CZ2003307A3 - Způsob částečně obnovujícího opravování žáruvzdorného zdiva topných stěn koksárenských pecí - Google Patents

Description

Způsob částečně obnovujícího opravování žáruvzdorného zdivá topných stěn koksárenských pecí

Oblast techniky yůiut *

-Technické řešeni se týká způsobu provádění oprav žáruvzdorného zdivá topných stěn koksárenských pecí, představujícího obnovení části zdivá topné stěny. Způsob umožňuje provedení opravy bez vypnutí topení mimo zónu opravy, přičemž eliminuje nebezpečí vzniku nežádoucích trhlin z pnutí v opraveném zdivu.

Dosavadní stav techniky

Rozsah poškození zdivá topných stěn koksárenských pecí se zpravidla posuzuje podle počtu topných kanálků, na nichž nebo u nichž došlo k poškození zdivá.

V současné době je znám způsob provádění oprav topných kanálků pecí, uvedený např. v příručce Oprava zdivá a armaturovaného zařízení koksárenských pecí (K.I.Lgalov a kol., Metallurgija, Moskva 1966), který předpokládá ochlazení opravované stěny a přilehlých topných stěn pod 300^s°C, rozebrání zdivá, plnou obnovu opravované topné stěny klasickým vyzdéním pomoci dinasových cihel a malty, načež následuje ohřev opravené topné stěny na pracovní teplotu. Nedostatkem tohoto způsobu je dlouhá doba nutná pro ochlazení a ohřev, protože dinas, používaný pro zdivo koksárenských pecí, nesnáší změny teploty a nesmí být tudíž rychle ochlazen ani nahřát. Doba nutná pro ochlazení zdivá je nejméně deset dnů, načež pak následný ohřev nového zdivá vyžaduje ještě nejméně dalších dvacet dnů. Po plném ochlazení stěny však již není možno následné používat její zbývající část bez defektů, neboť kvalita dinasu i zdivá se následkem ochlazení prudce zhoršuje. Použití této metody proto znamená nutnost zbourat a obnovit celou topnou stěnu, a to i když se defekty nacházejí jen na hlavových částech.

Jiný známý způsob obnovujícího opravování zdivá topné stěny je metoda keramického svařování podle přihlášky vynálezu DE 3243668. Defekty zdivá topné stěny se opravují přivařením keramické hmoty o složení blízkém dinasu.

- 2Tento způsob umožňuje provádět opravu v horké peci bez podstatného snížení teplot topných stěn, jen na poškozených plochách. Způsob je však vhodný pouze k odstraňování nevelkých defektů zdivá, za podmínky, že okolního zdravého zdivá zbývá dostatečný objem. V případě celkové eroze a hluboké destabilizace zdivá, například v rozsahu čtyř až šesti topných kanálků, je tato metoda technicky i ekonomicky neefektivní.

Další známý způsob obnovujícího opravování je popsán v ruském patentu RU 2147359. Před opravou se nejprve vypne topení opravovaných topných kanálků a pak se tepelně oddělí zóna opravy, která zahrnuje opravovanou část topné stěny a vedlejší topné stěny v délce opravovaných topných kanálků. To se provede tak, že se na povrch vytápěných okolních topných stěn, obrácených do opravované části topné stěny, nalepí při teplotě jejich topných kanálků 750 až 950^UrC tepelně izolační materiál. Neopravovaná část topné stěny se stabilizuje, jednak nastavitelnými závitovými rozpěrkami, jednak síťovítými hrázkami, jež se také použijí k oddělení zóny oprav od vyhřívaných vedlejších komor. Poté se opravovaná část topné stěny ochladí, rozebere a nahradí novým zdivém. Teplota okolních topných stěn v zóně opravy se během opravy udržuje na hodnotě 750 až 950^0, avšak teplota v oblasti provádění prací je pouze 20 až 8Q^orC. Při nalepování tepelně izolačního materiálu na stěny a následném umisťování síťovitých hrázek se používá lešení, pro ochranu pracovníků proti působení žáru se používají tepelně izolační štíty. Styk starého a nového zdivá se provádí zapuštěním pomocí zubatého spoje, například v linii cik cak, takže staré a nové zdivo do sebe v zóně dotyku navzájem zapadá. Po novém vyzdění se provede během dvou až tří dnů kontinuálním způsobem ohřev zdivá na pracovní teplotu, to je na 1050°¾ a více. To se uskuteční jednak předáváním tepla okolními topnými stěnami, jednak následkem samovolné cirkulace horkého vzduchu v zóně oprav, kdy se teplota zvyšuje denně o 70 až 100° ^rC. Tento způsob opravy je realizovatelný velmi rychle, například přezdění čtyř topných kanálků v úplném objemu prací včetně ohřevu zdivá se provádí 20 až 22 dnů. Nevýhodou způsobu však je značné termické napětí ve zdivu, které může vést k rozcházení se švů a vzniku trhlin, jejich*následkem bývá netěsnost topného systému pecí a snížení životnosti zdivá po opravě. Toto napětí má negativní účinky nejen na oblast nového zdivá, ale šíří se také do oblasti neopravovaného zdivá.

