延長(zhǎng)干熄焦使用壽命的技術(shù)研究

劉洲平

（河鋼股份有限公司邯鄲分公司焦化廠，河北 邯鄲 056000）

在當(dāng)前嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)下，干熄焦作為一種余熱回收設(shè)備已在很多焦化企業(yè)中得到推廣應(yīng)用，在有效改善焦炭質(zhì)量的同時(shí)，減少了熄焦環(huán)節(jié)的污染排放，同時(shí)吸收了紅焦顯熱，促進(jìn)了能源的高效利用，是一項(xiàng)節(jié)能環(huán)保的先進(jìn)工藝，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。但由于干熄焦工作環(huán)境較為惡劣，裝焦和熄焦過(guò)程中會(huì)受到高溫氣流的沖刷作用，長(zhǎng)期生產(chǎn)運(yùn)行下會(huì)造成爐體耐火材料的燒損，以及出現(xiàn)冷卻段磨損，環(huán)形氣道變形，除塵耐材損壞等問(wèn)題，制約了干熄焦的高效運(yùn)行，也容易對(duì)除塵排放指標(biāo)帶來(lái)一定的影響。因此，干熄焦設(shè)備在運(yùn)行一定時(shí)間后不得不進(jìn)行周期性的檢修，干熄焦設(shè)備的壽命也因此而受到影響。

為了減少設(shè)備損壞，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，我們結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)干熄焦運(yùn)行中的常見(jiàn)損壞現(xiàn)象進(jìn)行了分析，并提出了在確保環(huán)保數(shù)據(jù)正常前提下，延長(zhǎng)干熄焦使用壽命的相關(guān)技術(shù)措施。

1 影響干熄焦壽命的幾種情況及原因分析

1.1 干熄爐斜道區(qū)損壞

斜道區(qū)俗稱為牛腿，是干熄爐較為容易損壞的部位，該區(qū)域在裝焦生產(chǎn)中不僅會(huì)受到紅焦向下流動(dòng)的沖擊力，還要受到夾帶著焦粉的高溫循環(huán)氣體的沖刷。此外，在干熄焦熱循環(huán)的過(guò)程中，斜道區(qū)還會(huì)經(jīng)受300℃～700℃的溫差變化，在較大的熱應(yīng)力作用下很容易造成斜道區(qū)耐火材料出現(xiàn)損壞。

主要表現(xiàn)為牛腿磚折斷和崩潰性損壞；拱頂部位高溫段磚體燒熔。究其原因，一是耐火磚高溫性能問(wèn)題，難以適應(yīng)頻繁的、大幅度的溫差變化，特別是當(dāng)斜道出口密封性較差，因局部負(fù)壓吸入空氣時(shí)，會(huì)使該部位發(fā)生劇烈燃燒，甚至達(dá)到1350℃～1550℃的高溫，繼而導(dǎo)致砌體燒熔。

1.2 預(yù)存室環(huán)形氣道變形

環(huán)形氣道是干熄爐高溫?zé)煔獾耐ǖ溃哂衅鲶w結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行環(huán)境惡劣的特點(diǎn)，生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)會(huì)頻繁地受到高溫?zé)煔獾臎_刷，對(duì)爐體結(jié)構(gòu)的耐磨性、熱穩(wěn)定性等都有著非常高的要求。因此，環(huán)形氣道在經(jīng)過(guò)兩年的運(yùn)行周期后大多會(huì)出現(xiàn)不同程度的變形甚至是倒塌，不得不停產(chǎn)檢修。

通過(guò)與其它焦化廠干熄焦設(shè)備運(yùn)行情況的調(diào)查，認(rèn)為環(huán)形氣道變形，檢修周期較短的原因：一是裝焦量較大，導(dǎo)致裝焦時(shí)爐體承受的熱應(yīng)力瞬間成倍提高；二是預(yù)存室容積提高，較大的裝焦量必然導(dǎo)致氣道所承受的徑向應(yīng)力的增加；三是氣道嚴(yán)密性不良，導(dǎo)致局部砌體燒熔。

1.3 高溫膨脹節(jié)內(nèi)襯澆筑材料壽命短

干熄爐至一次除塵器之間的高溫?zé)煔馔ǖ啦捎酶邷貪仓戏謱訚仓m然具有施工簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，但是在惡劣的工況環(huán)境下，運(yùn)行一段周期后較容易出現(xiàn)粉化、開(kāi)裂等結(jié)構(gòu)性破壞，致使其嚴(yán)密性受到破壞。繼而導(dǎo)致夾帶大量粉塵的煙氣外逸，污染環(huán)境。

