干熄焦耐火材料探討

1、干熄焦耐火材料探討干熄焦的主要設(shè)備干熄爐砌體屬于豎窯式結(jié)構(gòu)，正壓狀態(tài)的圓筒形直立砌 體，整個干熄爐外表被鐵殼包圍，內(nèi)層采用不同的耐火磚砌筑而成， 爐體自上而 下，可分為預存室、斜道區(qū)和冷卻室。焦炭由于自重從預存室上部錐體進入冷卻 室，惰性氣體在冷卻室中與紅焦進行逆流換熱， 熱循環(huán)氣體由斜道口進入環(huán)形風 道，進入一次除塵后進入鍋爐，與爐水進行熱交換產(chǎn)生蒸汽。1、耐火材料在干熄焦的應(yīng)用預存段的上部錐頂區(qū)，因裝焦前后溫度有波動，對該部位耐火磚砌體的熱穩(wěn) 定性要求較高，預存段中部是直段實心耐火砌體，主要承受裝入紅焦后產(chǎn)生的熱 膨脹以及裝入焦炭的沖擊和磨損，預存段下部是環(huán)形風道，分為內(nèi)墻及外墻兩重 環(huán)形

2、砌體，內(nèi)墻要承受裝入焦炭的沖擊和磨損， 還要防止預存段與環(huán)形煙道因壓 力差產(chǎn)生竄漏現(xiàn)象，采用莫來石炭化硅高強度耐火磚進行砌筑。斜道區(qū)的磚逐層懸挑承托上部的重量，共有三十個風道，有三十個支撐點， 每個支撐點的重量大約在十噸，所以它的材質(zhì)就用莫來石炭化硅， 斜道區(qū)溫度頻 繁波動，而且循環(huán)氣體夾帶焦分對該部位激烈沖刷， 因此對斜道區(qū)內(nèi)層磚的抗熱 振性、抗磨損性和抗折性要求很高。冷卻段內(nèi)壁耐火砌體主要承受焦炭下落移動 時的磨損。一次除塵器采用重力除塵的方式，收集從干熄爐環(huán)形煙道流出的循環(huán)氣體中 夾雜的粗顆粒焦粉，一次除塵頂部耐火磚采用拱形砌筑結(jié)構(gòu)， 兩側(cè)及下部采用耐 火磚筑成錐斗形結(jié)構(gòu)。干熄爐各部位耐

3、材適應(yīng)的工作環(huán)境干熄爐部位適應(yīng)環(huán)境選用耐材性質(zhì)干熄爐口溫差變化高溫腐蝕耐極冷極熱錐頂溫度變化大抗磨損熱穩(wěn)定性極好抗磨損預存室高溫熱膨脹大 焦炭沖擊、磨損大耐咼溫熱膨脹小、抗磨損、斜道區(qū)承載上部砌體何重 溫度變化頻繁 循環(huán)氣體沖刷 焦炭粉塵磨損抗折強度大 耐急冷急熱 耐沖刷 耐磨損冷卻區(qū)焦炭磨損最大溫度變化頻繁高強磨損 耐急冷急熱一次除塵頂部拱形砌筑溫度變化頻繁、耐急冷急熱兩側(cè)錐斗砌筑磨損大耐沖刷下部錐斗砌筑沖刷大耐磨損萊鋼1#干熄爐耐火材料分布內(nèi)墻中墻外墻預頂錐段B莫來石磚GBN粘土磚GCR隔熱磚澆注料存段直段B莫來石磚GBN粘土磚GCR隔熱磚耐火纖維氈環(huán)形氣道B莫來石-碳化硅磚GBN粘土磚G

4、CR隔熱磚斜道區(qū)GAT莫來石-碳化硅轉(zhuǎn)GBN粘土磚GAR隔熱磚冷卻段GBM ( BM ) B莫來石磚GBN ( BN)粘土磚GAR ( AR)隔熱磚纖維氈一次除塵兩側(cè)A型莫來石磚GBN粘土磚GAR隔熱磚耐火纖維氈頂部拱形莫來石磚輕質(zhì)粘土磚碎塊1#干熄焦預存段耐火材料厚度整個耐火材料厚度約 620mm,其中莫來石B磚400mm、粘土磚200mm、高 溫石棉氈20mm.，高溫石棉氈具有耐膨脹、極冷、密封、保溫、隔熱作用，從而 保護外部鐵皮不被燒紅變形，熱量損失。萊鋼干熄焦莫來石磚檢測結(jié)果項目指數(shù)顯氣孔率16 %體積密度2.5g/cm3常溫耐壓強度78MPa重燒線變化% 1350C，2h+ 0.2熱

