干熄炉斜道区耐火材料损毁问题的浅见
干熄炉斜道区损坏原因分析与解决措施
处 。 在结 构 上 ，该 区域 逐 层 悬 挑 承 托 上 部 砌 体 荷
重 ，并 逐层 改变 烟道 的深度 。在 干熄 焦系 统 内 ，焦 炭 、焦 粉 以及还原 气 氛 、温 度 、压力 的变 化都会 对 耐火 材 料 造 成 冲刷 和 磨 损 ，特 别 是 斜 道 部 位 ， 即 “ 牛腿 ”的损 坏 尤为 突 出 。 “ 牛腿 ”损 坏后 ，拆 除
１ ）环 形 烟道 支 柱砖 的高 温蠕 变 。斜 道 以上 预
收稿 日期 ：２ ｏ — ３ １ ｏ９０ —１
作 者 简 介 ：夏
皴 （９ ３ ） １６ 一 ，男 ，高 级 工 程 师
燃 料 与 化 工 ３８
Ｆ ｅ ｕ ｌ＆ Ｃｈ ｍｉａ ｒ ｃ ｓｅ ｅ ｃ ｌＰ ｏ ｅ ｓ ｓ
１ “ 腿 ” 损 坏 类 型 牛
国 内干 熄焦 “ 腿 ”的损坏 各不 相 同 ，根据 损 牛 坏 的部位 和程 度大 致可 分 为 ３种 类 型 ：从 上部 第 ３ 层砖 开始 向下 断裂型 、表 面剥离 损坏 型 和底层砖 脱 落型 ，见 图 １ 。
底 层 附近聚 集大量 可燃 性气 体 ，致 使焦 炭燃烧 后底
２ “ 牛腿 ”损 坏 原 因
“ 牛腿 ”损坏 与施工 质量 、运行 操作 和耐 火材 料性 能 等有关 。 目前 ，国 内干 熄焦 斜道 部位一 般用
强 度变 小 ，出现裂 纹等 。在 高温状 态下 ，莫来 石碳 化 硅材 料各 项性 能很快 下降 。 因此 ，干熄 炉 内还原
干熄炉斜风道耐火材料的损毁和提高寿命的途径
干熄炉斜风道耐火材料的损毁和提高寿命的途径任社安（上海五冶建设有限公司工业炉窑工程公司，上海201900）1 工程概况焦炭的熄焦方式有湿法熄焦和干法熄焦两种。
湿法熄焦因工艺简单、投资省，目前国内仍然采用,但此方法热量浪费相当大,且在焦炭内部产生大量热应力,造成焦炭产生裂纹和破裂。
此外,煤中的硫在炼焦过程中部分脱除,残留在焦炭中的硫与水反应,产生硫化氢和二氧化硫,这些有害气体与水蒸气一起排到大气中污染环境。
与湿法熄焦相比，干法熄焦具有减少水的浪费和利用焦炭热能达80％，还能改善焦炭质量和生产环境。
随着社会的发展，对环保及节能的要求越来越高，近年来，我国越来越多的钢铁厂选用了干法熄焦装置。
熄焦室是干法熄焦装置中的主要组成部分，由上部锥体、预存室（环形气道）、斜风道和冷却室组成。
焦炭靠自重在熄焦室中从上面的上部锥体经预存室进入冷却室，冷惰性气体（N2）从下面的风帽进入冷却室，在冷却室中进行热交换后，热惰性气体由斜风道进入环气风道，在开口部汇集，再经过除尘净化，经余热锅炉回收热量后，继续循环使用。
干法熄焦装置的种类较多，按熄焦能力分为75t/h、100t/h、125t/h、140t/h、160t/h等。
干熄焦系统耐火材料的一代炉龄正常为10～12年，斜风道部位为使冷却气体容易通过，将圆周20～36等分，并设置了支柱，斜风道支柱承受了上部隔墙及环风道内墙耐火材料的重量，是整个结构的关键部位。
斜风道部位耐火材料的工作环境恶劣，长期受急冷急热、强气流冲刷、焦炭的摩擦以及不均匀受力等影响，从而导致支撑砖断裂, 过顶砖出现剥落，无法进行正常生产。
图1 斜道部位损毁状况2 损毁机理斜烟道部位目前大部分都采用莫来石结合炭化硅砖, 耐火砖的断裂形成过程是裂纹的成核、生长、扩展（亚临界裂纹扩展-临界扩展）直至断裂。
（1）SiC材料由于氧化引起裂纹扩展机理。
在1000℃环境中，氧在裂纹尖端与SiC发生如下反应形成含有杂质的硅酸盐晶界薄层。
干熄焦炉环形风道损坏原因分析与改进措施
3
3
3
A-A
69.5
230
205
59.5
A
A
24个位于牛腿正上方的支撑墙
163
230
35R15Fra bibliotekR5 160.3
40
144.7
270
200
35
142
4.3严格控制砌筑质量
特别是筑炉拱洞部位作为关键隐蔽部位进行施工。 干熄炉砌筑是竖窑式结构，从斜道区开始就是变角
度承载，充分考虑承重合理性及火泥在常温下24小时 后的硬化和耐压强度。砌筑中极容易产生位移和滑 动，使每个斜道牛腿受力不均匀，斜道的整体受力 均匀性降低。在砌筑时，均匀分配支撑牛腿的中心 及圆周分布角度。在砌筑过程中，保持泥浆饱满， 合理控制好砖缝及水平度，严格控制灰缝误差在。 重视砌体胀缝预留，吸收耐材受热膨胀的应力，避 免运行时材料挤压损毁。每24小时只能砌筑一层，及 时测量每个牛腿的标高和垂直度，并确保一致，保 证泥浆的冷态强度，砌完后应干燥三天，提高结构 整体严密均匀性与承受强度能力。
前几年国内建成运营的干熄焦炉中，本钢 140t/h、安钢140t/h、涟钢140t/h、昆钢140t/h 、马钢140t/h、南钢140t/h等不少干熄焦炉均 在投产后半年时间，发生过环形风道和斜道立 柱碳化硅-莫来石耐火砖不同程度的受剪裂缝 、断裂、损伤而被迫停产检修的情况，严重的 导致斜道拱顶及环形风道内环（靠炉膛内环） 大幅下沉而垮塌，而且垮塌部位都是处于料位 计正下方位置。
