干熄炉斜道区损坏原因分析与解决措施
@干熄焦炉环形气道损坏的原因分析与改进措施
一、干熄炉环形气道损坏的原因分析
预存室内部（即内墙内侧）一直处于高 温热涨状态，而内墙的外侧则由于要控 制生产时循环气体中的可燃成分和锅炉 入口温度；必须将冷空气和低温循环烟 气通过回流导入，再加上内墙外侧的环 形空间直接与负压的锅炉入口通道连通， 使内墙外侧空间长时间处于相对冷缩的 负压状态；加上焦炭运动挤压和粉尘气 流冲刷，隔墙变形位移量逐步加剧，造 成倒塌。
二、改进措施
2.3.3 严格控制T4、T3冷却室上、下部圆 周方向的温差，使其气流分配均匀
控制好T4、T3圆周方向的四点温差，保 持圆周方向排焦的均匀性，可使焦炭在 冷却室床层运动时能够充分冷却，从而 使气流速度壁流偏析减少，降低因局部 温差产生的炉体拔裂。
二、改进措施
根据经验设定稳定的排焦量和循环气体 量，生产波动就相对较少，气流走向相 对均匀，充分合理的使用好调节棒使T4、 T3各点温差控制在A、B、C、D各点 <40℃，红焦冷却效果好，焦炭对耐材的 磨损和破坏相对减少。
二、改进措施
2.1改进气道隔墙砖型结构，增强咬合作 用力
由于考虑到要避免内墙砖向外侧横向移 动，而又不能影响砖体之间热胀冷缩的 自由膨胀，所以对环形气道内墙砖的改 良为如图六所示，对环形气道的内墙砖 沟舌和沟槽进行改良，将原来的半圆形 沟舌改为类似直角三角形，并适当加深 沟槽，
二、改进措施
这样即使出现灰浆剥落和不是非常大砖 缝的情况下，砖体自身的三角形沟舌与 下一块砖的沟槽就能够充分依靠自身的 设计结构阻止上一块砖向内墙的外侧横 向移动，同时沟舌的三角形斜边和沟槽 预留的空间也能够满足砖体自身的自由 膨胀位移的需要。
End 谢谢
三、结语
以上就大型国产化干熄焦炉环形气道损坏现 状及原因进行了阐述和分析，干熄炉的环形 气道损坏现象对干熄焦系统生产造成较大的 危害，只有在充分了解该区域的工况特点、 使用条件和损坏原因后，才能在提高该区域 耐材综合性能、耐材材质选型、砖型结构、 日常生产中的操作管理等环节加以完善和改 进，从而实现干熄焦系统的稳定。
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。
干熄炉斜道区耐火材料损毁问题的浅见
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。
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。
焦化厂影响干熄焦设施设备寿命因素及原因分析和技术措施
焦化厂影响干熄焦设施设备寿命因素及原因分析和技术措施1、影响干熄焦寿命的几种情况及原因分析1.1 干熄炉斜道区损坏：斜道区俗称为牛腿，是干熄炉较为容易损坏的部位，该区域在装焦生产中不仅会受到红焦向下流动的冲击力，还要受到夹带着焦粉的高温循环气体的冲刷。
此外，在干熄焦热循环的过程中，斜道区还会经受 300℃~700℃的温差变化，在较大的热应力作用下很容易造成斜道区耐火材料出现损坏。
主要表现为牛腿砖折断和崩溃性损坏；拱顶部位高温段砖体烧熔。
究其原因，一是耐火砖高温性能问题，难以适应频繁的、大幅度的温差变化，特别是当斜道出口密封性较差，因局部负压吸入空气时，会使该部位发生剧烈燃烧，甚至达到1350℃~1550℃的高温，继而导致砌体烧熔。
1.2 预存室环形气道变形：环形气道是干熄炉高温烟气的通道，具有砌体结构复杂，运行环境恶劣的特点，生产运行时会频繁地受到高温烟气的冲刷，对炉体结构的耐磨性、热稳定性等都有着非常高的要求。
因此，环形气道在经过两年的运行周期后大多会出现不同程度的变形甚至是倒塌，不得不停产检修。
通过与其它焦化厂干熄焦设备运行情况的调查，认为环形气道变形，检修周期较短的原因：一是装焦量较大，导致装焦时炉体承受的热应力瞬间成倍提高；二是预存室容积提高，较大的装焦量必然导致气道所承受的径向应力的增加；三是气道严密性不良，导致局部砌体烧熔。
1.3 高温膨胀节内衬浇筑材料寿命短：干熄炉至一次除尘器之间的高温烟气通道采用高温浇筑料分层浇筑，虽然具有施工简单、成本低廉等优点，但是在恶劣的工况环境下，运行一段周期后较容易出现粉化、开裂等结构性破坏，致使其严密性受到破坏。
继而导致夹带大量粉尘的烟气外逸，污染环境。
