干熄焦环形风道损坏原因分析与技术改造方案小型车

摘要：结合干熄焦生产实际情况，分析了干熄炉环形风道损坏的现象和损坏原因，探讨了通过设置悬浮支撑柱预防干熄炉环形风道坍塌的技术及效果。

干熄炉是干熄焦系统的重要组成部分之一。干熄炉自上而下分为预存段、环形风道、斜道区和冷却段。干熄炉耐材损坏一直是制约干熄焦技术进一步发展的重要因素。近年来，国内同行通过技术研究与改进，初步解决了斜道区“牛腿”损坏问题，但环形风道损坏成为又一困扰干熄焦系统稳定运行的难题。

1环形风道损坏现象

干熄炉环形风道损坏，通常表现为砌砖碎裂、内墙裂缝、内墙变形膨出以及内墙坍塌等几种情况。在干熄焦检修过程中，应着重对环形风道内墙的使用状况进行检查。如果出现内墙变形膨出、裂缝，需引起重视，防止在随后的生产过程中出现坍塌，干熄炉环形风道内墙坍塌往往伴有以下现象。

1）排焦装置连续排出耐火砖（部分为整砖），通过排出耐火砖的砖型和材质，可大致判断是否为环形风道内墙砖，进而推断环形风道是否损坏坍塌。

2）干熄焦循环系统工况紊乱。特别是在装焦过程中，炉盖打开后大量空气通过炉口进入干熄炉内，并穿过预存段焦炭层，经破损处进入环形风道，导致干熄炉出口循环气体工况（温度、压力）发生较大波动。

3）循环气体中CO浓度急剧上升。空气由炉口进入干熄炉，在穿过预存室焦炭层时与红焦反应生成大量CO，进入循环系统后，造成CO浓度急剧上升，且通过增加空气导入量也无法遏制CO浓度的上升。此时为保证循环系统安全，可导入氮气来稀释CO。

4）一次除尘焦粉冷却装置中排出焦炭。干熄炉环形风道内墙坍塌，预存室内焦炭经破损处进入内外墙之间的风道中，部分焦炭会随循环气体进入一次除尘，造成焦粉冷却装置堵塞，有焦炭排出。

5）环形风道内堆积大量焦炭。若上述现象同时出现，则极有可能是干熄炉环形风道坍塌，此时可打开干熄炉中栓观察孔进行确认，如果环形风道内有大量焦炭堆积，则可断定干熄炉环形风道内墙坍塌。

通过以上现象可判断干熄炉环形风道是否坍塌，必要时可降低炉内料位，由炉口进一步观察确认。若确认环形风道内墙坍塌应及时进行停炉检修。

2环形风道损坏原因分析

2.1环形风道结构设计

干熄炉砌体为垂直圆筒形结构，由铁壳包围，内部采用不同种类的耐火砖砌筑而成。环形风道为内外2层圆筒形砌体，内部为焦炭流程，内外墙之间为高温循环气体流程（图1）。

在干熄炉环形风道圆周方向上0°和180°分别设有斜支撑墙和分隔墙，对内墙起支撑分割作用。90°和270°方向上无支撑点，是薄弱点。高向上看，环形风道内墙薄弱点在中间部位，因为该处离上、下部与外墙连接支撑点最远。实际运行中，干熄炉环形风道内墙坍塌也多发生在该处。

环形风道的高径比也影响到内墙的高度和弧度，进而影响到环形风道内墙的受力情况。在设计过程中，建议适当减小环形风道内墙高度，通过增加中栓以上直筒段（实心段）的高度来增加预存室的容量。

就单块砖而言，若将环形风道内墙简化为厚壁圆筒体，则每块砖的受力分析如图2所示。内墙砖不但要承受装焦过程中焦炭的冲击力和内墙两侧的压力差，还要受到内墙砖之间的热应力。设计中，使用合理优化的砖舌槽结构（如“”型舌槽），可提供较大的向内作用力，防止内墙向外移位、损坏坍塌。

2.2干熄焦运行管理与操作

干熄炉砌体管理是干熄焦运行的核心工作之一，干熄焦运行与操作对干熄炉砌体包括环形风道内墙有重要影响。为保护环形风道砌体，在运行操作中应注意以下情况。

1）保持干熄炉装焦和排焦的连续稳定性，避免负荷波动过大。当锅炉入口温度大幅下降时，环形风道内墙两侧温差增大，导致内墙砌体两侧膨胀，热应力增加，损坏砌体。因此，当装焦或排焦出现故障时，应灵活降低循环风量，避免循环气体温度急剧降低，对内墙造成不利影响。

