干熄焦用耐火材料

干熄焦的主要设备干熄炉砌体属于竖窑式结构，正压状态的圆筒形直立砌体，整个干熄炉外表被铁壳包围，内层采用不同的耐火砖砌筑而成，炉体自上而下，可分为预存室、斜道区和冷却室。焦炭由于自重从预存室上部锥体进入冷却室，惰性气体在冷却室中与红焦进行逆流换热，热循环气体由斜道口进入环形风道.,进入一次除尘后进入锅炉，与炉水进行热交换产生蒸汽。

1、干熄焦用耐火材料

预存段的上部锥顶区，因装焦前后温度有波动，对该部位耐火砖砌体的热稳定性要求较高，预存段中部是直段实心耐火砌体，主要承受装入红焦后产生的热膨胀以及装入焦炭的冲击和磨损，预存段下部是环形风道，分为内墙及外墙两重环形砌体，内墙要承受装入焦炭的冲击和磨损，还要防止预存段与环形烟道因压力差产生窜漏现象，采用莫来石炭化硅高强度耐火砖进行砌筑。

斜道区的砖逐层悬挑承托上部的重量，共有三十个风道，有三十个支撑点，每个支撑点的重量大约在十吨，所以它的材质就用莫来石炭化硅，斜道区温度频繁波动，而且循环气体夹带焦分对该部位激烈冲刷，因此对斜道区内层砖的抗热振性、抗磨损性和抗折性要求很高。冷却段内壁耐火砌体主要承受焦炭下落移动时的磨损。

一次除尘器采用重力除尘的方式，收集从干熄炉环形烟道流出的循环气体中夹杂的粗颗粒焦粉，一次除尘顶部耐火砖采用拱形砌筑结构，两侧及下部采用耐火砖筑成锥斗形结构。

干熄炉各部位耐材适应的工作环境

莱钢1#干熄炉耐火材料分布

1#干熄焦预存段耐火材料厚度

整个耐火材料厚度约620mm，其中莫来石B砖400mm、粘土砖200mm、高温石棉毡20mm.，高温石棉毡具有耐膨胀、极冷、密封、保温、隔热作用，从而保护外部铁皮不被烧红变形，热量损失。

莱钢干熄焦莫来石砖检测结果

  项目                                                        指数

显气孔率                                                       16％

体积密度                                                       2.5g/cm3

常温耐压强度                                                   78MPa

重烧线变化  ％1350℃，2h                                       ＋0.2

热振稳定性， 次1100℃水冷                                        15

AL2O3,％                                                  58

Fe2O3,％                                                  1.4

二、问题的提出

1#干熄焦水封槽开裂，水流干熄炉内，可燃气体浓度升高的同时，导致锥体耐火砖损坏。

干熄炉出口、锅炉入口膨胀节处以及一次除尘上部、周围耐火材料脱落，个别部位发红烧穿。

1#、2#干熄焦环形烟道“牛腿砖”运控一段时间后断开，脱落，出现掉砖现象，危及干熄炉的安全运行，甚至造成干熄炉倒塌，造成特大事故的发生。

年修时发现一次除尘侧壁耐火砖上有结瘤、预存段、冷却段出现不同从成度的磨损、烧损。

干熄焦在运控过程中出现2#干熄焦焦罐盖不锈钢板、弯曲变形，脱落，造成旋转密封阀卡料，以及后序管带运输机皮带划伤，影响正常的安全生产。

三、形成的原因及预防改进措施

1、1#干熄焦水封槽使用的材质是20G,，经过热处理，位于干熄炉的炉口，起密封、隔热作用，因频繁装焦、炉盖开闭，温度变化较大，且洒落在水封内的焦粉不均匀性、水封内流动的水又极易发生化学反应，形成结垢，使局部吸热大，产生鼓疱、腐蚀裂纹最后开裂，水渗干熄炉耐火砖。自开工以来曾两次出现水封槽开裂现象，循环气体中可燃气体浓度、预存室压力升高。影响顶锥段耐材寿命。未经过热处理的20G,，﹙因水封槽直径3100mm﹚耐急冷、不耐高温，而铸钢耐高温，但遇冷水后容易开裂。经过对比思考，车间采用了耐高温、耐急冷，水封槽内缺水后补水，不发生变形或轻微变形的不锈钢水封槽。投入运行后，效果明显，

2、干熄炉出口、锅炉入口膨胀节处以及一次除尘为负压段，通常情况下，砌筑成拱形的一次除尘，上部铺有一层轻质、细块、粉末状的粘土砖，内道的莫莱石砖因高温膨胀产生的空隙，细块、粉末状的粘土砖，靠吸力及时填补因膨胀产生的空隙，不致使一次除尘上部烧穿吸入空气。