1.4 装焦炉口水封槽寿命短：炉口水封槽主要起到防止装焦时烟气、粉尘外逸的作用，在生产时由于需要时常开闭，因此会频繁经受 1000℃左右高温烟气的冲刷和灼烧。
长期运行下，容易导致不锈钢水封槽的损坏，并导致工业用水漏入干熄槽内。
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。
干熄焦炉介绍解读
装焦图片
干熄炉工作原理
干熄焦技术是利用冷的惰性气体(燃烧 后的废气)，在干熄炉中与赤热红焦换热从 而冷却红焦。吸收了红焦热量的惰性气体 将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽，被冷却 的惰性气体再由循环风机鼓入干熄炉冷却 红焦。干熄焦锅炉产生的蒸汽或并入厂内 蒸汽管网或送去发电。
红焦在干熄糟冷却室内与循环风机鼓入的小 于200℃的惰性气体进行热交换，温度降至230℃ 以下，由排料装置排至皮带运输机上，运往炉前 焦库，惰性气体吸收了红焦的显热，温度升高至 900－950℃，经一次除尘器除尘后进入余热锅炉 产生蒸汽。从锅炉出来的惰性气体温度降至 200℃左右，经二次除尘器，并经省煤器二次降 温后，进入循环风机，被再次送入干熄槽，余热 锅炉产生的450℃、3.9MPa的中压蒸汽，可并入 蒸汽管网或送发电机组发电。
到了20世纪60年代，前苏联在干熄焦 技术工业化方面取得了突破性进展，在切 列波维茨钢铁厂建造了带预存室的地上槽 式干熄焦装置，处理能力达到52-56t/h。 这种带预存室地上槽式干熄焦工业装置解 决了过去干熄焦装置发生蒸汽不稳定等问 题，实现了连续稳定的热交换操作。20世 纪70年代，全球范围内的能源危机进一步 推动了干熄焦技术的发展。
干 熄 焦 炉 介 绍
目
录
一、熄焦的分类 二、干熄炉的起源发展 三、干熄炉的工作原理 四、干熄炉主要损毁部位
一、熄焦的分类
熄焦的方式有湿法熄焦和干法熄焦两 种。将炽热的红焦熄灭称为熄焦。熄焦是 焦炭生产过程中的重要环节之一。干法熄 焦是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设备，由上部 的锥体（炉顶）、预存段（环形气道）、 斜道和冷却室组成。炽热的焦炭在干熄炉 中与冷惰性气体（N2）逆向接触进行热交 换，焦炭被冷却以往采用湿法熄焦，即往 烧得通红的焦炭上淋水降温熄焦。
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。
干熄炉环形风道内环墙破损的原因及处理
干熄炉环形风道内环墙破损的原因及处理郭永贵杨广要郭研文杨红丽（河北钢铁集团宣钢公司焦化厂，宣化075100)我厂于2010年12月投产1座140 t/ h干熄焦装置，2012年5月发现其环形风道内环83～99层东北侧墙有倒塌现象，为防止内环墙的整体坍塌，对墙体及时进行了处理。
1 炉墙损坏情况降温后对干熄炉进行检查，发现环形风道内环墙壁在东北面处出现破损，大小约为2.5m ×2.0m, 砖向外部脱落，堆积在风道调风挡板上。
墙体东侧也有1处严重向外凸起，裂缝较大。
另外墙体中部整体向外凸起，最严重处凸起达 10cm左右。
2 炉墙破损原因2.1 墙砖存在缺陷环形风道内环采用A级莫来石砖，其存在高温强度低和热震稳定性差等缺点，不易满足干熄炉内的复杂的工况。
环形风道内环为单层砖墙，砖为楔形，外大内小砌成环形，上下层砖靠砖沟和砖舌相互卡住防止水平移动。
在装焦过程中，焦炭和气流会冲击墙体，由于砖沟和砖舌连接不紧密，导致砖向外移动，墙体向外凸起。
斜道区，尤其是“牛腿”部位，悬空承托着整个预存段的重量，且“牛腿”上部的温度高达800～900℃，故对耐火材料的中高温抗折强度、抗疲劳指数等要求比较高，而A级莫来石砖在这些方面相对差一些。
因此应使用抗折强度及热震稳定性好、耐磨性突出、热膨胀系数小的耐火材料。
2.2 料位波动导致墙体承受交变压力我厂运焦系统均为单线运行，运焦系统出现故障时，干熄炉预存室料位会频繁波动，忽高忽低。
料位低会导致落焦产生的气流对内环墙壁的冲击力大，容易使墙体向外凸起；料位高会导致落焦产生的气流对内环墙壁的冲击力小，墙体不会移动。
由此会引起环形风道内墙中下部承受交变侧向压力，并产生频繁的位移，导致墙体变形。
2.3 墙体温度冷热不均在生产过程中常停炉检修，反复升降温造成墙体强度降低，受到挤压产生形变形成凸起。
另外，为了控制循环系统中的可燃气体成分，通常通过导入冷空气进行控制。