节能环保工程项目管理经验交流会
干熄焦炉环形风道炉墙损坏 原因分析与改进
张亚林 (湖南省工业设备安装有限公司八分公司)
摘 要：
本文针对干熄焦炉环形风道墙破损、 垮塌原因分析和存在的问题，通过优化 生产管理，改善检修中结构设计等可行 性手段，提出延长干熄焦炉体内衬使用 寿命处理方法和改进措施，从而实现干 熄焦效能的充分发挥。
干熄焦装置斜道区耐火材料的损坏及提高寿命的途径
干熄焦装置斜道区耐火材料的损坏及提高寿命的途径２００９年４月第３４卷第２期耐火与石灰３０多年干熄焦装置大规模使用历史的日本．斜道区目前仍在使用的是特种莫来石砖。
我们使用材料的档次明显高于日本．但使用效果却并不好。
这也从一个侧面说明一个问题：不是越高级的耐火材料使用效果越好，而是要使用最适合的耐火材料。
为了弄清干熄焦装置斜道区耐火材料的损坏原因。
我们对几座千熄焦装置斜道区耐火材料的损坏特征进行了分析和研究．认为十熄焦装置斜道区耐火材料的损坏主要是结构应力损坏．并提出了一些延长该区域耐火材料寿命的办法。
在此。
我们将干熄焦装置的损坏情况和我们的分析结果做一介绍．与大家一起交流和探讨。
２干熄焦斜道区的损坏特征图ｌ为干熄焦装置示意图。
对几座干熄焦装置斜道区的损坏特征考察后发现。
斜道区耐火材料的损坏非常一致。
都是在支柱的里端和与支柱相连的环形隔墙下部发生损坏。
图２、图３分别是某干熄焦装置支柱和环形隔墙下部典型的损坏状态。
支柱的损坏，是里侧砖先发生断裂、砖缝开裂，然后砖脱落；环形隔墙的损坏，是砖先发生水平裂纹和“抽签”现象。
然后炉内端发生断裂。
图ｌ千熄焦装置结构示意图图２支柱的损坏３斜道区耐火材料损坏机理分析斜道区的耐火材料损坏非常有规律，都是发生在支柱的炉内端及环形隔墙与支柱相连的部分。
而从斜道区炉衬的几何形状看。
这些损坏部位都是环形隔墙重力偏心载荷的作用区，显然损坏与构造性应力有关。
因此。
我们先对该区域的受力情况进行分析。
图３与支柱相连的环形隔墙的损坏图４斜道区各部分分离简化示意图为了便于分析。
需要先将支柱与其相连部分按构筑情况进行分离并形状简化。
图４是分离简化示意图。
３．１支柱的受力分析先以支柱为对象进行受力分析。
假设，在干熄焦装置完成砌筑、尚未烘炉的初始状态下。
支柱与上方的环形隔墙和下方的支座结合良好，完全为面接触状态。
这样，其受力可以简化为如图５所示。
在忽略支柱本身重力作用条件下，支柱受到以下５个方向力的作用：ＦＩ一环形隔墙的莺力Ｆ２一支柱底座的支撑力Ｆ，～环形隔墙对支柱斜面的推力１４?ＲＥＦＲＡＣＴＯＲＩＥＳ＆ＬＩＭＥＡｐｒ．２００９Ｖ０１．３４Ｎｏ．２及支柱前端发生收缩，导致支柱发生内倾变形。
干熄焦斜道区牛腿损坏原因分析及预防措施
干熄焦斜道区牛腿损坏原因分析及预防措施作者：郭青龙石修连来源：《管理观察》2009年第25期摘要：干法熄焦与湿法熄焦相比，具有节约能源、改善焦炭质量和保护环境等优点。
随着社会的进步，对环保、能源的循环利用要求越来越高，干熄焦已成为我国炼焦行业的发展的必然趋势。
在干熄焦生产过程中，斜道区在生产中温度会急剧变化，砖体很容易破损，主要集中在干熄炉的斜道区牛腿处。
干熄焦系统需要定期年修，很大程度上是要检查“牛腿”损坏情况，并进行相应的修补。
年修不仅费用可观，还给生产带来不便。
因此提前做一些预防措施，来减缓“牛腿”损坏速度，是一项很值得探讨的工作。
关键词：斜道区牛腿损坏预防1.前言目前我国干熄炉基本上是竖式圆形结构，自上而下分别为预存段、斜道和冷却段。
斜道不仅是冷却段和预存段过渡区域，而且还是气流汇集改向处。
在结构上，该区域逐层悬挑承托上部砌体荷重，并逐层改变烟道的深度，一旦损坏拆除和修复难度就会很大。
2.干熄炉斜道区牛腿破损分析2.1干熄炉斜道区支腿的破损情况目前国内干熄焦在运行一年左右的时间都会发现，支腿耐火材料的破损状况严重，支腿耐火砖侧面产生裂纹，裂纹宽达几个毫米，支腿耐火砖的正面开裂，最大的两个支腿耐火砖会出现几厘米的裂缝，其他斜道支腿正面出现几个厘米的裂缝。
开裂高几厘米不等，30个支腿会不同程度地存在耐火砖表面的龟裂、断裂和脱落现象，有的部位甚至出现断裂剥落严重状况。
国内若干家干熄焦的牛腿损坏各不相同。
根据损坏的部位和程度，概括起来有三个特点，具体分别为从上部第三层砖开始向下断裂型、表面剥离损坏型和牛腿底层砖脱落型。
2.2干熄炉斜道区的破损原因分析2.2.1砖型结构搭配设计不合理目前国内干熄焦斜道区支腿耐火砖绝大部分采用莫来石一化硅砖，莫来石碳化硅砖是通过加入氧化铝、氧化硅，在基质中形成连续莫来石相，将碳化硅骨料包裹形成的多相材料。
它具有碳化硅机械强度高、热导率高、膨胀系数低、热震稳定性好、耐化学侵蚀性好等特点，是一种优质耐火材料。
干熄炉斜道部位为什么易受损,如何防止受损？