5、振穩(wěn)定性，次1100C水冷15AL2OB, %58Fe2OB, %1.4二、問題的提出1、1#干熄焦水封槽開裂，水流干熄爐內(nèi)，可燃氣體濃度升高的同時，導致錐體 耐火磚損壞。2、干熄爐出口、鍋爐入口膨脹節(jié)處以及一次除塵上部、周圍耐火材料脫落，個 別部位發(fā)紅燒穿。3、1#、2#干熄焦環(huán)形煙道“牛腿磚”運控一段時間后斷開，脫落，出現(xiàn)掉磚現(xiàn)象，危及干熄爐的安全運行，甚至造成干熄爐倒塌，造成特大事故的發(fā)生。4、年修時發(fā)現(xiàn)一次除塵側(cè)壁耐火磚上有結(jié)瘤、預存段、冷卻段出現(xiàn)不同從成度 的磨損、燒損。5、干熄焦在運控過程中出現(xiàn)2#干熄焦焦罐蓋不銹鋼板、彎曲變形，脫落，造成旋轉(zhuǎn)密封閥卡料，以及后序管帶運輸機皮帶劃傷

6、，影響正常的安全生產(chǎn)。三、形成的原因及預防改進措施1、1#干熄焦水封槽使用的材質(zhì)是20G，經(jīng)過熱處理，位于干熄爐的爐口， 起密封、隔熱作用，因頻繁裝焦、爐蓋開閉，溫度變化較大，且灑落在水封內(nèi)的 焦粉不均勻性、水封內(nèi)流動的水又極易發(fā)生化學反應(yīng)，形成結(jié)垢，使局部吸熱大, 產(chǎn)生鼓皰、腐蝕裂紋最后開裂，水滲干熄爐耐火磚。自開工以來曾兩次出現(xiàn)水封 槽開裂現(xiàn)象，循環(huán)氣體中可燃氣體濃度、預存室壓力升高。影響頂錐段耐材壽命。 未經(jīng)過熱處理的20G，(因水封槽直徑3100mm)耐急冷、不耐高溫，而鑄鋼耐 高溫，但遇冷水后容易開裂。經(jīng)過對比思考，車間采用了耐高溫、耐急冷，水封 槽內(nèi)缺水后補水，不發(fā)生變形或輕微變形

7、的不銹鋼水封槽。投入運行后，效果明 顯，2、干熄爐出口、鍋爐入口膨脹節(jié)處以及一次除塵為負壓段，通常情況下， 砌筑成拱形的一次除塵，上部鋪有一層輕質(zhì)、細塊、粉末狀的粘土磚，內(nèi)道的莫 萊石磚因高溫膨脹產(chǎn)生的空隙，細塊、 粉末狀的粘土磚， 靠吸力及時填補因膨脹 產(chǎn)生的空隙，不致使一次除塵上部燒穿吸入空氣。干熄爐與一次除塵、鍋爐與一次除塵之間砌筑時預留 100mm 的膨脹縫，高 溫膨脹后間隙約為80mm,施工過程中，其間隙焊接固定后通常人為的操作塞有段 狀、或條狀高溫石棉氈，在冷處理過程中塞入石棉氈，高溫作用下，石棉氈產(chǎn)生 膨脹，為攜帶焦份的循環(huán)氣體的滲入，留下空隙，進入一次除塵外層，鐵皮與纖 維氈之

8、間， 隨著空隙的逐漸增大， 使爐墻與磚分離， 運控過程中， 因壓差的作用， 將高溫石棉頂出來， 空隙內(nèi)的高溫石棉氈， 是連接外部的覆蓋層， 受高溫的影響， 燒穿變形，石棉沖刷脫落。 1#干熄焦一次除塵北墻出現(xiàn)上述情況， 一次除塵前后 膨脹節(jié)燒穿變形，外部溫度高達 600E，年修時，一次除塵前后的膨脹縫隙達到 80mm對一次除塵北墻耐火材料，全部進行更換，拆除時，發(fā)現(xiàn)膨脹節(jié)高溫石棉 氈全部脫落，鐵皮與纖維粘沉積許多焦粉。 高溫纖維與石棉繩相比氣孔率大， 氣 孔壁間和氣孔內(nèi)的氣體對流，使氣孔率繼續(xù)增大，沖刷、磨損脫落。將麻花狀高溫石棉繩100mm外力使其扁形，塞入深度為15cm膨脹縫內(nèi)， 石棉繩高