-3“

Podstata vynálezu

Výše uvedené nevýhody odstraňuje ve značné míře vynález. Jeho podstata spočívá vtom, že je navržen způsob částečně obnovujícího opravování žáruvzdorného zdivá topných stěn koksárenských pecí, kdy se před bouráním opravované části topné stěny vypne topení opravovaných topných kanálků, na povrch okolních topných stěn, obrácený do zóny opravy, se při teplotě jejích topných kanálků 750 až 950^0 nalepuje tepelně izolační materiál, neopravovaná část topné stěny se stabilizuje regulovatelnými rozpěrkami a síťovitými hrázkami, uspořádanými jako pilířky, takto se také oddělí zóna opravy od neochlazovaných částí komor přilehlých k opravované topné stěné, alespoň poškozená část topné stěny se rozebere a při teplotě do 80°t) v zóně opravy se nahradí novým zdivém, které se nahřívá pomocí konvektivního vytápění realizovaného přenosem tepla z okolních topných stěn a pecních komor. Nové zdivo se realizuje po blocích, které se postupně ve výškovém směru kladou na sebe, každý blok se přitom odděluje od dalšího spárou. Tyto dilatační spáry se vyplní nestmelující žáruvzdornou hmotou. Při tomto způsobu se ohřev nového zdivá provádí ve dvou stupních. Nejprve se provádí první stupeň ohřevu, kdy se střídavě provádí zdění a ohřev zdivá pomocí konvektivního vytápění, načež teprve poté, kdy je provádění zdění dokončeno alespoň do té míry, že jsou překryty topné kanálky, se realizuje druhý stupeň ohřevu, kdy se obnovené zdivo podrobuje přímému ohřevu plamenem z hořáků topných kanálků.

Při způsobu podle vynálezu se každý blok staví na místě, a to uložením a stmelením vyzdívacích elementů nejvýše v šesti radách na sobě. Vhodnými vyzdívacími elementy jsou zejména dinasové cihly, stmelují se klasicky maltou. Dilatační spáry, ponechané mezi sousedními bloky, se s výhodou vyplňují hmotou na bázi minerálních vláken bez použití malty. Zdění se střídá s konvektivním, tedy nepřímým, ohřevem po periodách, kdy během každé periody se zhotoví nejvýše dva bloky a následuje po dobu nejméně 12 hodin ohřev zdivá, zahrnujícího přírůstek v této periodě zhotoveného zdivá, tj. ohřev obnovené části stěny.

Přímý ohřev se při druhém stupni ohřevu uskutečňuje uváděním topné stěny do provozu postupně, a to postupným zprovozněním topných kanálků počínaje od topného kanálku nejbližšího ke spoji mezi starým a novým zdivém. Při tomto „ 4postupu se každý topný kanálek zprovozní vždy až poté, kdy je překryt zdivém, to je vyzděn až do výše stropu pece, a kdy je v něm dosaženo teploty, umožňující vzplanutí topného plynu.