1.4 裝焦?fàn)t口水封槽壽命短

爐口水封槽主要起到防止裝焦時(shí)煙氣、粉塵外逸的作用，在生產(chǎn)時(shí)由于需要時(shí)常開(kāi)閉，因此會(huì)頻繁經(jīng)受1000℃左右高溫?zé)煔獾臎_刷和灼燒。長(zhǎng)期運(yùn)行下，容易導(dǎo)致不銹鋼水封槽的損壞，并導(dǎo)致工業(yè)用水漏入干熄槽內(nèi)。在工業(yè)水的急劇降溫作用下，非常容易導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)襯的開(kāi)裂損壞；同時(shí)水與紅焦接觸后，會(huì)引發(fā)劇烈的水煤氣反應(yīng)，并導(dǎo)致氫氣、一氧化碳等可燃性氣體組分的急劇上升，造成嚴(yán)重的安全隱患。干熄爐不得不被迫停產(chǎn)檢修。

2 延長(zhǎng)干熄焦使用壽命的技術(shù)措施探討

2.1 改進(jìn)斜道區(qū)耐火材料性能

目前干熄爐斜道區(qū)普遍采用莫來(lái)石碳化硅作為耐火材料，可考慮檢修時(shí)采用具有更高強(qiáng)度，更高耐磨性指標(biāo)和抗折指標(biāo)的莫來(lái)石碳化硅，同時(shí)提高耐火泥指標(biāo)。

隨著近幾年材料工藝的發(fā)展，幾種氮化物結(jié)合的新型高強(qiáng)耐火材料已逐漸得到應(yīng)用，主要包括塞隆結(jié)合碳化硅、氮化硅結(jié)合碳化硅等。從目前已有的應(yīng)用案例來(lái)看，改進(jìn)碳化硅關(guān)鍵指標(biāo)是延長(zhǎng)干熄爐斜道檢修周期的最有效辦法。雖然氮化硅材質(zhì)可持續(xù)使用較長(zhǎng)時(shí)間，但后期不能進(jìn)行年修，維護(hù)成本較大。

2.2 環(huán)形氣道的設(shè)計(jì)改進(jìn)

在當(dāng)時(shí)焦?fàn)t大型化發(fā)展趨勢(shì)下，針對(duì)環(huán)形氣道易損壞的問(wèn)題，可采取大勾舌磚型設(shè)計(jì)，增加磚體之間垂直方向上的咬合力，從而提高氣道徑向應(yīng)力的承受力。如此，既可以增強(qiáng)氣道抵御裝焦熱沖擊和預(yù)存室儲(chǔ)焦張力的能力，同時(shí)也強(qiáng)化了風(fēng)道的密閉性，改善了系統(tǒng)溫度、壓力等運(yùn)行參數(shù)。此外，通過(guò)采用具有更高強(qiáng)度和耐熱性能的新型磚體材料，將大大延長(zhǎng)爐體使用壽命，降低維修成本。

2.3 高溫膨脹節(jié)內(nèi)襯澆筑材料改為耐火磚設(shè)計(jì)

對(duì)于采用分層澆筑法的高溫膨脹節(jié)內(nèi)襯，可將其改進(jìn)為砌筑體耐火磚設(shè)計(jì)，增強(qiáng)該部位在惡劣工況下的適應(yīng)能力，解決澆筑料運(yùn)行一段時(shí)間后粉化、脫落的問(wèn)題。將爐口改為定形組合磚設(shè)計(jì)，可延長(zhǎng)使用壽命達(dá)4年以上。

2.4 延長(zhǎng)水封槽使用壽命的措施

不銹鋼水封槽的損壞是影響干熄爐使用壽命，威脅干熄焦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵性因素。對(duì)此，可采用不誘鋼水封槽的內(nèi)置設(shè)計(jì)。首先設(shè)計(jì)耐磨性能好，熱震穩(wěn)定性好的高材質(zhì)L型異形磚，在原爐口耐火磚砌體上，按照爐口尺寸砌成水封座槽口，并將不誘鋼水封槽安置在磚體內(nèi)，避免其與紅焦和高溫?zé)煔庵苯咏佑|，從而延長(zhǎng)其壽命。通過(guò)對(duì)多座干熄爐檢修實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，該種設(shè)計(jì)方法可有效延長(zhǎng)水封槽壽命和維護(hù)周期，確保其穩(wěn)定運(yùn)行2年以上。

3 結(jié)語(yǔ)

干熄焦使用壽命的延長(zhǎng)對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益，我們?cè)谌粘５墓ぷ髦羞€要繼續(xù)密切關(guān)注干熄焦的運(yùn)行狀況，從而提出進(jìn)一步的改進(jìn)措施。