9、溫作用下與段狀、條狀的石棉氈相比，更易形成整體，運控過程中，石 棉繩的脫落一層層或以短短的脫落， 不會跟石棉氈那樣整體脫落， 不給攜帶焦分 的高溫循環(huán)氣體進入膨脹節(jié)以縫隙， 使用周期延長， 減少年修維修費用及周圍耐 材的壽命。2#干熄焦一次除塵上部溫度異常部位多發(fā)生于留有檢測空隙的附近，因砌筑或密封不嚴，吸入冷空氣，形成膨脹不均勻性，長時間的高溫運控、冷熱不均， 造成檢測空隙耐材脫落，將覆蓋在上部的輕質(zhì)、粉狀粘土磚， 正常運行時吸入一 次除塵，停循環(huán)風機時向上涌，形成椎體狀漏洞，熱量輻射擴散，形成溫度異常 點。在不停爐檢修采取在溫度異常點附近開口，對脫落的漏洞空隙，將陶瓷石棉 氈施壓定型塞入后

10、用澆筑料填充的方法補漏，降低熱量輻射竄漏形成溫度異常 點。一次除塵上部采用發(fā)渲后添加碎隔熱磚后外加密封鐵皮組成， 焊補干熄爐出 口處燒穿，需將焊管分割后焊補，靠自身彎曲膨脹，防止高溫下平板焊接膨脹開 裂。3、斜道區(qū)牛腿磚脫落的原因3.1 循環(huán)氣體的流動在干熄爐內(nèi)呈周邊高、中心低存在著壁流現(xiàn)象，中心向 周邊匯集再在斜道處流出，斜道區(qū)受循環(huán)氣體的沖刷和磨損，形成磚泥剝離， 強 度減弱。斜道區(qū)帶勾舌的牛腿磚承受預存室上部的重量， 壓強大，局部應(yīng)力也大， 應(yīng)力無法消除時，直接剪切向下，形成下部磚層斷裂。3.2 我們現(xiàn)在開工使用的烘爐曲線，絕大部分使用的是五冶在四五年前，根據(jù)當時干熄爐內(nèi)耐火材料的性質(zhì)，

11、制定的“波浪形”的升溫曲線，經(jīng)過一段時間的運行， 爐內(nèi)的耐火材料相繼進行更換， 與之配套的火泥也發(fā)生變化， 由于烘爐時調(diào)試不均勻，設(shè)備管理、日常維護不到位，造成系統(tǒng)故障率提高，生產(chǎn)節(jié)奏不平衡，頻繁的停產(chǎn)檢修以及生產(chǎn)期間裝排焦量的大幅度波動， 使爐體冷熱收縮加劇，又由于火泥的粘結(jié)抗折強度低， 產(chǎn)生磚層滑動， 熱膨脹形成的牽引力加劇了爐體耐材的不規(guī)則位移，形成磚泥開裂、脫落。危及牛腿磚，導致磚脫落。3.3 煙道立柱砌筑所用是莫來石 - 碳化硅配套的磷酸鹽為黏結(jié)劑的耐火泥， 磷酸鹽結(jié)合劑在700-1000 C,是達到最佳的黏結(jié)強度，烘爐是此段溫度不超過 440C，最高為650C，耐火泥達不到最佳的黏

12、結(jié)強度，爐內(nèi)具有堿性的還原性 氣體，與帶有酸性黏結(jié)劑的火泥發(fā)生反應(yīng)分解莫來時晶相結(jié)構(gòu)，磚表面呈粉狀， 使耐火磚之間黏結(jié)度差，在焦炭的摩擦和劑壓力下，磚縫逐漸擴大，直至脫落、 磚斷裂。3.4 運控過程中，頻繁地停產(chǎn)檢修，溫度劇烈波動、甚至降到耐火磚的極限 溫度、操作時循環(huán)風量瞬時變換較大， 溫度忽高忽低， 也是造成牛腿磚脫落的又 一原因。目前對斜道區(qū)牛腿磚治理普遍采用立柱正面為兩塊磚結(jié)構(gòu)改為一塊磚砌筑， 減少對立柱立縫的磨損和氣流沖刷。 提高耐火磚的荷重軟化溫度， 采用抗磨性能 好的耐火磚和選用氮化硅磚。 保持干熄焦的運控穩(wěn)定性、 減少停產(chǎn)檢修時間等措 施預防牛腿磚脫落。4、耐火磚結(jié)瘤原因，4.

