焦炉损坏的原因

焦炉损坏的原因很多，它与设计、砌筑、烘炉和开工投产后的使用、维护及修理等各个环节都有密切的关系。

焦炉在开工投产后，由于开关炉门、装煤出焦等操作造成冷热激变的温度冲击和机械的碰撞、挤压、摩擦作用以及煤气中某些有害物质的侵蚀，使炉体各部位逐渐产生损坏。通常，损坏最早并且最快的是燃烧室端部火道。起初，在此焦炉用耐火材料产生裂纹及轻度剥蚀，以后裂纹逐渐延长、变宽，同时，炉头顶部也出现一些不规则裂纹与裂缝，剥蚀则逐渐向深度及广度蔓延。以后，墙面又出现第二道裂缝，装煤孔附近及其他部位也开始出现裂缝。随着裂缝的增多、增大和剥蚀的扩大，炉体不断伸长，炉体曲度增大，砌体各部位特别是炉头产生变形、错台、掉砖甚至倒塌。

斜道除受到与燃烧室伸长量不同而产生的切应力外，还受到温度以及杂物堵塞等因素的影响。炉顶部位除受到上述切应力、温度激变的冲击外，耐火砖还受到机械应力而产生裂缝或变形。

焦炉的衰老损坏可分为正常自然衰老损坏和非正常衰老损坏两种情况。正常的衰老就是焦炉正常生产使用条件下的自然衰老过程，是不可避免的。即使新建焦炉生产3—5年后，也会在炭化室靠近炉头的墙面上，出现程度不同的剥蚀、麻面甚至长短不一、宽度不同的直立裂缝。而非正常衰老，则是事故性的，一般是可以避免的。

正常损坏并得到合理维护的焦炉，其使用寿命可达30年以上，而遭到各种非正常损坏或者虽然属于正常损坏但得不到合理维护的焦炉，往往达不到设计使用年限，甚至只有十几年或几年的使用寿命。因此，加强焦炉的生产技术管理与及时的热修维护，是延长焦炉寿命的重要途径。

一、非正常损坏的原因

(1)筑炉材质(硅砖、硅火泥)不符合标准要求。特别是理化性能太差时，在设计规定的正常生产条件下使用，也易损坏，使焦炉提前衰老。

(2)焦炉的砌筑质量太差。炉体的几何尺寸多方面超出公差要求、砌砖灰缝不饱满，在投产后荒煤气或加热用的净煤气串漏严重，极易形成局部高温。特别是在无法修补的斜道区及不容易检查的蓄热室内部，一旦造成损坏就很难弥补。

(3)烘炉质量不佳。由于升温管理不好，致使炭化室墙面拉开较大的水平裂缝、蓄热室墙面与斜道拉开裂缝、炭化室头部出现直立裂缝、盖顶砖与炉底砖断裂等现象，造成不应有的先天性损坏。

(4)护炉铁件管理不善或炉门冒烟着火烧坏护炉铁件，使炉体失去应有的保护作用。这样，在生产机械负荷与温度周期变化的冲击下，炉体会很快变形甚至倒塌。

(5)炼焦用煤的膨胀压力过大或收缩过小，导致炭化室墙变形、鼓肚或凹陷甚至机焦侧墙面波浪形弯曲等严重损坏。

(6)炉温不均，经常出现生焦或过火焦，结焦时间过长过短或不按计划出焦，生产管理混乱，造成推焦困难，使炉墙变形。

(7)热修维护不好，发现炉体局部损坏后不及时修补，形成恶性循环，加速了炉体的损坏。

上述焦炉的非正常损坏现象，属生产管理与技术管理问题，只要加强各方面的管理，一般是不会出现上述情况的。

二、正常损坏的原因

(1)温度变化的影响。在生产过程中，由于反复开关炉门、装煤、出焦的温度变化产生热冲击，对炉墙产生影响。特别是在炉头部位，投产3—5年就开始发生剥蚀或裂纹。随着生产时间的推移，