冷空气经过环气道时，造成耐火材料的温度降低。
干熄炉内衬砖损坏情况及维修措施
干熄炉内衬砖损坏情况及维修措施胡艳军张农超毛国保（杭州钢铁集团公司焦化厂，杭州310022) 我厂75t/h干熄焦工程于2006年5月投产，2007年12月对干熄焦装置进行了首次停产年修。
根据干熄炉各部位的操作温度和工作特点，采用了性能不同的耐火材料，见表1。
1 斜道区内衬损坏情况和维修1.1 损坏情况分析在32个斜道牛腿工作面砖的正面和两侧面均出现不同程度的裂纹，正面裂纹尤为明显，裂纹宽度在1～2mm之间，主要集中在82～87层部位上；斜道牛腿侧面砖缝出现拉裂，牛腿砖两侧面因气流冲刷成坑状磨损，但并未出现斜道牛腿砖断裂脱落情况。
经观察分析，牛腿砖损坏的情况呈现出一定特征，见图1。
从图1可看出，正面裂纹较明显的牛腿一般位于干熄炉截面315°～90°的圆周方向；牛腿侧面气流冲刷较严重的大多位于干熄炉截面135°～270°之间。
干熄焦装置投产后，一直存在偏温现象，冷却段在同一高度的温差较大。
图2是2007年8～11月，冷却段上部(T4)和冷却段下部(T3)圆周方向的温度曲线。
其中，干熄炉西北侧T4温度最高（平均819℃)，而东南侧T4温度最低（平均117℃)，两者温差高达702℃。
正面裂纹较明显的牛腿出现在高温区，而气流冲刷严重的牛腿出现在低温区。
在89层32块过顶砖C449中，每1块都存在大小不一的纵向和横向裂纹，尤其是31号和32号之间的过顶砖C449出现了断裂现象，其下的主要支撑砖C439侧面出现明显裂纹。
由于过顶砖C449是1块整砖，在一定程度上也加快了过顶砖的损坏。
图2 2007年8～11月T3、T4温度曲线1.2 损坏原因影响斜道牛腿衬砖损坏的原因主要有以下几方面。
1) 牛腿砖的材质及砌筑火泥质量。
国产耐材制品（含火泥）的抗热震性、抗磨性、抗折性及荷重软化温度不能满足实际工况环境要求而产生裂纹，甚至断裂。
2) 在生产中，牛腿砖不仅要承受上部耐材的重力和焦炭向下运动的冲击磨损以及逆向粉尘气流的冲刷等产生剥落，而且还要承受温度波动产生的热应力损伤，形成纵向和侧向砖层裂纹，严重时造成砖被剪切断裂。
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。
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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。
2.2 化学腐蚀
干熄焦循环系统内部气体中含有氧气、一氧化碳、二氧化碳、氮等气体，而莫来石碳化硅材料成分中含有SiO2和Fe2O3，相互之间可发生如下化学反应：2CO = CO2+C (Fe2O3能加速反应）
CO+ Fe2O3 = 2FeO+CO2
游离碳在耐火砖内的沉积会对砖产生腐蚀作用，发生体积变化，导致耐火材料内部组织疏松，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，干熄炉内还原性气氛的化学腐蚀也是耐火砖损坏的原因之一。
3 减缓耐火砖损坏的措施
为减缓耐火砖的损坏，根据上述分析，在耐火材料的选择和运行操作上需加以注意。
（1）耐火材料的选择。
选择耐火材料时，首先要考虑材料的膨胀系数低，热震稳定性好，能够长期承受热负荷变化。
其次要求耐火材料具有较高的导热系数，以减小砖内温度梯苗，降低热应力。
另外，还要具有较高的热态高温抗折和耐磨性，以提高“牛腿”的抗磨和抗热冲击能力。
2005年12月，马钢在5、6号焦炉配套的干熄炉上试用了氮化物复相材料，取得了较好的使用效果，其理化性能见表1。
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（2）稳定干熄焦运行。
干熄焦生产必须连续、稳定，负荷平稳方能保证系统温度，尤其是“牛腿”部位的温度波动要尽可能地小。
同时，尽量减少定修和年修的次数，避免耐火材料的温度剧烈变化。
4 结论
1) 环形烟道的耐火砖受热负荷频繁变化和温度波动的影响形成热应力，导致耐火砖内部结构疏松，“牛腿”断裂。
2) 还原性气氛的化学腐蚀引发耐火砖内部产生化学反应，从而加速砖的表面腐蚀和剥离。
3) “牛腿”的耐火材料应选用热膨胀系数小、导热系数大、热态高温抗折强度大和耐磨性能好的材料。