摘要：阐述了干熄焦内衬耐材的结构形式和使用特点，并结合延长干熄炉内衬一代炉龄的实际需求提出了优化的方向和工艺技术方案。
关键词：干熄焦，一代炉龄，结构
Abstract：This paper expounds the construction style and characteristic of CDQ refractory material，combined with the furnace life of lining of CDQ，the optimization direction and technological scheme are put forward.
自上世纪80年代干法熄焦技术引入中国以来，近40年的发展和研究使干法熄焦技术得到了广泛的应用，其经济效益和社会效益也日益突显。为延长干熄焦装置一代炉龄、稳定生产、降低生产成本，中冶焦耐提出干熄焦装置长寿化研发课题，结合现有设计的成功经验和装置生产运行中产生的实际问题，对现有干熄焦技术进行总结、优化和升级，同时将新工艺、新材料、新设备融合到干熄焦工艺中，并从设计、材料、设备、施工、开工、生产管理等角度全面考虑，研究延长干熄焦装置一代炉龄技术。
1 长寿化干熄焦技术的主要特征
1.1 干熄炉及配套重力除尘器耐火内衬的优化
1.1.1干熄焦本体耐火材料的优化
干熄焦炉本体内衬的损毁和磨蚀是造成干熄焦系统频繁停炉和年检的主要原因之一，近年来针对内衬耐火材料破损的各种原因，在炉内耐材的材质、理化指标及砖型方面都做了相应的改进，做到不同部位不同工况其别对待，延长耐材使用寿命。
（1）根据装焦口及斜道区温度波动频繁的实际工况，可选用了耐冲刷﹑耐磨损、耐急冷急热性能极好，且抗折强度极大的莫来石--碳化硅砖砌筑。同时，结合现有生产实践经验和相关结构力学理论，设计出可避免应力集中的特异沟舌或无沟舌斜道。
随着多种新型高耐磨、高热震稳定性材料的出现，一些工程设计中斜道部位还可采用氮化硅结合碳化硅砖（或β-SiC砖）砌筑，经过数年的使用观察，该材质化学性能稳定、斜道破损轻微，业主反映使用效果良好。
（2）长期积累的干熄焦年修经验表明，耐磨浇筑料产品或莫来石刚玉制品能有效的减缓冷却室壁面的磨损。设计优化后的冷却室选用高强耐磨、热震稳定性好的莫来石刚玉砖砌筑，其年修周期不低于3年；而有些工程冷却室部位采用耐磨浇注料预制块，同样效果良好。
（3）针对干熄炉本体牛腿悬挑结构的实际需求和砌筑后期灰浆变形的实际问题，优化后的设计中提高了耐火泥浆对于冷态抗折粘结强度的要求，从而使牛腿具有更好的早期强度，防止牛腿在高温烧成前因变形而使局部应力集中。
1.1.2 节能、长寿与高效的矮胖型干熄炉
随着超大容积焦炉单孔产能的不断提升，相应配套干熄焦的处理能力也在不断增大，原有瘦高型干熄焦炉的结构形式因炉内料层过高，不但操作成本高激增，并且过高的内外环墙使炉本体内衬的负荷明显增大，增加了炉体损坏的可能。所以如何有效分配循环气流，使循环气体高效迅速的冷却焦炭成为近期研究的重要方向。
.png)
图1：相同处理能力的干熄炉对比图
.png)
1.2.1采用高效、长寿的径向换热管式给水预热装置替代传统给水预热器
采用径向换热管式给水预热装置代替传统给水预热器，可彻底避免露点腐蚀的发生，大幅提高换热效率，同时避免循环气体入口温度过高，红焦落入皮带等隐患。
1.2.2固定料斗式装入装置
随着干熄炉装置的不断增大，相应装入装置也须进行调整和优化，将装入装置装料斗拆分为固定料斗和移动料斗两部分，不仅能满足焦炭装入动作反复操作的需要，固定料斗式装入装置还具备放焦效果好焦炭不堆积，除尘效果显著提高等优点。
1.2.3采用高效、长寿焦粉冷却装置及完善的焦粉排出系统
焦粉冷却装置位于重力除尘装置的下方，因承接的焦粉温度高、与内部磨损严重而时常损坏，影响生产运行。焦粉冷却装置采用多管式结构、管壳式换热器形式，代替传统的三重套管式结构；设置了焦粉缓冲仓和完善的料位控制系统。新的焦粉冷却装置具有冷却效果好，焦粉不易烧结，使用寿命长等优势。
