高压水射流技术在焦炉炉门清洗中的研究与应用罗高峰

高压水射流技术在焦炉炉门清洗中的研究与应用罗高峰

罗高峰

宁波钢铁有限公司浙江宁波315807

摘要：针对宁钢焦化厂焦炉炉门边框清洗作业中存在的沉积焦油难以去除的问题，本文通过分析与研究，借鉴现今较为实用的高压水射流技术。阐述了新型高压水射流炉门自动清洗装置的工作原理、设备构成及性能效果等。为改善焦炉冒烟、降低工人劳动强度，提高生产作业效率。

关键词：高压水射流技术；打击力；焦炉炉门；清洗装置；国内首台

1原焦化厂焦炉炉门清洗存在的问题

原炉门清洗装置，是通过刮刀及相应驱动实现，存在如下问题：

1.1炉门清洗效果不彻底；清洗作业过程中炉门清洗面与刮刀刚性接触，存在角度偏差，清洗后仍残留积压物，使炉门投运后密封性能下降，泄漏污染环境。

1.2离线人工清洗作业劳动强度大，因刮刀清洗不彻底，借助工人弥补清洗残留积压物，作业环境恶劣，作业效率低。

1.3原炉清洗装置，通过机械传动实施刮刀运转，整体装置密封性相对较差，异物进入传动系统，易造成卡阻、传动件磨损等故障。

2焦炉炉门清洗主要形式

目前对炉门清洗的形式主要存在两大类型：机械刮刀式和高压水冲洗式，前者设备结构简单、占用空间小，清洗效果不彻底，后者设备系统较多复杂，占用空间大，但除污彻底、无残留，效果好，根据目前对设备维护和无冒烟环保管理工作需要，清洗彻底与否，是设备选型的重要因素。

鉴于对焦炉顺行、环保需求及提高作业效率降低人工作业强度等需求，实现炉门自动清洗势在必行。

3高压水射流理论依据

高压水射流技术工作机理是通过高压高能水射流，作用于物体被清洗表面，水射流在打击到物体表面后，其速度与方向受到被清洗表面积沉物的反作用力而发生改变，根据流体力学，高压水射流反作用力公式[1]，F=0.745q结合高压水射流受力分析如下图，

根据对表1的数理分析，结合我国高压水射流技术在各工程领域应用的压力范围普遍采纳60MPa至70MPa之间，流量132L/min，功率选定为152kW。

4焦炉炉门清洗中高压水射流技术的应用

基于高压水射流技术的理论支撑，及对关键技术术参数的确定。宁钢焦化厂充分利用了该技术的卓越性能，结合自身设备状态，从节约投资、发挥设备最大性能出发，筹划了在两座焦炉之间增加一套高压水射流炉门清洗装置，用于专门针对机、焦侧炉门实施清洗作业，以到达炉门离线维护、清洗的目的，这也是国内首台利用高压水射流技术实现焦炉炉门离线式清洗，提高作业效果、降低作业强度及改善作业环境的设备改善、环保类项目。

4.1焦炉炉门清洗系统的主要设备构成。该炉门清洗系统主布置于机、焦两侧各一套。主要由本体框架、清洗小车、高压水射流喷射系统、回收系统、电气控制系统及安全防护和维修设施等组成。

4.1.1本体框架主要用于承载、安装清洗小车和卷扬装置等主要机械设备。本体框架上安装清洗小车，其上部安装卷扬驱动装置，通过钢丝绳驱动清扫小车在清洗架上作上下移动，实现对炉门左右两侧的竖向清扫。

4.1.2清洗小车。清洗小车上设计两套驱动装置，一个是驱动喷头旋转，实现在清扫炉门不同位置时调整喷头角度。二是驱动喷头左右移动，实现炉门上下两端的横向清扫。

4.1.3高压水射流喷射系统。主要由高压水供水管道、6立方水箱（由回收水箱、污水箱及净水箱等组成）、高压泵（输出功率200kw)、高压切换阀等组成。为炉门清洗系统喷头提供洁净的高能高压水源。

4.1.4回收系统。主要由回收槽、隔离网、回收管道等组成。设置在两套清门系统下部，在清门过程中收集杂质及废水。杂质通过隔离网收集，废水通过回收槽及回收管道排到车辆刮板机中。

4.1.5电气系统及自动化。主要由喷头行程调速变频和驱动单元、各类传达器和液压PLC控制单元及电路系统。

4.2炉炉门清洗系统工作原理

生产期间，推焦车（拦焦车）走行至清洗装置工位，取下炉门挂于清洗系统框架上，启动高压泵从水箱向清洗系统泵高压水，由高压水射流喷头对炉门边框清洗面（四周刀边及沟槽部位）展开清洗作业，去除焦油、石墨等杂质的积压物，至裸露金属表面，确保炉门和炉框间的密封性。清洗过程中喷射产生的高压水射流最终以渣、水混合物形式通过回收系统集中收集处理。

5后期维护

5.1高压泵每次使用后，应用气源冲洗胶管和喷嘴中的残液，做好机器外壳的清洁工作。发现破损或压力不够，应及时修复后才能使用。

5.2维修工负责对高压泵的维修保养，每天检查一次高压泵的运行情况，并作好记录。如发现皮管破损、老化导致漏气，应及时更新。

5.3高压泵电机的电气性能、机械性能、主机和主接触器开关，每半月检查一次，加注润滑油，保证设备使用正常，并做好记录。

5.4高压泵内应保持一定的油位，一般应保持油浸面的十分之六到十分之七的位置，发现机油不足，应及时加注，以保证设备的正常运行。

6结论

高压水射流焦炉炉门清扫装置的使用效果非常明显，自动化操作系统性能稳定，清洗效果良好，宁钢焦炉的炉门冒烟状况得以显著改善。伴随自化程度的提高，现场作业人员的工作环境也进一步得改善，在提高炉使用效果的同时，也取得了良好的社会效益和经济效益。

参考文献

[1]任建新，物理清洗，北京：化学工业出版社，2000年.

[2]刘庭成,范晓红等高压水射流清洗机射打击力的研究分析，《清洗世界》,2008,24(12):26-29.