干熄炉与一次除尘、锅炉与一次除尘之间砌筑时预留100mm的膨胀缝，高温膨胀后间隙约为80mm,施工过程中，其间隙焊接固定后通常人为的操作塞有段状、或条状高温石棉毡，在冷处理过程中塞入石棉毡，高温作用下，石棉毡产生膨胀，为携带焦份的循环气体的渗入，留下空隙，进入一次除尘外层，铁皮与纤维毡之间，随着空隙的逐渐增大，使炉墙与砖分离，运控过程中，因压差的作用，将高温石棉顶出来，空隙内的高温石棉毡，是连接外部的覆盖层，受高温的影响，烧穿变形，石棉冲刷脱落。1#干熄焦一次除尘北墙出现上述情况，一次除尘前后膨胀节烧穿变形，外部温度高达600℃，年修时，一次除尘前后的膨胀缝隙达到80mm,对一次除尘北墙耐火材料，全部进行更换，拆除时，发现膨胀节高温石棉毡全部脱落，铁皮与纤维粘沉积许多焦粉。高温纤维与石棉绳相比气孔率大，气孔壁间和气孔内的气体对流，使气孔率继续增大，冲刷、磨损脱落。

将麻花状高温石棉绳100mm，外力使其扁形，塞入深度为15cm膨胀缝内，石棉绳高温作用下与段状、条状的石棉毡相比，更易形成整体，运控过程中，石棉绳的脱落一层层或以短短的脱落，不会跟石棉毡那样整体脱落，不给携带焦分的高温循环气体进入膨胀节以缝隙，使用周期延长，减少年修维修费用及周围耐材的寿命。

2#干熄焦一次除尘上部温度异常部位多发生于留有检测空隙的附近，因砌筑或密封不严，吸入冷空气，形成膨胀不均匀性，长时间的高温运控、冷热不均，造成检测空隙耐材脱落，将覆盖在上部的轻质、粉状粘土砖，正常运行时吸入一次除尘，停循环风机时向上涌，形成椎体状漏洞，热量辐射扩散，形成温度异常点。在不停炉检修采取在温度异常点附近开口，对脱落的漏洞空隙，将陶瓷石棉毡施压定型塞入后用浇筑料填充的方法补漏，降低热量辐射窜漏形成温度异常点。

一次除尘上部采用发渲后添加碎隔热砖后外加密封铁皮组成，焊补干熄炉出口处烧穿，需将焊管分割后焊补，靠自身弯曲膨胀，防止高温下平板焊接膨胀开裂。

3、斜道区牛腿砖脱落的原因

3.1循环气体的流动在干熄炉内呈周边高、中心低存在着壁流现象，中心向周边汇集再在斜道处流出，斜道区受循环气体的冲刷和磨损，形成砖泥剥离，强度减弱。斜道区带勾舌的牛腿砖承受预存室上部的重量，压强大，局部应力也大，应力无法消除时，直接剪切向下，形成下部砖层断裂。

    3.2我们现在开工使用的烘炉曲线，绝大部分使用的是五冶在四五年前，根据当时干熄炉内耐火材料的性质，制定的“波浪形”的升温曲线，经过一段时间的运行，炉内的耐火材料相继进行更换，与之配套的火泥也发生变化，由于烘炉时调试不均匀，设备管理、日常维护不到位，造成系统故障率提高，生产节奏不平衡，频繁的停产检修以及生产期间装排焦量的大幅度波动，使炉体冷热收缩加剧，又由于火泥的粘结抗折强度低，产生砖层滑动，热膨胀形成的牵引力加剧了炉体耐材的不规则位移，形成砖泥开裂、脱落。危及牛腿砖，导致砖脱落。

3.3烟道立柱砌筑所用是莫来石---碳化硅配套的磷酸盐为黏结剂的耐火泥，磷酸盐结合剂在700-1000℃，是达到最佳的黏结强度，烘炉是此段温度不超过440℃，最高为650℃，耐火泥达不到最佳的黏结强度，炉内具有碱性的还原性气体，与带有酸性黏结剂的火泥发生反应分解莫来时晶相结构，砖表面呈粉状，使耐火砖之间黏结度差，在焦炭的摩擦和剂压力下，砖缝逐渐扩大，直至脱落、砖断裂。

3.4运控过程中，频繁地停产检修，温度剧烈波动、甚至降到耐火砖的极限温度、操作时循环风量瞬时变换较大，温度忽高忽低，也是造成牛腿砖脱落的又一原因。

目前对斜道区牛腿砖治理普遍采用立柱正面为两块砖结构改为一块砖砌筑，减少对立柱立缝的磨损和气流冲刷。提高耐火砖的荷重软化温度，采用抗磨性能好的耐火砖和选用氮化硅砖。保持干熄焦的运控稳定性、减少停产检修时间等措施预防牛腿砖脱落。