1.2.4干熄炉顶水封槽增设循环水箱
在干熄炉下部增设一个循环水箱，利用循环水维持干熄炉顶的水封槽供给，循环下来的水经过沉淀作用后再次送回水封槽补水，这样的设计不仅可以使水封槽始终在较大的流量下运行，带走水封槽中的焦粉，同时节约了水资源的使用。
2.延长干熄焦装置一代炉龄技术应用实例
以韶钢140t/h、唐山建龙110t/h等中等处理能力为标志的干熄焦工程，采取多项设备配置新技术，取得了良好的使用效果。以鞍钢新建190t/h为标志的延长干熄焦装置一代炉龄技术干熄焦工程，综合应用上述新技术、新材料，同样也取得了良好的使用效果。
3. 结语
中冶焦耐在总结近年来我国干熄焦设计、建设、生产和操作经验的基础上，从理论研究、耐材开发、设计优化、施工及生产操作等多方面入手，应用计算机仿真模拟技术，分析干熄焦砌体损坏机理；开发并试用新型耐材；优化关键部位砌体结构；结合工程实践，完善施工、开工烘炉及生产操作规程；提升关键设备或关键部件的性能，获得技术先进且经济效益良好的以延长干熄焦装置一代炉龄技术为标志的新一代干熄焦技术。
图2：气体流线及炉内壁壁温
中冶焦耐（大连）的工程技术研发中心配备高性能计算机仿真模拟仿真平台和高素质专业研发人员，应用仿真模拟手段研究干熄炉内的气流分配、焦炭下落和气固换热过程，并结合相关炉型的现场标定结果对模拟参数进行修正，再通过对比模拟对炉型参数进行优化，最终确定合理的干熄炉高/径比，采用矮胖型干熄炉后，同等处理能力下：料层高度低、运行费用少、运行稳定、效果良好。
1.1.3 稳定性好、严密性高的环形风道技术
随着干熄焦小时处理能力的不断提升，干熄炉内环墙的高度也在不断攀升，过高的内墙高度和焦炭侧向压力增加了内环墙破损或者倒塌的风险。
为增强环形风道内墙的严密性及稳定性，中冶焦耐不断更新干熄炉内环墙结构，从单纯的增加内环墙厚度，到使用双层沟舌咬合，再到使用井字形沟舌结构以及在内环墙外侧增加支持等补强技术（可配图），研发出数种增强环形风道内墙的方案。目前，相关技术已应用于超大型干熄焦的建设，实际生产效果良好，尚未出现任何环形风道倒塌或局部损坏现象。
1.1.4 除尘效率高且不设置挡墙的新型错差式一次除尘器的应用和新型挡墙
通过对一次除尘器重力除尘效果的计算机仿真模拟和标定研究，中冶焦耐优化了一次除尘器的结构形式，针对不同客户的需求提出了不同的除尘器结构方案。
新的一次除尘器结构采用了出口高于入口的方式，与其它不带挡墙的一次除尘器相比，除尘效率提高10%，减少锅炉及后续系统的磨损。
同时，优化设计的“有挡墙式”一次除尘器的挡墙结构，在增加挡墙结构强度的基础上，优化了膨胀缝位置的布置，可以避免挡墙部位出现掉砖损坏的情况。
1.1.5 分格斜道技术的应用
随着干熄炉装置的规模不断增大，原有斜道的高向尺寸和径向尺寸都有所增加，在此基础上形成分格多层设置的斜道结构亦不难理解。采用分格式结构的斜道，有效分割了通过斜道的循环气流，使循环气流在斜道截面上的速度分配更加均匀，可避免焦炭在斜道口的上浮现象；同时，用于分格的斜道处横隔墙又可以改善斜道区的受力情况，抵抗斜道牛腿之间焦炭的侧向压力，提高斜道牛腿的寿命，确保干熄炉连续稳定生产。
目前，该项分格斜道技术不仅应用于大型干熄炉设计，也在中、小型干熄炉检修方案中得到广泛应用且运行效果良好。
1.2 干熄焦装置工艺设备的优化
随着干熄焦工艺在炼焦行业的广泛应用，相关设备和装置的设计和制造也臻于完善，中冶焦耐从日常生产的实际问题出发，对部分影响生产运行和降低干熄焦生产效率的设备进行了相应改进和优化。
论文作者:周志春,赵殿辉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/7
标签：装置论文; 结构论文; 挡墙论文; 除尘器论文; 技术论文; 焦炭论文; 内衬论文; 《基层建设》2019年第31期论文;