Během prvního stupně vytápění se kromě vytápění přenosem tepla z okolních topných stěn a komor s výhodou současně do zóny opravy vhání, čili nucené přivádí, vzduch z vyhřátých komor, nacházejících se mimo zónu opravy. Nuceným přiváděním se zde rozumí, že kromě samovolné cirkulace se jedná o záměrné přivádění s použitím vhodných technických prostředků, jako jsou injektory nebo ventilátory. Během procesu stavění a ohřevů se teplota těch částí vedlejších topných stěn a opravované topné stěny, které se nacházejí mimo zónu opravy, s výhodou může udržovat na úrovni obvyklých pracovních teplot, tj. nejméně 1050^&fC.

Způsob provádění oprav podle vynálezu umožňuje obnovovací opravy žáruvzdorného zdivá topných stěn koksárenských pecí až do rozsahu poškození poloviny délky topné stěny. Nutné ochlazení je omezeno pouze na zónu opravy, v ostatních částech pece nacházejících se mimo zónu opravy zůstává během opravy běžná provozní teplota. Uvedený teplotní režim je jednak velmi šetrný vůči zdivu, vzhledem k tomu že dinas nesnáší ochlazení, jednak je velmi ekonomický, protože umožňuje opravu pece bez nutnosti jejího dlouhodobého odstavení z provozu. Způsob zejména eliminuje rizika vzniku termického napětí v obnoveném zdivu a jeho okolí, bráni vzniku nežádoucích trhlin a rozcházení se ve švech. Způsob proto představuje záruku vysoké kvality opravy, s dlouhou životností obnoveného zdivá. Další významnou výhodou způsobu podle vynálezu je velmi rychlé zprovoznění obnovené části topné stěny.

Přehled obrázků na výkresech

Podstata vynálezu je názorně předvedena pomocí výkresů, kde obr. 1 znázorňuje pohled zepředu na opravovanou topnou stěnu, s opravovanou částí topné stěny s detailem budovaných bloků vlevo a starým zdivém vpravo, kde šipka naznačuje směr vyzdívání během opravna obr.2 znázorňuje pohled shora do zóny opravy a jejího okolí při pohledu shora do koksárenské pece, šipky naznačují pohyb vzduchu v zóně opravy během prvního stupně ohřevu podle vynálezu.

Příklad provedení vynálezu

Příkladem optimálního provedení vynálezu je níže popsané provedení opravy žáruvzdorného zdivá topné stěny koksárenské pece. Postup je též objasněn pomocí obr. 1 a 2.

Topná stěna 3 koksárenské pece byla poškozena v rozsahu šesti kanálků 1. Před začátkem opravy byly vyprázdněny komory 2',2 přilehlé k této topné stěně

3. Na obr. 2 je naznačena oblast opravy svorkami ukazujícími její rozsah a písmenem a, na každé straně zóny opravy a se nachází jedna vyprázdněná přilehlá komora 2',2, další komory 2^r zůstávají naplněny koksem. Vyprázdněné komory 2',2 byly odpojeny od předlohy a stupačky nacházející se v nich byly demontovány. Od topení byla odpojena opravovaná část topné stěny 3 a v okolních topných stěnách 31 bylo sníženo vytápění na 750 až 950°^cC. Dveře vyprázdněných komor 2',2 byly vysazeny. Topné stěny 31 obrácené do zóny opravy a byly polepeny vrstvou tepelně izolačního materiálu 4, konkrétně deskami ze Sibralu, jak je označován známý materiál na bázi hlinitokřemičitých vláken, obsahující oxidy křemíku, hliníku a zirkonu.

