焦炭干熄焦的工艺流程及所用耐火材料

焦炭干熄焦的工艺流程及所用耐火材料

焦炭生产过程中的重要环节是熄焦。熄焦方法主要有湿(法)熄焦和干(法)熄焦。湿熄焦是传统的工艺，它是用水作载热体(喷水方法)将炽热的焦炭(温度约1000℃)降低到300℃以下；而干熄焦采用非水方法熄焦，具体是采用惰性气体(一般为氮气)鼓入装入熄焦炉的炽热焦炭冷却，然后从熄焦炉下部排出。

由于熄焦方法不同，效果不同：
(1) 焦炭质量。干法熄焦优于湿法熄焦。后者因用水将炽热焦炭冷却，焦炭裂纹增多，焦炭质量下降，不利于高炉炼铁。据有关资料分析，干熄焦因焦炭质量提高，可使高炉炼铁入炉焦比下降2% ~5%，提高高炉生产能力约1%。
(2) 节约水资源，减少环境污染。
(3) 降低有害杂质，保护环境。在湿法熄焦过程中，水与炽热焦炭接触， 产生的大量化合物、硫化物等有害物质，自由排放，污染环境。干熄焦采用惰性 循环气体在密闭的干熄炉内对炽热焦炭进行冷却，对粉尘、污染物易于控制。焦炭干熄焦用耐火材料干熄炉由预存室、斜道区和冷却室组成。分别分布在干熄炉上、中、下部。干熄炉为圆形截面竖式槽体，外壳用钢板及型钢制作，内层采用不同耐火砖砌筑，有些部位用耐火浇注料。预存室的上部是锥顶区，中部是直段实心耐火砖砌体，下部是环形烟道。分内墙及外墙二层环形砌体，内墙要求高强度耐火砖。斜道区内层砖要求：抗热震、高强度、耐磨。为此，选用莫来石-SiC砖。干熄炉入口耐火砖也如此。干熄炉预存室的耐火砖，热冲击大。装焦炭的机械冲击和磨损，要求高强、耐磨、热震好的耐火材料，如莫来石砖；冷却室因温度变化频繁，因此良好的抗热震性是耐火材料基本要求。

干熄焦用的干熄炉工作环境，耐火材料应具备如下优良特性：(1) 抗热震性。(2) 耐磨、强度要高(耐压强度、抗折强度)。

焦炉用耐火材料

1．硅砖硅砖中SiO2含量93％以上，SiO2能以三种类型结晶形态(石英、鳞石英、方石英)和一种非结晶形态(石英)存在，而同一类的结晶形态，又有几种同素异形体。石英有α—石英和β—石英；方石英有α—方石英和β—方石英；鳞石英有α—鳞石英、β—鳞石英和γ—鳞石英。三种形态及其同素异形体，是以晶格和密度不同来彼此区分的。
它们在一定温度范围内是稳定的。超过此温度范围，即发生晶形转变。600℃以前晶型转变较多，故体积变化较大，而且在117℃、163℃、180—270℃，和573℃等几个转化点，体积变化尤为显著，这时容易引起砌体变形和硅砖裂纹。但是在600℃以上硅砖的体积变化较平稳，它的抗急冷急热性反优于粘土砖。
因此，这对焦炉各部位材质的选用，对焦炉砌筑、安装、烘炉，生产维护及冷炉等，都有重要的意义。硅砖属酸性耐火材料，具有良好的抗酸性渣侵蚀的能力。硅砖的导热性能好，荷重软化温度高，几乎接近其耐火度，一般都在1620℃以上，这是因为硅砖中的鳞石英能形成良好的结晶骨架，呈现出近于晶体的性质。由于硅砖具有以上特点，故现代焦炉主要部位：炭化室、斜道区和蓄热室墙采用硅砖砌筑。增加硅砖导热性对焦炉强化生产有利，提高硅砖密度能提高导热性。

2．粘土砖粘土砖耐火度虽高，但荷重软化开始温度比耐火度要低得多，而且软化变形温度间隔很大，可达200C以上。粘土砖属酸性耐火材料。具有良好的抗蚀性，它的热稳定性好，但导热性和机械性能均较硅砖差。格子砖、箅子砖、小烟道衬砖、炉顶用砖以及炉门衬砖、上升管衬砖等，应具有良好的热稳定性，而对荷重软化温度要求不高，故均采用粘土砖。缸砖是过烧的粘土砖，表面光滑、密度大、机械强度和耐磨性高，用于焦炉顶面及焦侧作业台面等处。

