Способ ремонта тракта горячего дутья доменной печи

Предлагаемое изобретение относится к области черной металлургии, в частности, к доменному производству и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где требуется высокотемпературный нагрев газов.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом), по мнению авторов, является способ ремонта штуцера горячего дутья воздухонагревателя доменной печи, описанный по а.с. СССР №897859, кл. С21В 9/12 и включающий отсоединение от футерованных огнеупорным материалом штуцера горячего дутья воздухонагревателя и воздухопровода горячего дутья доменной печи, по меньшей мере, по одной из двух пар футерованных водоохлаждаемых фланцев и присоединение, по меньшей мере, одной из двух новых пар футерованных водоохлаждаемых фланцев к упомянутым штуцеру горячего дутья воздухонагревателя и воздухопроводу горячего дутья доменной печи.

Недостатком известного технического решения является следующее. В процессе эксплуатации тракта горячего дутья доменной печи в водоохлаждаемых фланцах, возникают трещины с последующим протеканием охлаждающей воды через трещины. Примыкающая часть кладки огнеупорных кирпичей к штуцеру горячего дутья из-за попадания воды обрушается в проем клапана горячего дутья, препятствуя его нормальной работе, что приводит к дальнейшему разрушению фодоохлаждаемого фланца, а вместе с этим, и всего тракта. Работы по замене вышедшего из строя водоохлаждаемого фланца включают в себя значительные затраты времени (3-4 суток с простоем доменной печи), что также ограничивает функциональные возможности тракта горячего дутья. Замена вышедшего из строя водоохлаждаемого фланца включает в себя приостановку работы воздухонагревателя, демонтаж клапана, охлаждение огнеупорной кладки, ее разборку, отрезку фланца с помощью газового резака от штуцера горячего дутья (трубопровода диаметром 2386 мм и толщиной стенки 20 мм), с последующей утилизацией отходов. Затем ведется монтаж нового водоохлаждаемого фланца с присоединением (с помощью электросварки) его к трубопроводу штуцера горячего дутья, восстановление разрушенной огнеупорной футеровки внутренней поверхности трубопровода, подключение водоохлаждаемого фланца к системе циркуляции охлаждающей воды. Все выше перечисленные операции требуют привлечения большого количества рабочих: газорезчиков, газоэлектросварщиков, монтажников, специалистов по футеровке огнеупорных материалов, энергетиков и т.д.

Задача, на осуществление которой направлено техническое решение - сокращение количества занятых на монтаже рабочих. При этом достигается получение такого технического результата, как расширение функциональных возможностей тракта горячего дутья доменной печи, а также повышение производства готовой продукции, а именно, чугуна. Расширение функциональных возможностей тракта горячего дутья доменной печи будет состоять в следующем:

- в снижении отходов материала (футеровочных огнеупорных кирпичей и труб большого диаметра - 2386 мм и толщиной стенки 20 мм);

- в сокращении времени на замену вышедшего из строя одного из охлаждаемых фланцев тракта горячего дутья;

- в достижении возможности многократного использования водоохлаждаемого фланцевого соединения (после проведения профилактических работ по его восстановлению);

- в уменьшении времени простоя доменной печи;

Вышеуказанные недостатки исключаются тем, что в способе ремонта тракта горячего дутья доменной печи, включающем отсоединение от футерованных огнеупорным материалом штуцера горячего дутья воздухонагревателя и воздухопровода горячего дутья доменной печи, по меньшей мере, по одной из двух пар футерованных водоохлаждаемых фланцев и присоединение, по меньшей мере, одной из двух новых пар футерованных водоохлаждаемых фланцев к упомянутым штуцеру горячего дутья воздухонагревателя и/или воздухопроводу горячего дутья доменной печи, устанавливают соосно штуцеру горячего дутья воздухонагревателя и/или воздухопроводу горячего дутья доменной печи, по меньшей мере, один дополнительный фланец и присоединяют его с возможностью жесткой фиксации на штуцере горячего дутья воздухонагревателя и/или на воздухопроводе горячего дутья доменной печи, при этом, прилежащие друг к другу дополнительный фланец и фланец каждой новой футерованной водоохлаждаемой пары, выполняют с возможностью разъемного соединения; а внутреннюю поверхность, по меньшей мере, одной из двух новых пар водоохлаждаемых фланцев выполняют облицованной огнеупорным бетоном.