干熄炉斜道部位为什么易受损，如何防止受损？
答：斜道区和冷却段耐火砖砌体损坏得较快，造成这些部位耐火砖严重磨损的客观原因主要有：焦炭、循环气体以及耐火材料砌体的温度沿斜道高向连续波动，特别是在斜道下部耐火砖砌体温度梯度大，会造成耐火砖砌体拉裂、剥落；焦炭向下流动时对耐火砖产生的机械力，会导致斜道的突出部位第一块砖至第三块砖边部被磨损、打碎，还会造成冷却段的墙上出现不同深度的孔洞和磨损；循环气体中的焦粉对冷却段和斜道下部耐火砖砌体造成的磨损不大，因为该处的气流速度小。
最大的磨损发生在上部环形烟道，尤其发生在环形烟道隔墙以及环形烟道出口处，该处的耐火砖砌体因受循环气体焦粉磨损造成的孔洞较深；由于循环气体中存在CO，在300～600℃范围内会发生化学反应2CO→CC2+C，分离出的游离碳对耐火材料有侵蚀作用，会造成耐火砖砌体破裂或完全损坏。
这种损坏主要发生在冷却段的耐火砖砌体上面。
耐火砖中所含的铁杂质，会使这一化学反应加强。
为了减少这种化学侵蚀，干熄炉耐火砖中的CC2C3应严格控制，这是对耐火材料本身提出的要求。
在干熄焦生产过程中，会出现耐火砖砌体不完全冷却的短期停工现象。
即干熄焦定修时冷却段的焦炭并不排出，预存段还有红焦，循环风机也不停或者短时间停止运转，干熄炉温度逐渐下降但不完全冷却，因此对耐火砖砌体损坏的程度不大。
但当需要在锅炉和干熄炉内部进行检修时，必须将干熄炉内红焦完全降温冷却后进行，待检修完成后再重新对干熄炉进行升温操作，即干熄焦的二次开工。
干熄焦的这种完全
降温检修和二次开工会导致干熄炉耐火砖砌体膨胀加大，砌体个别部位形成裂缝和剥落，对耐火砖砌体造成较大的损坏。
这是干熄焦耐火材料损坏的主要原因，因此应严格控制干熄炉内红焦完全冷却的次数。
干熄炉斜道区耐火材料改进与应用
熄焦是焦炭生产过程中的重要环节。
熄焦的方式有湿法熄焦和干法熄焦两种。
干法熄焦是利用惰性气体为载体达到熄焦目的。
干熄炉是干熄焦装置中的主要组成部分，由上部椎体（炉顶）、预存段(环形气道)、斜道和冷却室组成。
炽热焦炭在干熄炉中与冷惰性气体（N 2）逆向运动进行热交换，焦炭被冷却。
与湿法熄焦相比，干法熄焦具有节约能源、减少水资源浪费，改善焦炭质量和保护环境等优点。
随着社会的进步，环保、能源、资源的可持续发展，干熄焦已成为我国炼焦行业的发展趋势。
目前，耐火材料存在的诸多问题严重影响干熄炉使用寿命，主要集中在干熄炉斜道区的支撑梁（俗称牛腿）和过梁。
为此，我们对干熄炉斜道区耐火材料进行破损调查，结合干熄炉工艺特点，提出改进措施，并应用于武钢7#干熄炉中，取得满意效果。
1斜道区耐火材料的破损分析1.1干熄炉支撑梁、过梁耐火材料破损状况武钢7#干熄炉于2003年12月投产，2004年11月停炉。
检修时发现支撑梁、过梁耐火材料破损状况严重。
支撑梁正面直缝出现10m m ~25mm 的开裂，斜道支撑梁侧面出现3m m ~15m m 的裂缝。
耐火砖普遍疏松，36个支撑梁不同程度存在耐火砖表面龟裂、断裂、脱落现象，有的部位甚至出现断裂剥落三分之一的严重状况。
预存段过梁砖由于支撑梁的破坏，也多处出现下沉、断裂、坍塌。
1.2斜道支撑梁耐火砌体破损分析1.2.1影响支撑梁耐火材料使用寿命的因素干熄炉斜道区结构复杂，炉内工况条件变化大，有诸多因素影响斜道支撑梁耐火材料的使用寿命[1]：（1）在整体结构设计上，斜道支撑梁必须承受预存段上部直筒部分全部耐火材料的重量，高温荷重必然导致结构强度的逐渐降低；（2）在焦炭自上而下、惰性气体自下而上运动过程中，斜道支撑梁耐火材料承受着焦炭的撞击、磨损和气流、粉尘的冲刷；（3）斜道支撑梁下部温度约为300℃，上部温度约为1000℃，支撑梁耐火材料由下到上，存在近700℃的温度梯度，致使耐火材料内部应力聚集；（4）化学侵蚀作用———炼焦夹带的有害介质、冷却产生的还原性气体、煤灰粉尘、余热回收工艺制度的变化(喷雾、喷气、渗透等)等，也是导致耐材熔解、侵蚀、损毁的因素。
提高干熄焦斜道区支柱砖使用寿命的浅见
作性能进行检验 ， 出现 的问题 提早解 决 ， 对 并制定 了砌筑 质 量控制技术措施 ， 有力 的保 障正式砌筑 的施工质量 。
３ 严格 控制砌 筑质 量
３ １ 泥 浆 的试 验 和 搅 拌 使 用 ．
一
因此支柱砖 的施 工质 量直 接关 系到干 熄焦 炉的使 用寿 命 和生产效 能。根 据干熄 焦生 产工艺 环境 和 目前 设计 院 的 设计要求 ， 我公 司总 结 以往 的施 工经验 ， 工 阶段在材 料选 施 用、 预砌筑 、 正式砌筑 等几个方 面对 砌筑质量进 行控制 ， 有效 的延长 了斜道支 柱砖 的生产使 用寿命。 保证干熄炉斜道 区支柱砖 施工质量的措施有 四点 。
运 发 货 ， 求 厂 家 重 新 生 产 、 测 ， 效 地 保 证 了 产 品 的 要 检 有
质量 。
裂、 剥落等 问题 （ １ ， 图 ） 损毁严重后 迫使 干熄炉停 产检修 ， 造 成需停炉检修 的经济 损失。如八钢 、 钢等干熄炉 均在投产 攀