13、1 一部分是砌筑耐火磚時，黏附在耐火磚上的耐火泥外溢，耐火磚不平滑， 焦炭下落到接近斜道口， 細小的焦分以及因結(jié)焦不成熟、 焦炭中的焦油掛在耐火 磚的不平滑處，遇到高溫產(chǎn)生化學反應(yīng)，黏附在上面，越積越多，碳化形成，又 因循環(huán)風中可燃成分升高，導入焦炭燃燒、溫度高時，達到結(jié)瘤條件。4.2另一部分是正常操作時循環(huán)風量為 175000m3/h,也就是說每秒50 m3的 速度，將附著在焦炭的焦油、 焦粉等成分甩在耐火磚上， 而一次除塵為重力除塵， T6溫度一般在900C左右，而從干熄爐出口的溫度將達到 1000C左右，高溫下 燃燒、碳化，一次除塵耐材常結(jié)瘤的原因。4.3 耐火磚結(jié)瘤后直接影響其使用壽命

14、， 預防措施提高焦炭的成熟度和結(jié)焦 時間，砌筑時使干熄爐內(nèi)耐火磚保持清潔光滑。4.4 預存段為 B 型碳化硅磚， 年修時觀察顏色呈現(xiàn)黑色的為燒損的硅磚， 整體表面粗糙，磨損度較一致， 為磚正常磨損。采用碳化硅火泥噴補的方法覆蓋在 莫來石磚上，修補燒損、磨損的耐火磚。冷卻段磨損、燒損嚴重，最深處凹進 150m m，采用磚表面預制模型整體定型后澆注，磚的表面殘存有焦粉，澆注時， 不黏結(jié)，須刷一層粘合劑，再整體定型澆注，從底部向上澆注4.5米，平均厚度為110mm,約用澆注料35T，定型澆注，先打好V形錨固定，24小時后拆注。5、因焦罐蓋工作的環(huán)境所致，間斷、頻繁的溫度變化，使不銹鋼產(chǎn)生彎曲 變形、

15、脫落，造成旋轉(zhuǎn)密封閥卡料，影響安全生產(chǎn)。采取焊接固定不銹鋼框架加 高溫石棉氈，覆蓋于焦罐蓋不銹鋼上面的改造方法，使用一段時間后， 不銹鋼彎 曲變形與石棉氈產(chǎn)生的間隙變形逐漸增大，石棉氈脫落，露出不銹鋼， 效果不理 想，借助年修，更換成貓錮釘固定高溫石棉氈的方法，運控效果良好。四、結(jié)論1、鑒于干熄焦運控的特殊性，避免因熱脹冷縮造成耐火磚、耐火泥產(chǎn)生龜 裂，給攜帶焦分的循環(huán)風的侵蝕、沖刷，導致泥陀螺、磚斷裂現(xiàn)象的發(fā)生。各部 位的工作特性及運行條件， 在分析耐材損毀原因的基礎(chǔ)上， 選用的耐材能發(fā)揮其特性，避開其缺點。耐火泥是由粉狀物料和結(jié)合劑組成的不定型耐火材料，選用時與砌體或基底材料相同或相近的耐

16、火泥。2、1#干熄焦斜道區(qū)采用兩塊莫來石一碳化硅磚組成，對牛腿磚磚縫，沖刷，造成牛腿磚磚縫火泥脫落，1#干熄焦年修時采用AX-1澆注料磚縫進行澆注，AX-1 澆注料，其主要成分為高鋁水泥、粉碎成不同顆粒的莫來石碳化硅、火泥、鋼絲 纖維等，澆筑干燥后，澆注料與磚的結(jié)合處發(fā)生開裂，證明澆注料與磚不相容， 清理干凈后，縫隙中噴射澆注料一碳化硅火泥，再注入AX-1澆注料。修補斜道區(qū)牛腿磚縫隙。3、耐火泥的黏結(jié)強度應(yīng)滿足溫度急劇變化環(huán)境的需求，耐火泥的高溫抗折 性能和線變化率，適應(yīng)苛刻的工作環(huán)境，烘爐時達到最佳的黏結(jié)強度。4、 砌筑干熄爐耐火磚時每隔一段間距的耐火磚，留有0.5 10mm的縫隙3處，作為膨脹間隙，干熄爐在烘爐過程中，初期干熄爐整體耐材下降，耐火磚與