Současně s nalepováním byla neopravovaná část topné stěny 3 stabilizována regulovatelnými rozpěrkami 5 a síťovitými hrázkami 6, které byly vkládány postupně po celé výšce komory 2,2. Pro ochranu pracovníků před působením tepla z přilehlých komor 2', 2” byly instalovány desky ze Sibralu také mezi zónu opravy a a neochlazované části komor 2',2, přilehlé k opravované topné stěně 3. Síťovité hrázky 6 byly rovněž zakryty tepelné izolujícími pásy ze Sibralu, které nejsou na obr. 2 znázorněny, neboť tento obrázek zachycuje stav v peci až v pozdější fázi opravy po jejich odstranění, jak je popsáno dále. Část zdivá topné stěny 3, určená k opravě, se poté během několika hodin ochladila. Po ochlazení na 20 až 8(?Ό byla provedena demolice poškozené topné stěny 3, a to směrem shora dolů, počínaje horní částí zdivá a konče dole u dna komory. Při trvající teplotě 20 až 80⁴¾ v zóně opravy a bylo započato vyzdívání.

Vyzdívání bylo započato položením prvních šesti řad žáruvzdorného dinasového zdivá na sebe obvyklým způsobem, to je zděním z žáruvzdorných cihel jako vyzdívacích elementů 7, s použitím malty jako tmelícího prostředku 8, Tímto byl vytvořen první blok 71 dinasového zdivá. Na poslední, horní řadu pak

6byl uložen pás ze Sibralu, bez použití malty. Na Sibralový podklad, rovněž bez použití malty, byl pak položen další blok zdivá 72, opět celkem ze šesti řad dinasového zdivá spojovaného maltou. Mezi sousedními bloky 71,72 bylo pomocí pásu ze Sibratu takto dosaženo vytvoření dilatační spáry 9 vyplněné nestmelující žáruvzdornou hmotou, to je v tomto konkrétním případě Sibralem. Na tento druhý blok 72 a každý další šestiřadový blok byl vždy položen šev ze Sibralu bez použití malty, oddělující sousední bloky. Každý jednotlivý blok 71,72 a další, tedy sestával z šesti řad navzájem stmelených vyzdívacích elementů 7, kde stmelení bylo dosaženo pomocí tmelícího prostředku 8 v podobě malty, přičemž sousední bloky byly odděleny spárami 9 vyplněnými nestmelující žáruvzdornou hmotou v podobě Sibralu. Na obr. 1 je znázorněna struktura bloků 71,72 v této fázi opravy, jako čelní pohled na opravovanou stěnu 3 v okamžiku vybudování prvních dvou bloků. Na obr. 1 vpravo se nachází staré zdivo s neznázorněnou strukturou, toto staré zdivo sestává z cihel spojených maltou v celém výškovém rozměru stěny.