一
年 内 发 生 过斜 道 区 耐 火 材 料 的 裂 纹 、 裂 、 毁 而 被 迫 停 断 损
图 １ 干 熄 炉斜 道 区牛 腿 的 破 损 情 况
砌筑前 ， 应根据砌筑 环境温 度情况 ， 泥浆 使用 按说 明书 的要求进行试验确定胶泥的稠度和加磷酸盐 溶液量 ， 搅拌程 序先加入粉料和添加剂干拌后 ， 边加磷 酸盐溶液使其搅 拌均 匀， 按规定所 需稠度 控制加量 ， 再均 匀搅拌 ， 泥浆为糊 状 ， 在 无泥 团、 无疙 瘩后 须继续搅拌 ３ ｒｎ以上保证泥浆充 分融合 ｉ ａ 均匀方可使用 。所有搅拌好的泥浆应及时使用 完 ， 得在下 不
干熄焦装置斜烟道区耐材损坏机理
干熄焦斜烟道区耐火材料的损坏及砖形和炉衬结构的影响中冶焦耐工程技术有限公司特新耐火材料研究所2005-11-131 前言2004年10月，武钢干熄焦炉投产1年停炉检修时发现斜烟道支墙损坏严重，靠炉内一侧SiC 砖普遍断裂，支墙砖端面立砖缝普遍裂开（最大裂开缝达~40mm 宽），如不进行维修，蓄焦室隔墙有垮塌的危险。
2005年5月马钢干熄焦使用1年后停炉检修，也发现了类似的损坏，但损坏程度比武钢轻。
我们在武钢对干熄焦炉的损坏情况进行了实地考察时，与干熄焦炉设计方日本新日铁技术人员须藤先生及武钢焦化厂的技术人员交换了看法。
武钢焦化厂的技术人员最初认为是火泥质量问题，后通过我们的分析，大家基本赞同是应力破坏。
在马钢考察后，更坚定了我们的看法，并且认为砖形和砌筑结构对应力破坏影响较大。
之后我们在炉衬损坏机理分析和炉衬合理化结构方面做了大量的析研究工作，取得了一些成果和认识，现将实验研究结果归纳如下：2 斜烟道区耐火材料损坏机理分析2.1 干熄焦装置斜烟道区结构模式图1是干熄焦装置结构示意图。
图1 干熄焦装置结构示意图环形隔墙 斜烟道支柱 烟道外墙斜烟道区现有构筑结构大体可分为两类，一类环形隔墙与斜道支柱以及烟道外墙通过砖的沟舌连接在一体，如日本过去的75t/h 的小型干熄焦和宝钢引进的干熄焦即为此结构，这种结构可用图2表示。
另一类结构是环形隔墙与斜道支柱通过砖的沟舌连接在一体，但与烟道外墙不发生沟舌连接，武钢引进的大型干熄焦装置就采用这种结构，这种结构可用图3表示。
图2 环形烟道、斜烟道支柱和烟道外墙连成一体结构图3 环形隔墙与支柱连成一体但与外墙间设滑移缝结构 BC2.2 斜烟道支柱与环形隔墙及烟道外墙相互连接结构的损坏机理这种结构见图2，斜烟道支柱每层砖的外端通过沟舌与烟道外墙连接起来，从熄焦室墙顶端开始，每层砖向炉内延伸一点，上下层砖之间通过沟舌结构使砌体形成一体。
当上方环形隔墙的重力压在支柱内端时，支柱将受偏心载荷作用，发生向下向内变形的趋势。
干熄炉斜道区损坏原因分析与解决措施
干熄炉斜道区损坏原因分析与解决措施夏燚李平王飞(马钢股份公司煤焦化公司，马鞍山243000) 严解荣朱义文（马钢股份公司技术中心，马鞍山243000)目前，我国干熄炉基本上是竖式圆形结构，自上而下分别为预存段、斜道和冷却段。
斜道不仅是冷却段和预存段过渡区域，而且还是气流汇集改向处。
在结构上，该区域逐层悬挑承托上部砌体荷重，并逐层改变烟道的深度。
在干熄焦系统内，焦炭、焦粉以及还原气氛、温度、压力的变化都会对耐火材料造成冲刷和磨损，特别是斜道部位，即“牛腿”的损坏尤为突出。
“牛腿”损坏后，拆除和修复的难度都很大，干熄焦系统的定期年修在很大程度上是检查“牛腿”的损坏情况，进行相应的修补，不仅修理费用大，而且影响生产。
1 “牛腿”损坏的类型国内干熄焦“牛腿”的损坏各不相同，根据损坏的部位和程度大致可分为上部第3层砖开始向下断裂型、表面剥离损坏型和底层砖脱落型等3种类型。
2 “牛腿”的损坏原因“牛腿”的损坏与施工质量、运行操作和耐火材料性能等有关。
目前，国内干熄焦装置的斜道部位一般用莫来石碳化硅质耐火材料，该材质具有耐磨、硬度高、抗热震性好等特点，但砖的热膨胀系数偏大。
2.1 环形烟道的损坏1) 环形烟道支柱砖的高温蠕变。
斜道以上的预存室环形烟道耐火材料总重为180吨，按目前干熄炉30或36根“牛腿”计算，每根“牛腿”承受力5吨左右。
“牛腿”大多采用莫来石碳化硅质耐火材料。
在使用过程中，环形烟道总是处于焦炭移动和烟气冲刷的状态，烟气温度的变化使耐火砖内部形成温度梯度，从而产生热应力，导致烟道支柱的砖内结构逐渐疏松而损坏。
另外，由于烟道支柱下部耐火砖的受力面积比上部小，各部位所受负荷不均匀，且蠕变量与温度和压力成正比，所以环形烟道支柱下部的耐火砖首先损坏。
2) 热负荷变化导致环形烟道损坏。
环形烟道长期受热负荷变化的影响，砖内温度波动频繁，导致耐火砖膨胀和收缩，引发砖的相互位移或错位。
环形烟道的损坏一般先从底部耐火砖开始断裂，这与导入空气过量或负压区漏气有关，且容易造成干熄炉入口氧含量处于较高水平，在“牛腿”底层附近聚集大量可燃性气体，致使焦炭燃烧后底部温度偏高。
