水套等各项措施后可保障锻烧炉连续正常运行5年以上，完全可满足锻烧炉体使用寿命周期内的正常运行。根据某公司一期锻烧炉运行情况，其煨烧炉水套维修因措施经验不足，造成幄烧炉在运行W年后期炉底板损坏多，
以致无法维修的情况较多，严重的已封罐弃产而且整体炉况差。因此通过对冷却水套进行维修处理，可以有效延长锻烧炉的运行年限，并保持其固有产能，而水套维修的处理措施及成本问题也要依据锻烧炉的后续使用寿命来衡量维修经济成本的可行性。根据中国现行环保政策与国内市场行情，幄烧炉炉体可运行1年以上其单罐产能经济价值将优于其大修成本。
参考文献：
[1]李宁，王素生，郭兴.浅谈罐式锻烧炉水套漏水的新型处理措
施[J].中国金属通报,2017(12):73-74.
[2]郎光辉，姜玉敬•铝电解用炭素材料与工艺[M].北京：冶金工
业出版社,2012.
(责任编辑崔丽文)
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