3．高铝砖含Al2O3高于48%的铝硅质耐火砖叫高铝砖，它的耐火度及荷重软化开始温度均高于粘土砖，抗渣性能也好。耐急冷急热性虽不如粘土砖但优于硅砖，可用于砌筑燃烧室炉头。

4．叶蜡石砖叶蜡石砖是含SiO277%一78％，A12O319％一2l％的半硅砖，它的耐急冷急热性和抗渣性均较强，是一种新型耐火材料，已被用于焦炉炉顶面砖和水煤气发生炉作内衬，其用途有待开发。

5．耐火泥料耐火泥是使砌体成为一个整体的粘结剂，它应具有与砌体用砖相应的性能，焦炉用的火泥应具有：

(1)常温下有良好的可塑性与粘结性；

(2)干燥和烧成时收缩性小；

(3)耐火度和荷重软化温度高于所在部位温度。砌筑焦炉用的耐火泥分为硅火泥和粘土火泥。硅火泥分高温(>1500℃)、中温(1350一1500℃)和低温(1000一1350℃)三种。

砌筑焦炉时，根据各部位的耐火砖种类和温度采用不同的耐火泥。焦炉在热态对所产生的裂缝、剥蚀或熔洞等炉体损坏进行喷补或抹补时，所用泥料是以水玻璃为粘结剂的硅质或粘土质火泥，以及以磷酸为粘结剂的粘土火泥。由于磷酸成本较高，也有的部分采用硫酸铝作粘结剂配制成热修泥料。

除上述耐火材料外，为减少高温墙面向外界的散热，在其受热面与外壁间常用隔热材料砌筑。

隔热材料可以直接充填，可调制成胶泥涂抹，可制成隔热砖或隔热板，也可制成隔热毡，还可以轻质粘土砖块、蛭石、嘭胀珍珠岩等作骨料，加水泥、磷酸盐、水玻璃等胶凝材料制成隔热混凝土。焦炉常用的隔热材料有硅藻土砖、轻质粘土砖、膨胀珍珠岩砖、蛭石砖、硅酸铝纤维等。

焦炉砌筑耐火材料的管理

焦炉是一种结构复杂、要求寿命长达25年以上且长期连续生产的热工设备，它的用途是将煤在隔绝空气的条件下加热到950℃～1050℃干馏，从而获得焦炭和其他副产品，是焦化煤气系统的心脏，因此焦炉砌筑是焦化煤气系统工程施工的重要环节。

众所周知，焦炉砌筑工程施工是否顺利，与施工准备做得是否充分有很大关系，施工准备做得好，施工时就会按部就班、有条不紊地顺利进行，而耐火材料的管理工作既占施工准备工作的一大块，又贯穿整个砌筑过程。焦炉用耐火材料量大、品种多、砖型复杂、砌筑质量要求高等特点，以JN60—82型65孔焦炉为例，其耐火砖总量约17000t，500多个砖型，耐火材料有硅砖、粘土砖、缸砖、硅藻土砖、红砖、耐热填料及耐火泥浆等，大约占整个焦炉本体砌筑工程造价的70%，所以对以上这些耐火材料进行管理的技术水平高低，将直接影响工程实体的质量、工期和项目的经济效益。

1 耐火材料库焦炉砌筑前耐火材料的准备工作必须到位，而耐火材料需要放入耐火材料库，包括有盖库和露天库。有盖库用来存放硅砖、隔热砖和粉料，露天库贮存粘土砖、缸砖和红砖。辅助材料大多也放在有盖库内。无论有盖库或露天库，均要有坚实的地坪，库内地坪要高于库外地坪，周围要有排水沟。有盖库要保证不漏雨，库内设足够的照明。

2 耐火砖的码放为了方便施工用料，应根据工程需要和库房的具体情况绘制出耐火材料入库存放平面图，规划使用库房。其原则是：要按照施工的先后顺序码放，先进行砌筑部位的耐火砖尽量靠近运输线路堆放；按照砌筑焦炉的部位分别码放；按不同砖种码放，如硅砖、粘土砖、保温砖等分别堆放；按照不同规格分别码放；所有砖垛均应标识清楚，标明砖种、砖号及使用部位，以免用错；砖垛间通道的宽度：人行道不小于600mm，运输道不小于2000mm，砖垛与墙的距离不小于500mm；同一砖号的砖垛，只允许有一个不完整的砖垛。

3 耐火材料的检查与砖加工在施工前，对耐火材料要做好四个方面的工作，以保证质量和工期。

3.1 检查入库
3.1.1 异型耐火砖逐块检查，合格品入库。
3.1.2 砖垛堆放高度宜为：(不大于)直形耐火砖3m　　 大数量异型耐火砖2.5m　　 小数量异型耐火砖和形状特复杂的砖1.5m
3.1.3不合格砖也分号另行堆放整齐。
3.1.4 耐火泥等要抽查其重量，记录准确，标识清楚。

