抗剥落耐磨砖在干熄焦炉冷却室的应用和改进

谷毅

摘 要：从我国目前焦化厂的现状来看，干熄焦炉冷却室中的磨损程度直接制约了焦化厂长期安全和稳定的生产，其主要表现虽然不同，但是实际的原因基本一致，主要因素在于所用的耐高温砖体材料并不具备耐磨性，故而会出现磨损的情况，本文主要通过对现在干熄焦冷却室使用过程中暴露的问题原因进行深入分析，以及通过对新型材料的参数与现在使用的BM莫来石砖参数进行对比分析，从而确定出更加适合焦化厂——干熄焦炉冷却室使用的耐火材料。

关键词：干熄焦炉冷却室；干熄炉；磨损；耐磨性

中图分类号：TQ520.5 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）08-0096-01

1 干熄焦冷却室目前的实际情况和弊端

1.1 干熄焦冷却室使用过程中暴露的问题以及对干熄焦生产的影响

根据我国目前各个焦化厂对于干熄炉使用来看，干熄焦炉冷却室的磨损程度基本上每年都有逐步递增的趋势，第一年冷却室各个方位面砖磨损程度大约在45-70mm左右，第二年则会达到80-110mm，基本已经将所有的工作面砖全部磨损了。

而由于冷却室这种每年逐步递增磨损，给干熄焦的生产带来十分严重的影响，例如：墙体不同程度损坏，会导致热量使用率的降低的问题，若是磨损严重的话还会带来不可预估的安全隐患。

1.2 此现状的目前的解决方法和各个方法的缺点

（1）大、中、小型焦化厂通过不同方式在操作中减少磨损量，但实际的收效并不显著。（2）大部分焦化厂会在在检修中也会通过浇注耐磨材料的方式进行维护，以求达到减少磨损的效果，但是这种方式会使得冷却效果直线下降。既降低了热能的有效利用率同时也增加了排焦系统的运行风险。

2 冷却室中耐火材料的磨损机理

针对干熄炉冷却室耐材磨损的问题，在多次的实验、分析、比对和试用中，发现目前使用的BM莫来石砖其耐磨指标相对来说比较低，就会造成冷却室大面积磨损损坏；结合用户使用要求使用复合相抗剥落耐磨砖，经在干熄炉冷却室试用，指标基本符合要求。

2.1 主要原因

在干熄焦炉炉内，冷却室主要完成对于焦炭的冷却工作，通过底部自下向上的冷却气流与自上向下的焦炭通过对流换热从而实现冷却作用，而在焦炭向下运动的过程中却会与冷却室内的工作墙面耐火砖发生物理摩擦和化学反应，这种物理摩擦和化学反应也就造成了冷却室耐磨材料磨损的磨损。

2.2 关于焦炭与工作墙面耐火砖的化学侵蚀和物理摩擦

2.2.1 工作墙面耐火砖的主要材料和其相关设计指标

现如今，大多数工作墙面的耐火砖主要材料为BM莫来石砖，此种耐火材料耐火温度大于1700℃，荷重软化温度大于14500℃，显气孔率小于20%，体积密度大于2.40g/cm3，常温耐压强度大于80MPa，热震稳定性（1100℃水冷）大于20，A12O3大于40%，Fe2O3含量小于1.5%

此指标中没有明确表示常温耐磨系数和耐磨量，经过实验发现BM莫来石砖耐磨量为小于等于11cm2。

2.2.2 化学因素

（1）在生产过程中，大约400左右的高温下，循环气体中的CO会有生成C的化学反应，而这种反应所得到的元素c又对耐火材料存在腐蚀的影响，很容易损坏到工作墙面耐火砖。（2）焦炭表面存在一部分碱金属，而这种碱金属则会在780℃以上的高温下产生不同成都的钾、钠以及含有钾和钠的蒸汽，这些所得物则会与工作墙面耐火砖（主要成分BM莫来石砖）发生化学反应，生成极易熔解的低熔物，从而使得工作墙面耐火砖出现不同程度的脱落。（3）其他杂质的影响，国内大部分焦化厂的原材料中都含有不同程度的Fe2O3，而这种杂质在高温与强还原性气体的作用下很容易发生化学反应，先产生CO2和H2O，CO2和H2O在高温下产生不同程度的CO，进一步导致游离碳（2CO→C+CO2）对耐火材料的腐蚀。