耐火砖结瘤原因，

4.1一部分是砌筑耐火砖时，黏附在耐火砖上的耐火泥外溢，耐火砖不平滑，焦炭下落到接近斜道口，细小的焦分以及因结焦不成熟、焦炭中的焦油挂在耐火砖的不平滑处，遇到高温产生化学反应，黏附在上面，越积越多，碳化形成，又因循环风中可燃成分升高，导入焦炭燃烧、温度高时，达到结瘤条件。

4.2另一部分是正常操作时循环风量为175000m3/h，也就是说每秒50 m3的速度，将附着在焦炭的焦油、焦粉等成分甩在耐火砖上，而一次除尘为重力除尘，T6温度一般在900℃左右，而从干熄炉出口的温度将达到1000℃左右，高温下燃烧、碳化，一次除尘耐材常结瘤的原因。

4.3耐火砖结瘤后直接影响其使用寿命，预防措施提高焦炭的成熟度和结焦时间，砌筑时使干熄炉内耐火砖保持清洁光滑。

4.4预存段为B型碳化硅砖，年修时观察颜色呈现黑色的为烧损的硅砖，整体表面粗糙，磨损度较一致，为砖正常磨损。采用碳化硅火泥喷补的方法覆盖在莫来石砖上，修补烧损、磨损的耐火砖。冷却段磨损、烧损严重，最深处凹进150mm，采用砖表面预制模型整体定型后浇注，砖的表面残存有焦粉，浇注时，不黏结，须刷一层粘合剂，再整体定型浇注，从底部向上浇注4..5米，平均厚度为110mm，约用浇注料35T，定型浇注，先打好V形锚固定，24小时后拆注。

5、因焦罐盖工作的环境所致，间断、频繁的温度变化，使不锈钢产生弯曲变形、脱落，造成旋转密封阀卡料，影响安全生产。采取焊接固定不锈钢框架加高温石棉毡，覆盖于焦罐盖不锈钢上面的改造方法，使用一段时间后，不锈钢弯曲变形与石棉毡产生的间隙变形逐渐增大，石棉毡脱落，露出不锈钢，效果不理想，借助年修，更换成猫锢钉固定高温石棉毡的方法，运控效果良好。

四、结论

1、鉴于干熄焦运控的特殊性，避免因热胀冷缩造成耐火砖、耐火泥产生龟裂，给携带焦分的循环风的侵蚀、冲刷，导致泥陀螺、砖断裂现象的发生。各部位的工作特性及运行条件，在分析耐材损毁原因的基础上，选用的耐材能发挥其特性，避开其缺点。耐火泥是由粉状物料和结合剂组成的不定型耐火材料，选用时与砌体或基底材料相同或相近的耐火泥。

2、1#干熄焦斜道区采用两块莫来石—碳化硅砖组成，对牛腿砖砖缝，冲刷，造成牛腿砖砖缝火泥脱落，1#干熄焦年修时采用AX-1浇注料砖缝进行浇注，AX-1浇注料，其主要成分为高铝水泥、粉碎成不同颗粒的莫来石碳化硅、火泥、钢丝纤维等，浇筑干燥后，浇注料与砖的结合处发生开裂，证明浇注料与砖不相容，清理干净后，缝隙中喷射浇注料—碳化硅火泥，再注入AX-1浇注料。修补斜道区牛腿砖缝隙。

3、耐火泥的黏结强度应满足温度急剧变化环境的需求，耐火泥的高温抗折性能和线变化率，适应苛刻的工作环境，烘炉时达到最佳的黏结强度。

4、砌筑干熄炉耐火砖时每隔一段间距的耐火砖，留有0.5—10mm的缝隙3处，作为膨胀间隙，干熄炉在烘炉过程中，初期干熄炉整体耐材下降，耐火砖与耐火砖之间靠耐火泥来黏结，其缝隙间距为0.1—0.3mm。烘炉时密切关注干熄炉整体膨胀程度。

5、干熄炉用耐火材料品种繁多、转型复杂，几乎全部是特异性制品，砖的外形尺寸要求严格。硅砖荷重软化温度高，能抵抗酸性侵蚀，但在600℃以下发生B晶体向A晶体的快速转变，耐热震性差，而在600℃以上，使用时耐热震性较好，高温下只会膨胀，不发生体积收缩。运控过程中，尽量避免炉内温度的剧烈变化和停炉检修次数，保持耐材耐热震性。