Po provedení každých dvou šestiřadových bloků 71,72 byl proveden jejich konvektivní ohřev, Za tím účelem byly odstraněny tepelně izolační pásy, zakrývající síťovité hrázky 6. Naopak horní část zóny opravy a a dveřní otvory přiléhajících komor 2',2 byly zakryty tepelně izolujícími štíty 10, přičemž do štítů 10 umístěných do přiléhajících komor 2',2 byly nainstalovány injektory H, připojené ke zdroji stlačeného vzduchu. Po dobu cca 12 hodin pak probíhal konvektivní ohřev. Při něm se obnovené zdivo ohřívalo jednak přenosem tepla z okolních topných stěn 31 a pecních komor 2'2'\ jednak horkým vzduchem přiváděným nucené pomocí injektorů 11. z oblastí komor 2',2 nacházejících se mimo zónu opravy. Tuto fázi opravy znázorňuje obr.2, proudění vzduchu je předvedeno šipkami na tomto obr.2. Střídavě bylo prováděno zdění a ohřev zdivá pomocí konvektivního vytápění, tj. první stupeň ohřevu, až do překrytí topných kanálků 1. Poté, kdy byly překryty topné kanálky 1, se realizoval druhý stupeň ohřevu. Při něm bylo nové zdivo podrobeno přímému ohřevu plamenem hořáků topných kanálků t Přímý ohřev se při druhém stupni ohřevu uskutečňoval uváděním topné stěny 3 do provozu postupně, a to postupným zprovozněním topných kanálků 1. Překrytí bylo provedeno nejprve u topného kanálku 1 nejbližšího ke spoji 12 mezi starým a novým zdivém. Poté, kdy bylo v překrytém topném kanálku 1 dosaženo teploty vzplanutí topného plynu, byl zapálen a ohříval se až na pracovní teplotu, to je zhruba 1050^0. Stejným způsobem probíhalo zprovoznění dalších pěti opravovaných topných kanálků 1. Během doby stavby bloků 71,72 byla teplota dvou topných stěn 31 přilehlých kzóně opravy a udržována na zhruba 750 až 790^’C. Teplota zbývajících částí těchto topných stěn 31, nacházejících se mimo zónu opravy a a teplota části opravované topné stěny 3, nacházející se mimo zónu opravy a, byla udržována na úrovni obvyklé pracovní teploty, to je zhruba 1050^C.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob částečně obnovujícího opravování žáruvzdorného zdivá topných stěn koksárenských pecí, při němž se před bouráním opravované části topné stěny (3) vypne topení opravovaných topných kanálků (1), na povrch okolních topných stěn (3'), obrácený do zóny opravy (a), se při teplotě jejich topných kanálků (1) 750 až 950^0 nalepuje tepelně izolační materiál (4), neopravovaná část topné stěny (3) se stabilizuje regulovatelnými rozpěrkami (5) a síťovitými hrázkami (6), síťovitými hrázkami (6) se také oddělí zóna opravy (a) od neochfazovaných částí komor (2',2) přilehlých k opravované topné stěně (3), alespoň poškozená část topné stěny (3) se rozebere a při teplotě do 80^0 v zóně opravy (a) se nahradí novým zdivém zvyzdívacích elementů (7) a toto nové zdivo se nahřívá pomocí nepřímého vytápění přenosem tepla z okolních topných stěn (3') a pecních komor (22), vyznačující se tím, že nové zdivo se realizuje po blocích (71,72), které se postupně ve výškovém směru kladou na sebe, každý blok (71,72) se přitom odděluje od dalšího spárou (9) která se vyplní nestmelující žáruvzdornou hmotou, přičemž se ohřev nového zdivá provádí ve dvou stupních, nejprve se provádí první stupeň ohřevu, kdy se střídavě provádí zdění a ohřev zdivá pomocí nepřímého vytápění, načež teprve poté, kdy je provádění zdění dokončeno až po překrytí topných kanálků (1), se realizuje druhý stupeň ohřevu, kdy se nové zdivo podrobuje přímému ohřevu plamenem z hořáků topných kanálků (1).
2. 2. Způsob částečně obnovujícího opravování žáruvzdorného zdivá topných stěn koksárenských pecí podle nároku 1, vyznačující se tím, že každý blok (71,72) se vytváří během opravy uložením a stmelením vyzdívacích elementů (7) nejvýše v šesti řadách na sobě, dilatační spáry (9) vytvořené mezi sousedními bloky (71,72) se vyplňují hmotou na bázi minerálních vláken bez použití malty a zdění se střídá s nepřímým ohřevem po periodách, kdy během každé periody se zhotoví nejvýše dva bloky (71,72) a následuje po dobu nejméně 12 hodin ohřev zdivá, zahrnujícího přírůstek v této periodě zhotoveného zdivá.

   - 93. Způsob částečně obnovujícího opravování žáruvzdorného zdivá topných stěn koksárenských pecí podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že přímý ohřev se při druhém stupni ohřevu uskutečňuje uváděním topné stěny (
3. 3) do provozu postupně, a to postupným zprovozněním topných kanálků (1)_ypočínaje od topného kanálku (1) nejbližšího ke spoji (12) mezí starým a novým zdivém, přičemž se každý topný kanálek (1) zprovozní vždy až po překrytí zdivém a dosažení teploty vzplanutí topného plynu v tomto topném kanálku (1).
4. 4, Způsob částečně obnovujícího opravování žáruvzdorného zdivá topných stěn koksárenských pecí podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že během prvního stupně vytápění se kromě vytápění přenosem tepla z okolních topných stěn (3') a komor (2',2) současně ještě do zóny opravy (a) vhání vzduch z komor (2',2), nacházejících se mimo zónu opravy (a), přičemž se teplota mimo zónu opravy (a) udržuje na úrovni nejméně 1050^C.