干熄焦斜道用耐火材料的选择及其损毁（一）
干熄焦斜道用耐火材料的选择及其损毁（一）
干熄焦（简称CDQ）是利用惰性气体将红焦降温冷却的一种熄焦方法，具有节能、环保、改善焦炭质量的特点。
在干熄焦装置中，使用耐火材料的主要部位是干熄炉本体和一次除尘器。
干熄炉本体又分为三部分：冷却室、吸引带（斜烟道和预存室）和装入带。
干熄炉冷却室常用耐火材料为B级莫来石砖（BM）；倾斜烟道用材料目前有A 级莫来石碳化硅（QAT）、莫来石红柱石（BE3－LN、QAT－SF）、氮化硅结合碳化硅（Si3 N4－SiC）和β-SiC四种材质，应用多的为QAT和BE3－LN；预存室用材料为A级莫来石砖；装入带锥体部位用致密黏土砖QN3、QN53，炉口部位用B级莫来石碳化硅砖（QBT）；一次除尘器用耐火材料主要为A级莫来石砖和致密黏土砖QN53。
目前我国干熄炉的损毁主要表现在以下几个方面：1）倾斜烟道支柱砖断裂、开缝和磨损；2）预存室环形风道内墙倒塌；3）冷却室砖磨损严重；4）膨胀节用耐火材料损毁；5）一次除尘器挡墙倒塌。
以下重点介绍倾斜烟道和环形风道的结构及损毁原因。
提高干熄炉炉衬寿命的分析及探讨
提高干熄炉炉衬寿命的分析及探讨徐超潘月清（中国第一冶金建设有限责任公司，武汉430081) 干熄焦技术不仅能大幅度减少有害废气的排放，而且能有效利用红焦热量，提高焦炭的品质。
然而从目前干熄炉的使用情况看，干熄炉炉衬的使用效果并不理想，主要表现在炉衬寿命较短和干熄焦生产过程中炉衬经常出现问题而影响生产。
1 干熄炉斜风道损坏的机理分析1.1 干熄炉内衬耐材与实际使用效果不符干熄炉炉衬的最高工作温度为1050℃，工作压力和气体流速不大，侵蚀气体对耐火材料的侵蚀同样不大。
但使用的耐火材料档次较高，如斜道立柱和冷却段使用A级碳化硅耐火砖，环形风道段使用A级莫来石耐火砖。
这种档次的耐火材料足以适应干熄炉的生产环境，然而实际情况并非如此，具体表现如下。
1) 干熄炉在烘炉投产后的半年时间里，斜道立柱的碳化硅-莫来石耐火砖受剪切面几乎全部折断，严重时导致斜道拱顶及环形风道内环（靠炉膛的一环）大幅下沉，致使环形风道内环受焦炭挤压而坍塌。
2) 冷却段的磨损速度高于60mm/a，3年后的磨损量约200mm，必须进行大修。
3) 一次除尘段波纹补偿器及锅炉入口处的浇注料经常剥落和垮塌。
1.2 干熄炉斜道立柱的受力分析干熄炉斜道立柱主要承载斜道拱顶、环形风道内环及焦炭下降的摩擦力。
预存段及上锥段的炉壳及炉衬重量全部通过托圈板施压在炉壳上，两者之间设有70mm左右的膨胀缝。
以150吨干熄炉为例，斜道拱顶的耐火砖重量20多吨，环形风道内环的耐火砖重量130多吨，加上焦炭下降的摩擦力，总共不足200吨。
这200吨的压力压在36个斜道立柱上，斜道立柱即使是每块单砖抗折截面积也有0.035 m2，即对每块单砖的折断压强只有1.6MPa，而这种材料的抗折强度大于20MPa。
即使再加上一些不均衡因素，因为有10多倍的安全系数，也不足以将斜道立柱砖全部折断，必然有其他外力作用。
由于工艺需要，环形风道顶部的封板为水平结构，这些水平梁支撑着预存段及上锥段炉壳及耐火材料约450吨的重量。
攀钢1、2#干熄炉斜道区牛腿损坏原因分析及改进探讨
攀钢1、2#干熄炉斜道区牛腿损坏原因分析及改进探讨本文针对攀钢1、2#干熄炉斜道区牛腿砖损坏情况，对比牛腿增设不锈钢保护罩试验结果，分析其损坏原因，探讨改进方向，从而延长牛腿的使用寿命，提高干熄焦年修间隔，充分发挥干熄焦效能。
关健词：干熄炉；牛腿；保护罩；损坏原因；改进；年修间隔1 前言干熄焦装置具有工艺先进、环保和节能效益显著的特点，在钢铁联合企业中应用，可提高焦炭质量，降低入炉焦比约1%，提高高炉生产能力约1%，从而降低钢铁生产中的成本费用。
又能从炽热的焦炭中回收热能产生蒸汽获得直接的经济效益。
从环保的角度看，建设干熄焦装置，可以减少因湿法熄焦排放大气中的水蒸气夹带的酚氰有害物质和粉尘，必将大大提高空气质量。
为保证系统的设备等正常运行，就需要安排相应的年修，年修期间不仅浪费红焦显热，同时施工和备材费用巨大，因此年修时间间隔的提高有利于发挥干熄焦效能。
攀钢1、2#干熄焦系统为中冶焦耐工程技术有限公司设计，其最大处理能力为145t/h。
自2006年初开工以来，共计年修5次，从该系统运行情况来看，斜道区破损（特别是牛腿破损）已经严重制约了干熄焦效能发挥。
攀钢1、2#干熄炉斜道区牛腿承受着内环砖的全部重量和预存段的部分重量，牛腿总承重在180t左右（不含火泥重量）。
干熄炉圆周方向共设置30组牛腿，牛腿端头两块砖并接，利用S型舌槽咬合，上下两层错缝压砌。
2 斜道区牛腿损坏情况通过多次检修发现牛腿主要存在两种问题：一是同层并砌的两块砖严重开裂，其中最大缝隙达到接近10cm，且呈现出中间宽、两端窄的“橄榄球”状；二是牛腿内侧端面存在较严重的断裂，断裂主要发生在74—81层之间。