3.2 分大小号
3.2.1 以砖的厚度(高度)为主，将蓄热室墙和燃烧室的大数量砖号(共约6～7个)按厚度分为两类，标明大小，分垛堆放。
3.2.2 在耐火砖订货时，力争把厚度标准改为+1、-2，长度为+2、-3这样，就可取消了按厚度分大、中、小号的工作。否则就力争大公差砖越少越好，以减少加工量，但负公差砖也不能过多，否则砌体的灰缝和标高就难以保证。

3.3 砖抽检
3.3.1按需要对砖的主要尺寸进行量尺，随机抽查，以了解砖公差的分布情况。抽查数量依据砖量大小约为3%～10%。
3.3.2 抽查要精确，要做好记录和分析。

3.4 耐火砖的加工
3.4.1 一般耐火砖加工厂设在砖库的附近，加工厂要具备防雨和排水功能。厂内配置一台切砖机及除尘设备。
3.4.2 根据砖抽查和预砌结果，确定加工砖方案，各部位的砖的加工工作应在该部位砌筑开始前完成。
3.4.3 设计规定的切砖提前进行。
3.4.4 凡需要加工的砖必须由技术人员按照施工图经过计算画出加工草图，草图上应该注明原砖号、新编砖号、材质、尺寸、数量、使用部位及其他要求。
3.4.5 加工时要按照草图在砖上画出加工线，经检查无误后方可进行切割。加工后砖的尺寸误差应控制在2mm以内。3.4.6 加工好的砖应标上新编砖号，交材料员登记并分别码入库房的指定位置待用。

4 预砌筑
4.1 预砌筑的目的
4.1.1 进一步审查设计，审时不易察觉的问题。
4.1.2 检查耐火砖外形，入库时没有发现的问题。发现在施工图纸自发现在砖检查验收
4.1.3 进一步了解耐火砖的尺寸偏差和相互配合的状况，再结合抽查砖来确定加工方案。
4.1.4了解耐火泥的使用性能。
4.2 预砌筑的要求
4.2.1 预砌筑时，除斜道砌在蓄热室墙顶之外，其他均从地坪重新打底 。
4.2.2 预砌时，要和正式砌砖一样测量放线立标杆，使用的砖要随机取用。
4.2.3 预砌要做好详细记录及情况分析。

5 耐火材料的供应
(1)耐火砖、耐火泥浆及辅助材料采用限额供料方式，技术人员要做好日作业计划，做好每日每砌筑组上砖小票，当日料当日用完。
(2)摆砖场设置在焦炉附近，上砖人员根据技术人员编制的上砖小票将砖从砖库领出并按照小票标明的顺序码放在砖板上，于砌砖前一目夜班一次集装供齐，砌砖时要有专人负责补充零星坏砖，废究耐火砖当日运下炉回库。(3)每一板砖码放完成后 由材料员按小票清点复查，确认无误后，在砖板的明显处写明墙号、组号、砖板号。
(4)上砖时，由叉车配合汽车将砖整板运入焦炉大棚内，用天车吊运到炉上并按照砖板上所标的组别和板号摆放在相应位置。
(5)在焦炉机侧一端焦炉大棚外侧设置搅拌站，配置3台泥浆搅拌机、3个大灰槽和1个计量水箱，搭设一座80～lOOm。临时防雨火泥库。
(6)搅拌站每天的搅灰类别和搅拌量、配比由技术员提前一天提供给站长，由站长安排作业人员严格按配比搅拌。搅拌好的泥浆应按类别做好标识，一旦用错后果不堪设想。
(7)耐火泥浆 由搅拌站装中灰槽运到焦炉大棚内，用天车吊运到每个作业组。向每砌筑组供一中灰槽泥浆，砌砖过程中，再按当日需灰量，为各组补齐。每天砌筑完成后要对剩余的泥浆进行清理、回收，并堆放在指定位置，在热态灌浆时使用。工业炉砌筑工程遵循“设计是前提，材料是基础，施工是关键，管理是保证”的技术路线，目前我国的焦炉砌筑施工已经形成一套较为成熟的工法，在采用新技术和运用高科技方面我公司近年已经研究出“焦炉仿真施工技术”，利用计算机辅助系统进行焦炉砌筑施工管理，省时省材省力，数据准确，尤其是在耐火材料管理方面效果尤为显著。