ACRE Coking and Refractory Engineering Consulting(Dalian), MCC

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1 ACRE Coking and Refractory Engineering Consulting(Dalian), MCC
干熄炉环形风道内墙改进与完善 中冶焦耐(大连)工程技术有限公司 作者 高英武 严国华 ACRE Coking and Refractory Engineering Consulting(Dalian), MCC

2 关键词： 环形风道内墙损坏的原因分析、维修与改进完善
摘要： 干熄炉耐火材料内衬的使用寿命是制约干熄炉连续稳定生产的关键因数，从目前我国各焦化厂大、中、小型干熄炉使用情况来看，比较集中和突出的问题是干熄炉耐火材料内衬的使用寿命长短不一，差别较大，主要现象包括干熄炉内衬斜道区牛腿表面砖裂缝、剥蚀和掉块、环形气道内墙局部向外倾斜、鼓包、甚至穿洞，冷却区表面砖局部磨损严重、一次除尘器档墙变形、甚至塌落、膨胀节部位浇注料掉块等问题。本文着重对干熄炉环形风道内墙的质量问题进行分析，并提出ACRE在设计上所做的改进工作和生产维修方法。 关键词： 环形风道内墙损坏的原因分析、维修与改进完善

3 前言： 红热焦炭的熄焦方法包括湿熄焦和干法熄焦。焦炉湿熄焦所产生的水蒸汽夹带着大量的氰化合物、硫化物等有害气体及粉尘排入大气中，严重污染了周边环境。为减少对环境污染，干法熄焦已成为炼焦企业主要熄叫手段，随着干熄焦技术的推广应用，干熄焦所带来经济效益和社会效益显而易见。 然而，随着近十年来干熄焦技术的逐步普及和干熄焦装置系列化大型化的发展，国内各干熄焦厂家暴露出的问题较多，比较突出的问题就是如何提高干熄炉耐火材料内衬的稳定性，及耐火材料内衬的使用寿命。而这一问题严重制约干熄焦的安全运行及效能的发挥，甚至影响下一道工序的正常生产。

4 干熄炉环形风道内墙存在的主要问题 干熄炉内衬为竖窑结构圆桶形直立砌体，环形风道位于干熄炉的中部，在预存区下部，斜道区的上面，环形风道墙体分内墙和外墙，由内墙和外墙组合形成环形腔体，主要作用是汇集经斜道自下而上的热循环气体，内墙内侧与赤热焦炭接触，受焦炭的磨擦和挤压，外侧受到夹带焦粉的高温循环气体的冲刷。环形风道内墙最突出的问题是生产一段时间后,由于各种原因，有些厂家（虽然各厂损坏情况不尽相同）比较有规律的在环形风道内墙高度约1／5至2／5处（中下部），水平方向0°到90°、270°到360°或干熄炉出口处发生环形风道内墙呈啤酒桶状的变形、内墙向外鼓肚变形倾斜，严重的内墙发生穿孔甚至局部倒塌。

5 干熄炉环形风道内墙损坏的主要原因分析 侧压力对内墙的影响: 环形风道内墙生产过程中始终承受焦炭的侧压力、料位越高所
承受的侧压力越大。装焦过程中快速下落的焦炭对环形风道内 环墙产生冲击力，料位越低冲击力越大。料位下移时焦炭与环 形风道内墙内侧壁产生的摩擦力。由于环形风道长期经受这几 种力的作用，所以环形风道内环墙难免鼓包变形，甚至出洞掉 砖。

6 内墙砖结构的影响: 环形风道内外温差对内墙的影响:
由于环形风道内墙为圆形桶状空心结构，环形风道内墙环砖砖型为楔形砖，内侧尺寸小，外侧尺寸大，楔形砖的受力方向由里向外，内墙往外变形的同时伴随砖与砖之间灰缝的开裂，焦粉进入开裂的砖缝，长此以往容易发生环形风道内环墙不可逆的倾斜变形。 环形风道内外温差对内墙的影响: 环形风道内墙内侧温度1000℃左右，内墙外侧的环形风道里有热循环气体、导入的补充冷空气及其燃烧产生的热废气和旁通低温循环气体，这使得内外墙间的温差较大，且不同位置温差也不一样，易造成内外膨胀不均匀，且产生热应力，造成环形风道内墙的损坏。

7 内墙用砖理化指标超标对内墙的影响: 生产温度不稳定对内墙的影响:
环形气道内墙所选用的A级莫来石砖理化指标不合格，线膨胀率、重烧线变化指标超标，线膨胀量大、残余膨胀多对内墙产生挤压都对内墙砌体的结构强度产生不同程度的损坏，另外灰缝不饱满，在砌体受到挤压时也容易向外倾斜。 生产温度不稳定对内墙的影响: 干熄炉生产过程中频繁停炉（降温）开工（升温）对环形气道内墙耐火材料是极其不利的，如果温度频繁波动，耐火材料砌体也发生膨胀与收缩的过程，对环形风道内墙结构强度是有害的。