3 斜道区牛腿损坏原因分析从牛腿损坏的两个方面分析，同层开裂属于水平方向作用，而牛腿局部砖断裂属垂直向或内部作用，因此针对该两个方面分别查找原因。
3.1 同层牛腿砖开裂原因分析斜道區部位结构复杂，牛腿在结构上承受着炉子上部耐火材料的重量带来的横向张应力，承受弯矩应力，热膨胀应力，急冷急热产生的不均衡应力以及材料自身不同温度段化学反应引起的内部应力，而且还有焦炭滑移产生的摩擦力和气流冲刷作用力。
干熄焦斜道区耐火材料损坏原因分析
干熄焦斜道区耐火材料损坏原因分析作者：胡昌来，冯强来源：《科技创新与生产力》 2015年第3期胡昌来1，冯强2（1. 中冶焦耐（大连）工程技术有限公司，辽宁大连 116085；2. 北京众联盛化工工程有限公司山西分公司，山西太原 030006）摘要：干熄焦技术作为焦化行业节能减排的重要项目得到了广泛推广。
干熄焦技术的发展与研究逐渐成为行业热点。
文章针对干熄焦斜道区耐火材料损坏的各种原因进行了分析,指出了解决方案。
关键词：干熄焦；斜道；损坏原因中图分类号：TQ520.5 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2015.03.048作为焦化行业节能减排的重要项目——干熄焦在国内已经广泛应用，随着大型干熄焦的推广应用，干熄焦耐火材料内衬正常寿命已经成为干熄焦安全正常生产的关键性因素。
干熄焦目前发生损坏比较集中的问题是斜道牛腿损坏（以下简称“牛腿”），斜道拱变形下沉的情况。
为此对干熄焦斜道区耐火材料的损坏原因进行分析，具有重要意义。
1 干熄焦斜道区损坏特征通过对几座干熄焦装置斜道区的损坏特征考察后发现，斜道区耐火材料的损坏非常一致，都是在牛腿的里端和与牛腿相连的环形隔墙下部发生损坏。
图1是某干熄焦装置牛腿和环形隔墙下部典型的损坏状态。
牛腿的损坏，是里侧砖先发生断裂、砖缝开裂，然后砖脱落。
2 干熄焦斜道区耐火材料损坏原因分析2.1 内部原因分析2.1.1 压力原因分析牛腿荷重分析牛腿荷重主要来自环形风道内墙重力和焦炭下行过程中对环形风道内墙的一些附加力，这些作用力为垂直向下作用于斜道拱上，最后理想状态平均分布于斜道牛腿上。
干熄焦斜道拱和环形风道内墙重量作用在牛腿上的垂直压力很小，以140 t/h干熄焦为例，上部耐火材料大约250 t，考虑运行中焦炭摩擦力等，每个牛腿承受压力10 t，牛腿耐火砖承受压力1 MPa，小于耐火砖的耐压强度。
碳化硅砖常温耐压强度为85 MPa，干熄焦生产状态下耐压强度大于5 MPa。
干熄焦斜道区耐火材料损坏原因分析
５ 结束语
机的使用 ，代替了劳动强度大 、作业效率低 、清筛 质量差的人工作业 ，实现 了对道岔线路维修施工的 机械化作业 ，经过不断改进 、提高施工组织方案 ， 为今后的既有线道岔病害整治打下了良好基础 。
（ 责任编辑 王 雯）
耐火 砖损 坏 。
单 径 埘ｍ
图 ２ 剪 切 应 力 分 析 示 意 图
３ ）部 分 干 熄 焦 斜 道 区 耐 材 砌 筑 时 间 为 冬 季 ，
干熄炉本身有保温措施 ，但是耐火材料没有保温措 施 ，干熄炉砌体的整体性很难保证 ，因此砌筑质量
较差 ，也 是 造成 了 干熄 炉斜 道 区耐火 材 料损 坏 的 原
因之一 。
实 际上 剪切 面 的受 力不 可 能是 均 匀 的 ．耐火 材
料 的抗剪切强度远不如其耐压强度 ，所以牛腿砖受
剪切 破坏 的 可能性 要 大得 多 ：假设 Ａ面 上有 块砖 由
于种种原因造成窜动 ，其上的灰浆脱落 ，或者砌筑
质 量 不好 ，灰浆 不 饱满 ，使 其 剪切 面 积减 小 ，这 样 剪 切 应力 接 近剪 切 破坏 应力 。在下 块砖 失 去 对上 层
所受到的剪切应力会小些。实际情况也是 ，牛腿最 下部砖破损很少 ，主要是牛腿砖 中部最严重。
２ ． １ ． ３ 温 度应 力
由于国内企业大多数是刚开始使用 。整个于熄 焦 的操作还不很稳定 。干熄炉炉体 内部温度波动很
大 。尤 其 是频 繁 停炉 ，造成 耐火 材 料 内部 应力 反 复 作 用 。耐火 材料 在 温度 应力作 用 下 ，发生 破碎 。
由于斜道拱实体部分和下部斜道牛腿之间有沟
干熄炉炉衬的损伤原因及改进措施
干熄炉炉衬的损伤原因及改进措施干熄炉炉衬的损伤原因及改进措施钱虎林（马钢煤焦化公司，马鞍山243000)1 炉体损伤的表现（1）斜道“牛腿”断裂。
目前国内干熄焦斜道区结构设计普遍采用30个“牛腿”，“牛腿”砖均使用莫来石-SiC砖。
马钢6m焦炉配套干熄槽采用36个“牛腿”支撑，损坏表现为：“牛腿”发生崩溃性损坏和单方向折断；在拱顶部位高温段发生砖体烧熔现象。
（2）环形气道的损坏。
200吨左右的环形气道仅靠30或36个“牛腿”支撑。
对于140t/h以上的处理量，干熄炉在使用2年后，环形气道变形严重，甚至倒塌。
我公司新区4号干熄炉现已做了支撑。
（3）冷却室的磨损。