2.2.3 物理因素

（1）工作墙面耐火砖常年处于500度左右的高温环境下，这样的温度会导致工作墙面耐火砖的损坏；（2）工作墙面耐火砖不仅要承受焦炭带来的化学反应，也要承受自上而下的焦炭产生的机械力，在这种机械力的冲刷下很容易造成耐火材料的剥落，以及工作墙面耐火砖上不同层次的孔洞。

3 新型抗剥落耐磨砖的实际优势和使用结果

3.1 塑性复合抗剥落耐磨砖的优点

根据多年对于干熄焦炉冷却室通病的分析，结合冷却材料磨损对于焦化厂的生产效率和安全隐患的现状，经过与耐火材料厂家的不断沟通，确定了使用新型的抗剥落耐磨砖才是解决冷却室工作墙面磨损和侵蚀的关键。

对塑性复合抗剥落耐磨砖长期测试，发现此种耐火材料耐火温度大于1700℃，荷重软化温度大于于1550℃，显气孔率小于18%，体积密度大于2.50g/cm3，常温耐压强度大于100MPa，热震稳定性（1100℃水冷）大于20，A12O3大于50%，Fe2O3含量小于1.4%，常温耐磨量小于等于4cm2。

根据两种材料的长期使用对比结果来看：在使用BM莫来石砖的过程中，其恶劣环境下，冷却室会出现大面积的磨损情况，而在塑性复合抗剥落耐磨砖的使用过程中发现，干熄炉冷却室最大磨损量小于4mm，且集中于不规则地段，墙体上很明显可以看到砖釉色。

对干熄炉冷却室耐火材料使用上普遍存在的问题和损坏机理，以及对干熄焦安全稳定运行的危害进行分析，并对冷却室改进型耐火材料的应用及效果进行对比.由于抗剥落耐磨砖在冷却室的使用，解决了干熄焦冷却室磨损快的弊病，延长冷却室工作面砖的使用寿命达4年以上。

抗剥落型耐磨砖是对干熄焦炉冷却室用耐火砖胜能的改进和耐磨性能的提升，使长期困扰干熄焦冷却室年年修补造成的停产损失进一步降低。解决了干熄炉冷却室因磨损造成的排焦偏析和紊流现象，使得循环气体在炉内分布均匀，焦炭能够均匀冷却，在合理的气料比范围运行降低能耗和热量损失。

3.2 使用塑性复合抗剥落耐磨砖解决的问题

通过对现在干熄焦冷却室使用过程中暴露的问题原因进行深入分析，以及通过对新型材料的参数与现在使用的BM莫来石砖参数进行对比分析，从而确定出更加适合焦化厂——干熄焦炉冷却室使用的耐火材料。

避免了干熄炉冷却室物料分布不均造成焦炭壁流增加后堵塞斜道，造成斜道出口阻力上升和水平煙道的焦粉堆积，破坏系统热量平衡。使干熄炉冷却室圆周四点温差进一步缩小，上下部温度呈梯度分布，焦炭充分冷却，提高排焦系统安全运行的稳定性。

这种耐火材料由于其良好的耐磨性质，可以更好的适用于恶劣环境，根据估算，此种耐磨材料在干熄焦炉冷却室中使用寿命是之前BM莫来石砖的2倍左右，大约可以使用5年而不用年年浇注耐磨浇注剂，如此之下，就很好的解决了由于干熄焦炉冷却室墙体磨损带来的一系列问题，确保了生产效率，使得热量利用率得到了提升，并且在生产安全方面得到了一定的保证。

参考文献

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