干熄爐耐火材料檢修技術

王世俊 劉運龍 張建輝 張為斌

(安陽鋼鐵股份有限公司)

干熄爐耐火材料檢修技術

王世俊 劉運龍 張建輝 張為斌

(安陽鋼鐵股份有限公司)

針對干熄爐耐材易出現的故障，提出合理的檢修方案，以縮短檢修時間，降低檢修成本，延長檢修周期，從而提高干熄焦的經濟效益。

干熄爐 耐材 檢修

0 引言

干熄焦技術日漸成熟，在提升焦炭質量、干熄焦發電、環境保護等方面均起到了關鍵作用。干熄爐是干熄焦系統的核心，但由于耐火材料本身使用壽命的限制、干熄爐結構設計有待完善、砌筑過程控制不嚴等因素，干熄爐耐材需要反復修理、拆砌。如何合理的安排檢修時間，采用合適的檢修措施，選擇性價比高的耐火材料顯得尤為重要。

1 干熄爐耐材易出現的故障

1.1 環形風道支柱(俗稱“牛腿”)損壞

“牛腿”是斜道區承受環形風道內墻重量的砌體，由于該處爐體直徑逐漸改變，“牛腿”磚不僅要承受壓力，還要承受彎矩荷載和循環氣體的沖刷；“牛腿”磚長期與焦炭接觸，要不斷承受焦炭的磨損；該處環境溫度長期在600 ℃到950 ℃之間波動。綜合上述三條原因，“牛腿”磚易出現斷裂、磨損、豎向裂紋、表面剝落、整體坍塌等問題。因此“牛腿” 磚 一般采用有較高耐壓強度、高溫抗折強度和耐磨性的A級莫來石-碳化硅磚。

“牛腿”磚損壞嚴重而整體坍塌后，上部所承受的環形風道內墻也將隨之坍塌。

1.2 冷卻段故障

冷卻段內襯磚一般采用A級莫來石磚，由于內襯磚長期與焦炭接觸磨損，導致內襯磚變薄、脫落。根據干熄爐生產能力大小不同，冷卻段內襯磚深度一般為170 mm～230 mm，與中間層的粘土磚交錯砌筑，最易磨損的部位是冷卻段下部與上錐斗接觸的部分，其磨損量可達50 mm/年～80 mm/年。

1.3 其他故障

干熄爐還易出現以下小故障，一旦發生也將引起嚴重后果，檢修時仍需仔細檢查并合理安排施工處理。干熄爐其他常見故障分析見表1。

表1 干熄爐其他常見故障分析

2 檢修周期及檢修技術

2.1 年修

干熄爐年修，顧名思義該檢修每年進行一次，但如果耐材質量過硬、施工水平較高、日常生產操作得當，可以延長至18個月，如安陽鋼鐵焦化廠的75 t/h干熄爐、140 t/h干熄爐、190 t/h干熄爐等均是按18個月的年修周期準備和實施的。

年修的檢修時間通常為20～25天(含升降溫)，檢修內容包括斜道區“牛腿”耐火材料磨損情況檢查、冷卻段和預存段耐火材料磨損狀況檢查、爐口磚檢查、上錐斗耐磨板及下錐斗鑄石板檢查，以及對上述部位耐火材料的缺陷進行必要的修補[1]。

2.1.1 斜道區

斜道容易出現問題的就是 “牛腿”，每次檢修需要對耐火磚脫落比較嚴重的牛腿進行拆砌，一般為第一、二環“牛腿”磚，對于其他局部損壞的“牛腿”，可以使用不定型耐火料修補。