Сопоставительный анализ предложенного технического решения с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного, а именно, тем, что устанавливают соосно штуцеру горячего дутья воздухонагревателя и/или воздухопроводу горячего дутья доменной печи, по меньшей мере, один дополнительный фланец и присоединяют его с возможностью жесткой фиксации на штуцере горячего дутья воздухонагревателя и/или на воздухопроводе горячего дутья доменной печи, при этом, прилежащие друг к другу дополнительный фланец и фланец каждой новой футерованной водоохлаждаемой пары, выполняют с возможностью разъемного соединения. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения «Новизна».

Так как при реализации предлагаемого технического решения будет использован ряд оборудования, который в настоящее время эксплуатируется в металлургической промышленности, а проведенные анализ и исследования предложенного решения показали положительные результаты, следовательно, данное техническое решение соответствует критерию изобретения «Промышленная применимость».

Сравнительный анализ предложенного решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями показал, что способы ремонта оборудования, включающие применение дополнительных фланцев с последующей их фиксацией к другим фланцеобразующим соединениям, широко известны. Однако их введение в способ ремонта тракта горячего дутья доменной печи, их выполнение и взаимосвязь с другими приемами в работе при проведении ремонта, способствует не только сокращению количества занятых на монтаже рабочих (а будут привлекаться только одни монтажники), но также ведет к повышению производства чугуна и расширению функциональных возможностей тракта горячего дутья, а именно, снижению отходов материала (футеровочных кирпичей и труб большого диаметра); сокращению времени на замену вышедшего из строя одного из охлаждаемых фланцев тракта горячего дутья; достижению возможности многократного использования охлаждаемого фланца; уменьшению времени простоя доменной печи. Отсюда следует, что заявленная совокупность существенных отличий обеспечивает получение упомянутого технического результата, что, по мнению авторов, соответствует критерию изобретения «Изобретательский уровень».

Предложенное техническое решение будет понятно из следующего описания и приложенных к нему чертежей:

На фиг. 1 - изображен (схематично) предлагаемый способ ремонта тракта горячего дутья доменной печи - вид выполненного ремонта тракта;

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Способ ремонта тракта горячего дутья доменной печи включает отсоединение (с помощью газоотрезного оборудования) от футерованных огнеупорным материалом (кирпичем) 1 штуцера 2 горячего дутья воздухонагревателя 3 и воздухопровода 4 горячего дутья доменной печи, по меньшей мере, одной из двух пар футерованных водоохлаждаемых фланцев. Затем, устанавливают соосно штуцеру 2 горячего дутья воздухонагревателя 3 и/или воздухопроводу 4 горячего дутья доменной печи, по меньшей мере, один дополнительный фланец 5 и/или дополнительный фланец 6 и присоединяют его/их с возможностью жесткой фиксации (электро или газосваркой) - дополнителный фланец 5 на штуцере 2 горячего дутья воздухонагревателя 3, а дополнительный фланец 6 на воздухопроводе 4 горячего дутья доменной печи. После этого присоединяют, по меньшей мере, одну из двух новых пар футерованных водоохлаждаемых фланцев 7, 8 или 9, 10 к упомянутым штуцеру 2 горячего дутья воздухонагревателя 3 и воздухопроводу 4 горячего дутья доменной печи. При этом, прилежащие друг к другу дополнительные фланцы 5, 6 и/или фланцы 7, 9 каждой новой футерованной водоохлаждаемой пары, выполняют с возможностью разъемного соединения при помощи болтовых стяжек 11. Внутреннюю поверхность, по меньшей мере, одной из двух новых пар водоохлаждаемых фланцев 7, 8 и/или 9, 10 выполняют облицованной огнеупорным бетоном 12, 13. Воздухопровод 4 горячего дутья сообщен с кольцевым воздухопроводом горячего дутья доменной печи. Между новых водоохлаждаемых пар фланцев 7, 8 и 9, 10 размещен клапан 14 горячего дутья шиберного типа.