8 可燃成分对内墙的影响: 环形风道中的可燃成分CO、H2遇有导入的补充空气易发生 剧烈的燃烧反应，或导入空气和冷循环气体分布不均匀，
易产生局部高温也会影响内墙的结构强度。 以上几种因素都有可能引起干熄炉环形风道内墙向外倾斜、鼓包、形成孔洞，虽然各厂家情况不尽相同，有的厂家环形风道内墙损坏可能是上述一种原因造成的，也可能是以上的综合因素所致，但基本上是以上几种原因造成的。

9 图一 环形气道内墙损坏图 图二 环形气道内墙损坏图

10 环形风道内墙维修方法与设计上的改进措施 干熄炉内衬总图

11 环形气道内架设水平支撑柱: 在环形气道高度约1／5至2／5处（中下部），水平方向在隔墙两侧0°到90°、270°到360°或接近干熄炉出口部位增加耐高温、耐冲刷的浇注料支撑柱，目前各厂家采用此办法比较多，支撑柱具体个数及上下位置可根据各厂家具体损坏情况来定。浇注料支撑柱与环形风道内外墙的固定有如下两种方法，第一种方法是采用耐热钢筋制成垂直支撑框和水平支撑框，钢筋外部用浇注料浇注，水平支撑与垂直支撑都与内外墙加工砖层镶嵌成整体，水平支撑要考虑与内外墙间留设膨胀缝，水平支撑柱形状一般为矩形。水平支撑也可根据内墙损坏情况上下两层同时设置。

12 第二种方法是去掉垂直支撑，将水平支撑柱直接镶嵌在内外墙加工砖面上，并考虑与内外墙间留设膨胀缝，有的厂家在内外墙加工砖层上用耐磨浇注料浇注成小的牛腿，水平支撑浇注料柱直接摆放在小牛腿上面，留设好膨胀缝即可。 内墙外架设保护性钢带 在环形风道内墙外侧架设耐磨耐高温环状钢带，位置在环形气道高度约1／5至2／5处（中下部），可根据环形风道内墙损坏情况设置一到三条加固钢带。耐磨钢带冷态加固中不宜与内墙外表面加固过紧（考虑临时固定），要考虑烘炉时内墙热态的膨胀。

13 设计上的改进措施: 环形风道内墙近几年来出现损坏的情况比较多，采用支撑柱和钢带加固是环形风道内墙损坏后的被动维修方法，那么怎样才能主动防御或者减缓环形风道内墙的损坏程度，中冶焦耐（ACRE）也在近期设计中对环形风道内墙结构做了一些改进其措施如下： 1.增设锁紧结构 环形气道内墙为环状单墙结构，它要有足够的能力来抵抗焦炭的侧压力，在原设计中每层砖表面设有两条环状沟舌，即上下砖层沿高向相互咬合，但每块砖间还是松散配合，为了增加每层砖间的结构强度，阻止内墙向外变形的趋势，

14 我公司已经在原设计的基础上，在每层的砖与砖之间增加锁紧结构，即用上层砖锁住下层砖，让上下两层每块砖间都相互锁住，这样每层砖间也就相互锁住，即由松散配合改为相互锁砖的整体配合。修改后环形风道内墙的整体强度得到提高，可以有效减缓其损坏的程度，延长耐火材料内衬的使用寿命。 2.架设支撑墙: 由于环形风道内墙出现问题都是在中下部，原设计环形风道内外墙0°、180°间有两道大隔墙，而0°、180°位置基本上不损坏，损坏位置多在0°到90°、270°到360°间，新设计中在环形风道内外墙间之间增设了小支撑墙。增设的具体位置在环形风道内外墙的下部，小支撑墙增加数量依斜道隔墙数量而定。增设小支撑墙后可以改善环形风道内墙的整体强度，并减轻环形风道内墙出现鼓包、变形部位的损坏程度，延长内墙的使用寿命。

15 结束语 综上所述，通过对干熄炉环形风道内墙所出现的变形、鼓包、穿孔出洞、等问题的分析，并提出了综合维修办法及我公司在设计上对环形风道内墙结构的几项改进措施。 期望同大家共同努力，进一步对干熄炉环形风道内墙改进与完善。通过技术进步来延长干熄焦装置的使用寿命，稳定生产、安全运行、创建好的经济效益和社会效益，这是我们设计人员与全行业人员共同努力的方向。

16 谢谢！