2）合理控制干熄炉料位，避免长时间低料位生产，减小装焦过程中焦炭对环形风道产生的径向冲击力。

3）加强监控循环气体内的水汽含量。防止干熄焦锅炉、水封槽等泄漏，大量水汽进入循环系统，对干熄炉耐材造成严重影响。

4）加强干熄炉中栓管理。在开启空气导入或旁通中栓时，低温气体进入环形风道，造成局部砌体温度骤冷骤热，热应力增加，损坏砌体。因此在开启空气导入或旁通中栓时，应尽量靠近0°和180°，即在靠近斜支撑墙或分隔墙的两侧对称开启。

5）合理延长干熄焦检修周期。过于频繁的负荷会造成环形风道膨胀收缩频繁，导致内墙砌体结构松动，加速其损坏。

2.3斜道区“牛腿”损坏

“牛腿”砖逐层悬挑，承托上部环形风道内墙全部重量，两者相互作用相互影响。“牛腿”结构损坏后，对内墙的支撑作用减弱，还会造成支撑力不均匀，导致环形风道砌砖之间松动，裂缝增大，加速其鼓肚变形，甚至坍塌。

造成干熄炉环形风道砌体损坏的原因是多方面的。除上述原因外，耐材施工质量、开工烘炉质量都会对环形风道产生重要影响。因此，干熄炉环形风道的长寿命需要从设计到运行等多方面进行管控。

3干熄炉环形风道改进

在预防干熄炉环形风道坍塌方面，可通过设置环形风道悬浮支撑柱来提高内墙的抗冲击力，在干熄焦实际生产过程中取得较好的使用效果。

环形风道悬浮支撑柱设置于环形风道的90°和270°处，内墙高向的中间位置，每处分别设置3个，采用浇注料内置钢筋笼的“﹃”型结构（图3）。干熄炉环形风道悬浮支撑柱施工应注意以下方面。

1）材料的选用。环形风道悬浮支撑浇注料可采用“牛腿”浇注料，理化指标见表1，内置钢筋笼可采用材质为0Cr25Ni20的不锈钢圆钢（Φ10）制作。

2）模具与钢筋笼的制作与安装。分别在内外墙制作沉槽，以增强其整体性，防止滑落。其中内墙沉槽深40~50mm，高度以至少作用于3层砖为宜，宽度以作用于2块砖为宜；外墙沉槽深60~80mm，沉槽底部尽可能平整。在沉槽底部打孔，将长度合适的圆钢两端横向穿至内外墙沉孔内，以此为骨架制作钢筋笼，并在钢筋笼上刷沥青漆。最后，用竹胶板制作上部开口的悬浮支撑模具。

3）浇注料浇筑。在内墙沉槽内铺设10mm厚含锆陶瓷纤维毯，将配制好的浇注料由中栓孔经下料管浇筑入模具中，用振捣泵进行振捣。经24h养护，确认其强度合格后，即可拆除模板。

以国内某干熄焦为例，投产后3年左右，环形风道出现纵向通缝和轻微膨出变形，年修时加设悬浮支撑柱，内墙未出现进一步恶化，使用效果较好。近年来，行业内在环形风道处进行了部分技术探索与尝试，如设置环梁结构、采用大块砌砖和整体浇筑等方法，以增强内墙整体性和抗冲击力，也取得了一定的效果。

4结语

干熄焦环形风道是干熄炉的重要部位，其运行稳定与否直接影响到整个干熄焦系统的稳定顺行。在干熄焦生产过程中，当环形风道内墙出现局部坍塌，可通过换砖或浇筑的方式进行修补，必要时设置支撑柱。局部修补用时短，费用低，但修补后的新、旧耐材结合性较差，生产负荷变动时易重新产生裂缝，导致内墙的整体性下降，焦炭进入裂缝，不能正常收缩膨胀，导致二次坍塌。当环形风道出现大面积坍塌时，需要对环形风道进行整体重砌，同时可根据“牛腿”的损坏情况一并进行重砌。

作者：郭飞，于进，江作者单位：青岛特殊钢铁有限公司

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