Введение в способ ремонта тракта горячего дутья доменной печи, по меньшей мере, одного дополнительного фланца 5 и/или дополнительного фланца 6, их установка с последующей жесткой фиксацией, соответственно на штуцере 2 горячего дутья воздухонагревателя 3 и/или на воздухопроводе 4 горячего дутья доменной печи, присоединение новых футерованных водоохлаждаемых фланцев 7, 9 к дополнительным фланцам 5, 6 с возможностью разъемного соединения при помощи болтовых стяжек 11 способствует не только сокращению количества занятых на монтаже рабочих, но также ведет к достижению такого технического результата, как расширение функциональных возможностей тракта горячего дутья доменной печи, а также повышению производства готовой продукции. Расширение функциональных возможностей тракта горячего дутья доменной печи будет состоять в следующем:

- в снижении отходов материала (футеровочных огнеупорных кирпичей и труб большого диаметра - около 2386 мм и толщиной стенки 20 мм);

- в сокращении времени на замену вышедшего из строя одного из охлаждаемых фланцев тракта горячего дутья;

- в достижении возможности многократного использования футерованного водоохлаждаемого фланцевого соединения (после проведения профилактических работ по его восстановлению);

- в уменьшении времени простоя доменной печи;

Выполнение внутренней поверхности, по меньшей мере, одной из двух новых пар водоохлаждаемых фланцев 7, 8 и/или 9, 10 облицованной огнеупорным бетоном 12, 13, способствует сокращению времени на восстановление работоспособности тракта горячего дутья, за счет исключения проведения работ, связанных с восстановлением разрушенной огнеупорной футеровки. Вместе с этим, отпадает необходимость в привлечении такого ремонтного персонала, как огнеупорщики.

Пример.

В тракте горячего дутья, соединяющем доменную печь №5 и воздухонагреватель №16 доменного цеха №1 ПАО «НЛМК», проводили ремонт по замене водоохлаждаемого фланцевого соединения клапана горячего дутья №19. Замена фланцевого соединения производилась в следующем порядке:

- остановили доменную печь;

- выполнили демонтаж клапана горячего дутья. Работу выполняла подрядная организация в количестве 5 монтажников;

- внутреннее пространство штуцера горячего дутья было заложено огнеупорным материалом для защиты от теплового излучения, был проведен демонтаж огнеупорной кладки. Работы выполняла подрядная организация в количестве 5 огнеупорщиков;

- выполнили демонтаж водоохлаждаемого фланца (черновой рез), выполнили подготовку штуцера горячего дутья к монтажу новой пары водоохлаждаемых фланцев с установкой и жесткой фиксацией (электросваркой) дополнительного фланца. Работы выполняла подрядная организация с применением газорезательной и электросварочной аппаратуры в количестве 5 монтажников;

- выполнили монтаж футеровки огнеупорным кирпичом с последующим демонтажом тепловой защиты штуцера. Работы выполняла подрядная организация в количестве 5 огнеупорщиков;

- выполнили монтаж новой пары водоохлаждаемых фланцев. Работы выполняла подрядная организация в количестве 5 монтажников;

- выполнили монтаж клапана горячего дутья. Работы выполняла подрядная организация в количестве 5 монтажников;

- был произведен пуск доменной печи.

На одном из участков ДЦ-1 ПАО «НЛМК» был смонтирован стенд для отработки приемов монтажа - демонтажа новой пары футерованных водоохлаждаемых фланцев. Перечень операций при выполнении упомянутых приемов следующий:

- демонтаж клапана горячего дутья - продолжительность работы - 3 часа;

- демонтаж пары футерованных водоохлаждаемых фланцев по крепежу - продолжительность работы - 1 час;

- монтаж новой пары футерованных водоохлаждаемых фланцев по крепежу - продолжительность работы - 3 часа;

- монтаж клапана горячего дутья - продолжительность работы - 5 часов.

Работы выполняет подрядная организация в количестве 5 монтажников.

Данные испытаний представлены в таблице 1.

Как видно из таблицы, при реализации предлагаемого способа ремонта тракта горячего дутья количество занятых при монтаже рабочих снижается с 10 до 5 человек, снижается время на замену новой пары футерованных водоохлаждаемых фланцев с 74 до 12 часов, также снижается и время простоя доменной печи. Полностью отсутствуют отходы материалов, которые имелись при ранее проводимых ремонтах. Вместе с этим, уменьшение простоя доменной печи на 62 часа позволит обеспечить увеличение выпуска готовой продукции - чугуна - в среднем на 20 тыс. тонн.

Отсюда можно сделать вывод, что задача, на решение которой направлено техническое решение - выполняется, при этом достигается получение вышеуказанного технического результата, а именно, расширение функциональных возможностей тракта горячего дутья доменной печи, а также повышение производства чугуна.