干熄焦连续不断地排出，要求冷却室砌体有足够的耐磨性，尽管设计时考虑到了此问题，但冷却室的径向磨损还是达到了30～70mm/a。
若不及时修补，会影响排焦的均匀性，从而影响排焦的温度。
（4）装入水封座的损坏。
装入水封座开焊后，冷却水进入干熄炉内，发生水煤气反应，造成安全隐患。
（5）隔热浇注料的损坏。
干熄炉至锅炉段的浇注料为耐高温浇注料，分两层浇注，内层为重质，外层为轻质。
高温运行周期仅为一年半左右，损坏机理为开裂、粉化、掉料等结构性的破坏。
2 损伤原因分析（1）耐火砖性能。
目前斜道区采用的莫来石-SiC砖的指标不合理，不能满足使用要求，主要体现在炉口莫来石-SiC砖的热震稳定性、预存室荷重软化温度、斜道抗折强度、冷却室耐磨性等关键指标上。
而用户更关注的是常温耐压强度，忽略了抗折强度，特别是忽略了高温强度。
错误地认为干熄炉的红焦温度仅1000℃左右，不需要太多考虑荷重软化温度。
而在实际运行过程中，需要导入4000～6000m3/h的空气，一方面作为循环气体的补充，另一方面提供燃烧可燃基（CO、H2等）及焦粉所需氧气。
理论上，这些燃烧反应有可能使局部环境温度达到1350℃。
循环气路的严密性一直是干熄焦系统运行过程中的难题。
在斜道出口至锅炉尾部的负压腔，泄漏点多且不易排查和检修。
干熄焦耐火材料异常损坏的分析与改进
速度 ，但 仍无 法满 足大 型化干 熄焦发 展的需 要 。 目 前 干熄 炉耐火 砖体 面层损 坏较 严重 ．特 别 是干熄 炉 内和一 次除尘 器 承叉溜槽 部位 最为严 重 ．炉 内主要
收稿 日期 ：２ ｏ — １ １ ｏ８０—５ 作 者简 介 ：李 文 忠 （９ ０ ，男 ，Ｔ 程 师 １７ 一）
火材料砌 体温 度沿斜 道高 向连续 活 动 ，特别 是下部
耐火砌 体 温度 波动 在 ３ ０ ７ ０Ｃ 间 ．较 大 的温差 ０ ～ ０ ｏ之 会造成 耐火砖 拉裂 、剥落 。斜 道上 部环 形烟 道及 出
连续 冲刷 ．承重受 力 大又不易 翻修 ．选用 了抗 急冷 急热性 能好 、抗 折强 度大 的莫 来石碳 化硅 质砖 ，同
强 。使牛 腿受力 过大 ，产生 纵 向与侧 向砖层 断裂 。
（ ）斜道 区受循 环气体 冲刷 和磨 损严 重 ，砖泥 ２ 强 度减 弱 、剥 离 。炉 内气 体 速 度 周边 高 、中心 低 ， 存 在 明显 的勾 留现象 ．而且 越接 近斜 道速 度 的偏析 越 严重 ，冷却 室气流 上升 的过程 是气 体 向周边 汇集 从 斜 道 排 出 的过 程 ，由 于结 构 的 弊病 ，加 速 了 冲
６ 结束 语
炉温指 数管理 评价 方法 根据 统计 过程 控制技 术 中的成熟理论 把 炉温状 况评 定为 五个级 别 ，以定级 的方 式对 炉温情 况进行 评价 ，为 焦炉 温度 管理 引入 了一个全 新 的方 法 。
慢 的 ，所 以考 察 横墙 温 度状 况 时所 取 的周 期 很 长 ， 建 议 采取 每 个 月 自动绘 制 单 排 、１ ０排及 全 炉 曲线 的方法 。
集 中在 斜道 区和冷 却段耐 火材 料砌 体 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 干熄炉斜道区耐火材料损毁的原因
1.1 斜道区耐火材料损毁的现状
干熄焦工程是一项先进的环保和能源再利用工艺技术，对减少环境污染，节省水资源、能源再利用和提高焦炭质量具有重要作用和意义，是国家发展改革委员会制定的十大节能工程之一。
但近几年来，干熄焦工程推广进度不快，全国需改造成干熄焦的焦炉约2200座左右，而至今投产的不到100座，究其原因虽很多，但干熄焦斜道区（俗称牛腿）的耐火材料达不到设计和使用年限，损毁严重，迫使干熄炉停产检修而造成业主困扰和经济损失是一大制约因素。
如昆钢、马钢、南钢等干熄炉均在投产一年内发生过斜道区耐火材料的裂纹、断裂、损毁而被迫停产检修。
1.2 干熄炉斜道区的破损原因
在干熄焦装置正常操作时，循环风量应与排焦量相匹配。
当排焦量增大时，循环风量也应相应增大，但每次增加循环风量的幅度不能太大。
循环气体流经干熄炉的冷却段时，从斜道区进入环形风道，会带走一部分焦炭。
斜道区的耐火材料不仅受到焦炭向下流动时的冲击力，还受到向上的循环气体夹带焦粉的冲刷。
而且，焦炭、循环气体以及耐火材料的温度沿斜道高度连续变化，特别是斜道区下部的温度在300～700℃之间变化，会产生很大的热应力，从而造成耐火材料的拉裂、剥落等，图1中示出了斜道区牛腿的破损情况。
图1 干熄炉斜道区牛腿的破损情况
2 保证干熄炉斜道区耐火材料质量的措施
目前，干熄炉斜道区耐火材料大多采用莫来石碳化硅砖及配套胶泥，但在使用中仍存在一些问题。
为此，我公司在斜道区耐火材料制作和砌筑等方面采取了以下措施，有效地保证了干熄炉斜道区耐火材料的质量。
（1）重视原材料的纯净度和理化指标。
生产莫来石碳化硅砖及配套胶泥的主要原料有莫来石、碳化硅和氧化铝超微粉等。