檢修方案一般是干熄爐降溫過程中將焦炭料位排至斜道下方約1m處，降溫完成后打開一次除塵器人孔，從兩條牛腿之間進入干熄爐內，依次平焦、鋪設鋼板、安裝千斤頂支撐住環形風道支撐梁，然后可以對“牛腿”進行拆砌，每兩條同時拆砌的“牛腿”一般要間隔4條牛腿以上，防止環形風道內墻下沉。拆除“牛腿”磚時不可以使用電錘，只能使用水鉆，防止振松周圍砌體。由于不拆除環形風道內墻，新砌“牛腿” 磚都是插入原有“牛腿”中的，不能保證“牛腿”與上部環形風道內墻緊密接觸，因此需要在“牛腿”上部一層或者多層灰縫內塞入0Cr25Ni20不銹鋼板,保證所砌“牛腿”受力。牛腿拆砌完成后，可以對局部破損的“牛腿”進行修補，修補方法一是在 “牛腿”上安裝“Y”型膨脹螺栓，然后直接涂抹剛玉可塑料，方法二是在“牛腿”上安裝“Y”型膨脹螺栓的同時支設模板，用澆注料澆筑。兩種方法各有利弊，方法一檢修時間短，但剛玉可塑料是人工涂抹，涂抹不均勻，易脫落，方法二雖然能保證澆注料修補的均勻，但是澆注料中含有水，靜置時間和烘爐時間都要延長。牛腿灰縫中塞入不銹鋼板如圖1所示。

圖1 牛腿灰縫中塞入不銹鋼板

2.1.2 冷卻段

當斜道區“牛腿”修復完成后，邊排焦炭邊對冷卻段進行修補，可以免除搭設腳手架的時間。修補方法一般都是用剛玉可塑料進行涂抹，但固定可塑料的方法有兩種，一是在冷卻段內襯磚上橫向、豎向每隔150 mm左右安裝一個“Y”型膨脹螺栓，用膨脹螺栓固定可塑料；二是在冷卻段內襯磚表面整體鋪設一層鋼格柵網，用鋼格柵網固定可塑料。

2.1.3 上、下錐斗

冷卻段修復完成后，將焦炭排空，觀察上錐斗耐磨板和下錐斗鑄石板，對斷裂、破損、脫落的耐磨板或鑄石板進行更換即可。值得一提的是，由于耐磨板和鑄石板雖然耐磨性強，但是彈性差，質地很脆，在烘爐前裝冷焦時，可以在冷卻段人孔和供氣裝置風帽之間搭設竹架板，防止焦炭高空墜入干熄爐內對耐磨板和鑄石板造成沖擊而使其斷裂，延長其使用壽命。

2.2 大、中修

大、中修一般是對數個區域或全部區域的爐體耐材進行拆砌更換，在現有技術條件下，干熄爐耐火材料壽命為5年左右，因此大、中修的檢修周期一般為5年。干熄爐殼體在預存段和冷卻段有托磚板，所以預存段可以單獨檢修，冷卻段、斜道區、環形風道則需要同時檢修，如果斜道區下部有拖磚板的話(如安陽鋼鐵焦化廠140 t/h干熄焦)，冷卻段也可以單獨檢修。

大、中修重點部位是環形風道和斜道區“牛腿”。與年修不同的是，檢修前需將焦炭排空，在干熄爐內搭設腳手架，然后從上到下依次拆除環形風道內墻、斜道區“牛腿”和冷卻段內襯，然后再由下至上逐層砌筑，砌筑過程要遵守干熄爐砌筑規范，需要等下部泥漿凝固后才可繼續向上砌筑。

2.3 搶修

搶修的情況有兩種，一是由于耐材質量問題或檢修質量不過硬，導致正常生產過程中出現爐體坍塌，坍塌部位一般為環形風道和斜道區“牛腿”。出現此類事故時，需要緊急組織訂貨、安排施工，砌筑過程與大、中修相同。

二是由于干熄焦鍋爐爆管或其他設備故障，需要檢修，導致干熄爐被迫搶修。鍋爐檢修時間一般為20～25天，可利用這段時間對干熄爐爐體耐材進行少量修補，提高干熄爐爐體耐材的壽命。由于檢修時間短，無法做檢修前準備，一般使用可塑料對耐材磨損、脫落部位進行修補即可。

3 檢修新技術

3.1 干熄爐耐材在線檢查技術

干熄爐耐材在線檢查技術是使用特殊的軟管內窺鏡，在不停產不降溫的情況下，觀察干熄爐易損的環形風道和“牛腿”的狀況，提前確定檢修工作量和耐火材料準備量，防止多報材料而造成浪費。軟管內窺鏡的軟管分三層，外層和中間層采用0Cr25Ni20不銹鋼波紋管，內層為數據傳輸線，使用壓力為0.7 MPa以上的冷卻水強制冷卻，由中間層流入，外層流出。軟管內窺鏡使用方法是：在正常生產過程中，打開中栓，將軟管內窺鏡鏡頭從中栓孔放入，逐一通過環形風道和斜道，觀察環形風道和“牛腿”的狀況。

