干熄焦炉各部位用耐火材料的选择配置及炉衬易损部位的损毁机理.docx

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1、干熄焦炉各部位用耐火材料的选择配置及炉衬易损部位的损毁机理目录前言1?干熄焦炉常用耐火材料1?常用耐火材料的局限性2?干熄焦炉用新型耐火材料3?干熄焦炉耐火材料炉衬易损部位的损毁机理5?结构原因5?化学侵蚀原因5前言干法熄焦作为炼铁系统最大的节能技术，正受到越来越多国内企业的关注。与传统的湿法熄焦相比，干熄焦具有能充分减少环境污染、回收红焦显热、提高焦炭质等优点。干熄焦炉用耐火材料选择如下：干熄焦炉常用耐火材料干熄炉砌体属于竖窑式结构，炉体自上而下可分为预存室、斜道区、冷却室和一次除尘装置等。国内常见干熄焦炉用耐火材料列于表Io表1干熄焦炉各部位常用耐火材料一览表使用部位常用材质寿命/年保温层

2、轻质黏土传永久层黏土砖工作层预存室上部锥顶区B级莫来石-碳化硅传（BT类砖）57预存室下部环形风道高强A级莫来石传34斜道区莫来石-碳化硅砖1.5-2冷却室A级莫来石砖AI-SiC砖456一次除尘装置烟道B级莫来石砖78挡墙A级莫来石砖2常用耐火材料的局限性目前，国内大多数干熄焦炉斜道区采用莫来石碳化硅砖，该耐火材料具有较好的热震稳定性、耐磨性、高抗折强度、强抗侵蚀性等。但随着干熄焦技术的日益普及和成熟完善，研究发现干熄焦炉耐材，尤其是斜道区耐材的寿命偏短，导致干熄焦炉运行检修周期短，检修时间长。且与锅炉系统检修不匹配，导致干熄焦炉维护成本居高不下，运行效能下降，甚至影响到高炉的顺利运行。为延

3、长斜道区耐火材料寿命并提高干熄焦炉的运行效率,各干熄焦厂家不断进行改进，包括改善耐火制品的外观质量和尺寸偏差，严格控制砌筑质量，确保每个牛腿受力均匀,预留膨胀空间，合理安排烘炉计划，尽量保证干熄焦炉稳定运行。然而，这些改良办法无法从根本上解决干熄焦炉内衬寿命偏短的问题。干熄焦炉内衬损坏，尤其是斜道区耐材内衬的损坏，导致停炉修补的周期短、次数多（表2）。初期基本每年需要停炉一次对斜道进行浇筑修补，而反复浇筑修补将进一步缩短干熄焦炉的运行周期，引发停炉检修频率上升。表2干熄焦炉检修情况一览表（使用莫来石-碳化硅砖作为斜道区耐材）维修规模平均维修频度/年维修平均停产时间/d小修120-25中修240

4、45大修56070?.干熄焦炉用新型耐火材料针对斜道区耐火材料寿命偏低的问题专门开展技术攻关，研发了复相氮化物结合碳化硅产品并不断加以改良。目前，以氮化物结合碳化硅耐火材料制品作为干熄焦炉关键部位耐火材料的技术理念，得到了柳钢等多家用户的认可。部分厂家在未改变干熄焦炉型结构和操作工况的条件下，采用氮化硅结合碳化硅或氮化硅/氧氮化硅复相结合碳化硅耐火材料制品对莫来石碳化硅砖进行替代，斜道区耐火材料的寿命有了显著提高。以国内A厂为例，干熄焦炉斜道区使用莫来石碳化硅砖1年之后，停炉检修口寸斜道区耐火材料已发生不同程度的损毁（详见图1）,包括砖体磨损、缺边掉角，甚至整砖脱落。其中，耐火材料损毁致使牛腿

5、支撑部分的结构改变最为严重，出现严重垮塌,急需进行维修。而改用复相氮化物结合碳化硅砖之后，在干熄焦炉整体耐火材料结构、操作工况等条件均未发生变动的情况之下，同样使用1年后，在停炉检修时发现斜道区耐火材料未发生任何脱落、掉边现象，保持了整体结构的完好，不需要进行拆除和更换（图2）。截至目前，复相氮化物结合碳化硅砖在干熄焦炉斜道区的最长使用寿命已达8年。?.干熄焦炉耐火材料炉衬易损部位的损毁机理针对干熄焦炉体的损坏情况，综合目前同内干熄焦生产过程中存在的各种问题，发现干熄焦炉体最主要的损坏部位是斜道区牛腿砖。易损部位的损毁机理如下：?.1.结构原因通过理论计算与分析指出，斜道区耐材损坏以结构应力为

6、主，斜道牛腿受上部环梁、环形风道自重的压力，焦炭向下移动的摩擦力、向上的循环气体夹带焦粉的冲刷力和材料本身膨胀、收缩的内力作用。炉体升温时，环形风道和环梁沿直径方向向外膨胀，而牛腿膨胀向炉心变化，形成剪切力;由于焦炭和循环气体温度变化，在无外力作用下环梁的直径基本不变，只是环梁的砖缝被拉开。焦炭、循环气沐及耐火材料的温度沿斜道高度连续变化，特别是斜道区下部温度在300700t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。牛腿冷收缩时受到上部砌沐的压力使其头部砖被拉断，同时受焦炭和循环气体温度变化的影响使砖龟裂、剥蚀而损坏。?.2.化学侵蚀原因在受到结构应力损毁的同时，炉内介质对

7、耐火材料产生化学作用，主要包括以下几个方面:(1)循环气体中的CO在300-600C范围内发生化学反应(2CoTeO2+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。(2)国产的莫来石砖和碳化硅砖一般都含有Fe2O3,内衬砖高温状态下长期经受C0、电等气体的侵蚀，在强还原性气氛下极易与Fe2O3反应。反应方程式为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2W4H2+Fe2033H20+2Fe生成的C()2(g)、H2O(g)与灼热的焦炭在高温状态下又生成强还原件气体CO、H2,进一步加速游离碳的生成。(3)碱侵蚀。对干熄焦内衬砖的研究中发现，焦炭表面富集一定的碱金属，在750以上可产生少量的钾钠或钾盐钠盐的蒸气,它们会分解莫来石晶相结构形成松脆质结构的六方钾钠霞石等低熔物，致使制品表层呈层状脱落，在焦炭、气流的作用下磨损加速。(4)各种有害介质与炉衬材料发生化学作用导致的化学浸蚀损毁。