其中莫来石又可分为天然莫来石、烧结莫来石和电熔莫来石；碳化硅有97碳化硅、93碳化硅、90碳化硅等品种；氧化铝超微粉有α-Al2O3、研磨Al2O3等，根据细度不同又可以分为各种品种。
在干熄炉斜道区复杂恶劣的工况条件下，原料应该有很高的纯净度，很好的活性，宏观有很好的颗粒形状，微观组织结晶均匀、结晶相和晶粒形状要好，并成网状结构。
但
是，由于某些客户、原料供应商和产品制造厂家一味追求降低成本，势
必使选用的原材料品质下降，致使莫来石碳化硅砖及配套胶泥的指标达不到设计要求。
为此，我们选择了条件比较好的电熔莫来石、97碳化硅、超细α-Al2O3等原料，生产的莫来石碳化硅砖既能达到设计要求，又能满足实际生产的需要，取得了理想的使用效果。
（2）用压机制砖，严把质检关。
因干熄炉斜道区砖的品种规格多、数量少、尺寸大，少数生产厂家为节约生产成本，制砖时采用人工捣打；检测设备和检测手段缺失或质检不严格。
致使耐火材料的理化指标和尺寸误差达不到设计和使用要求。
针对此问题，我公司使用了1000吨的压机生产，对于特别复杂的砖型，还采用了振动压机生产，以保证砖结构的均匀性。
然后采用高温梭式窑烧成，并严格控制烧成温度和保温时间。
若发现砖的尺寸、表面、理化指标不合格，坚决剔除销毁，重新生产、检测，有效地保证了产品的质量。
对于耐火胶泥，主要是严格控制其细度，均匀搅拌，保证其粘结强度，使之与砖更好的配套。
图2为我公司生产的莫来石碳化硅砖。
图2 宜兴兴贝公司生产的莫来石碳化硅砖
（3）严格控制砌筑质量。
干熄炉砌筑是竖窑式结构，从斜道区开始就是变角度承载，应充分考虑承重的合理性及火泥在常温下24小时后的硬化和耐压强度。
施工时往往为赶工期而忽略了这一点，砌筑中极容易产生位移和滑动，使每个牛腿受力不均匀，斜道的整体受力均匀性降低。
因此，在砌筑时，必须严格管理，规范砌筑，均匀分配支撑牛腿的中心及圆周分布角度。
坚决杜绝因赶工期及其他因素降低砌筑的要求，并综合考虑天气因素，尽量在夏秋季开始砌筑。
在砌筑过程中，还要严格掌握灰缝误差（±0.5），泥浆一定要饱满，合理控制好砖缝及水平度，发现倾斜及扭曲现象应立即停止砌筑，及时调整。
并应合理控制工期，每天砌筑一层，保证泥浆的冷态强度，砌完后应干燥三天，保
证强度，确保斜道区形成整体，从而提高承重的均匀与强度，图3为干熄炉内衬照片。
图3 干熄炉斜道区内衬砌筑照片
（4）合理安排干熄炉烘炉计划。
烘炉是保证干熄炉耐火材料使用寿命的重要因素。
通常，耐火材料是有一定水分的，干熄炉在投产前，一定要把砌体中的大部分水排除出去，通常是从耐火材料的表面蒸发，蒸发速度随耐火材料中的水分降低而降低。
在烘炉初期，一定要严格控制升温速度，一般每小时的升温速度应控制在10℃左右，最高不超过20℃。
严禁出现温度波动，还必须保证足够的保温时间。
（5）保证干熄炉的稳定运行。
干熄炉的稳定运行对增强斜道区耐火材料的使用寿命具有很重要的意义，必须制定合理的操作管理制度，控制好系统参数，使其保持热态平衡。
因此控制相对稳定的排焦量，保证焦炭在干熄炉内以相对稳定的速度向下流动，可以减缓焦炭对耐火材料的磨损；相对稳定的排焦量还有利于炉内温度的稳定分布，也会减缓耐火材料因温度波动产生裂纹和剥落。
我公司在干熄炉用耐火材料的制作、砌筑、烘炉和生产操作的各个环节中，严格贯彻执行了上述措施，有效地保证了干熄炉耐火材料内衬的质量，深得兖矿国际焦化有限公司、上海五冶等用户的好评。
3 干熄炉斜道区耐火材料的选择
3. 1 斜道区耐火材料的种类
（1）莫来石碳化硅系列。
目前，干熄炉斜道区的耐火材料大多选用莫来石碳化硅系列，该材料具有很好的抗急冷急热性和耐磨性、抗折强度高、抗侵蚀等特点，在干熄炉中的使用量也最大。
（2）氮化硅结合碳化硅系列。
国外尚无使用先例，国内个别厂家已进行了试验，但未有充分实践。
由于这种材料的生产成本过高，还未为大多数厂家所接受。
（3）粘土系列。
此材料有很好的抗急冷急热性，但其材质不尽如人意。
早期建设的干熄炉使用的是粘土系列耐火材料，但目前正在逐步被淘汰。
3.2 莫来石碳化硅砖和氮化硅结合碳化硅砖的比较
干熄焦装置是用氮气来冷却红焦，如果在材质上选择和工况的材质接近，理论的使用寿命应该更长。
氮化硅结合碳化硅砖就能较好地满足上述条件，再加上氮化硅结合碳化硅砖的强度也较高，是干熄炉内衬较为理想的耐火材料。
但其生产成本比较高，约为莫来石碳化硅砖的三倍以上，故一次性投资较高。
特别是当前焦化行业低迷的形势下，选择氮化硅结合碳化硅砖对大多数厂家来说是难以负担的。
但从长远来看，我们建议有能力的企业还是可以考虑的。
对于莫来石碳化硅砖系列在使用中出现的问题，我们认为除了材质本身存在的不足外，主要是人为因素造成的，如果从结构设计、原料选择、配方、制造、施工、烘炉、运行维护等诸多环节严格控制质量，规范管理，使用一年以上是没有任何问题的。
更多资讯请关注中国耐火砖交易网。