3.2 斜道區“牛腿” 碳化硅磚替代技術

氮氧化物結合碳化硅磚在各項理化指標上都要優于碳化硅磚，主要用于斜道區“牛腿”，可以使“牛腿”的使用壽命延長3～5年。但氮氧化物結合碳化硅磚的價格較碳化硅磚要高出很多，因此需要綜合干熄爐其他部位耐材的狀況、資金預算情況、干熄焦效益等多方面進行考慮。氮氧化物結合碳化硅磚與A級莫來石碳化硅指標比較見表2。

表2 氮氧化物結合碳化硅磚與A級莫來石碳化硅指標比較

3.3 “牛腿”及環梁整體澆注技術

由于干熄焦結構因素，“牛腿”磚被設計成異形且帶勾、舌的結構，各個部位相互咬合，對砌筑技術要求很高[2]；“牛腿”磚體積、質量較大，每日檢修只能砌筑2～3層，防止灰縫壓縮。以上這些因素嚴重制約著檢修速度，使檢修時間延長。因此經過試驗，開發出了“‘牛腿’及環梁整體澆注”的檢修技術。該技術適用于大、中修整體砌筑環形風道和斜道區時，拆除舊砌體后，在斜道區制作、安裝模板，使用A級莫來石碳化硅澆注料將“牛腿”和環形風道支撐梁整體澆注成型，檢修時間較砌磚施工縮短50%左右。但該技術也有不足之處，由于澆注料為不定型材料，雖然碳化硅、莫來石等含量與定型材料相同，但由于沒有受過壓力機壓制，其體積密度較低，耐壓強度相應較低。“牛腿”及環梁整體澆注效果如圖2所示。

圖2 “牛腿”及環梁整體澆注效果

3.4 環形風道風量調節磚的材料新技術

干熄爐循環氣體的出口位于環形風道0 °墻的位置，如果不加控制，會導致0 °墻附近的斜道內流通的循環氣體較多，而180 °墻附近的斜道內的流通的循環氣體較少甚至沒有，最終導致熄焦不均勻，造成焦炭燒損。因此需要在環形風道(“牛腿”的上部)增加風量調節板，風量調節板原設計材質為0Cr25Ni20不銹鋼，但使用1年就會燒損、變形甚至斷裂，設計采用截面尺寸相同和重量等同的A級莫來石磚，即可解決此問題。

4 控制生產過程，延長耐材壽命

安陽鋼鐵焦化廠現有三座干熄爐，由于生產節奏不同、職工技能水平不同、生產過程的工藝控制不同，導致干熄爐爐體耐材的使用壽命也不盡相同。根據三座干熄爐的對比可以發現，生產越穩定(料位浮動小、循環風量穩定、溫度控制合理、不頻繁的升降溫等)，則干熄爐耐火材料的使用壽命越長。

5 結束語

合理安排干熄爐檢修并科學采用干熄爐檢修新技術，能最大限度提高焦炭干熄率、提升焦炭質量、增加干熄焦發電量，將為鋼鐵企業在激烈的競爭中站穩腳跟增加一份籌碼。

[1] 潘立慧,魏松波.干熄焦技術[M].北京:冶金工業出版社,2005：239.

[2] 方昌榮，代潔，李世明，等.干熄爐斜道區耐火材料改進與應用[J].煤化工，2008(6)：31-33.

REPAIR TECHNOLOGY OF REFRACTORY MATERIAL FOR DRY QUENCHING FURNACE

Wang Shijun Liu Yunlong Zhang Jianhui Zhang Weibin

(Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd)

In view of the fault of the dry quenching furnace refractory easily appeared, reasonable repair scheme is proposed, so as to shorten the maintenance time and reduce maintenance costs, extend the maintenance cycle, and thus the economic benefit of coke dry quenching is improved.

dry quenching furnace refractory maintenance

?俊，助理工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司焦化廠；

2015-10-8