损坏程度不断增加，并向炉内延伸；炉头及装煤口部位，因受外界冷气流的影响大，剥蚀、裂缝等损坏也相对较快，往往在这里造成砖的碎裂和墙面松散变形等损坏；炉头部位盖顶砖，也常由于温度激变造成断裂，在顶部砌体重力的作用下而下沉。

(2)机械力的作用。炭化室墙面出现裂缝或变形之后，摘装炉门及推焦所产生的机械应力，促进了炉墙裂缝的扩大和墙面变形的加剧。特别是在推焦困难时，影响更为严重。为减小炉墙所承受的机械力，必须尽可能地消除引起推焦困难的一切因素。

(3)物理化学作用。硅砖主要成分二氧化硅(Si02)是酸性氧化物，它在常温下抗腐蚀性较强，在高温下不抗碱性物的渣蚀，可与煤料中的金属氧化物(Na20、FeO)发生作用，在硅砖表面形成低熔性硅酸盐(Na2Si03、FeSi04)，这些低熔性硅酸盐与硅砖中的二氧化硅的线膨胀率及耐磨程度均不相同，故在温度冲击与装煤出焦等机械力的作用下，逐渐从硅砖本体脱落。如此反复作用不断腐蚀耐火砖砖面。

在长期生产过程中，炭化室墙面耐火砖砖中的二氧化硅向靠近燃烧室的一侧(称为热侧)“富集”，其他氧化物向靠近炭化室的一侧(称为冷侧)“富集”，同时在硅砖的气孔中渗碳。因此，墙面砖的热侧含磷石英多，冷侧含方石英多，岩相与物理性质也不相同，在推焦装煤后，冷侧与热侧的温度变化也不相同。因温度周期性激烈变化而产生的热冲击，促使墙面砖的炭化面剥落，甚至在砖中部的沟舌处产生劈裂。

在炼焦过程中，煤干馏分解产生大量的氢与一氧化碳等气体，处于这种还原气体中的硅砖内的二氧化硅，在1300~3的温度下会被还原成一氧化硅(SiO)，呈气态而逸出。温度越高这种反应的速度越快。在有金属铁存在的情况下，在较低温度(1050℃)时，也会发生这种反应。这种反应会使墙面砖表面中的二氧化硅含量减少，结构多孔疏松，形成麻面。

(4)炉长增长与炭沉积。硅砖砌体在烘炉升温过程中，由于二氧化硅发生晶形转变而引起体积膨胀，焦炉投产后，这种转化仍在继续进行。在砖内熔剂(Fe203、CaO、Na20等)和外界还原气氛存在的条件下，部分石英向着鳞石英转化；当熔剂不足时，石英则转变为方石英。所有这些晶形转化，都伴随着体积变化(膨胀)。这种变化在焦炉投产后，将会逐年减弱(在第一年中仍然较大，第二年内明显减小)，以至最后消失。这种膨胀是砌体本身的真正膨胀，是必然的不可避免的正常现象。

在焦炉投产几年后，由硅砖中二氧化硅晶形转化而引起的膨胀，已经基本结束。但此后炉体的长度仍在逐年增长，这是因为炭化室墙面上，受机械应力和温度变化热冲击而逐渐产生的裂纹，在装煤时因砌体的冷却收缩而变大，在装煤几小时后，砌体温度又逐渐升高，同时产生相应的膨胀，但由于原来的裂纹(裂缝)已被沉积炭所填充，裂缝不能完全闭合，只有向外扩张，使炉体伸长。如此周而复始，则使裂缝的宽度越来越大(由裂纹变成裂缝，由小缝变成大缝)，裂缝的数量也越来越多，从而使炉长每年不断增长。

由此可见，炉体的伸长，在烘炉及投产初期的几年里，主要是硅砖砌体晶形转化所引起(因为这时炉墙还没有普遍产生裂缝)；在投产几年后直到焦炉停产大修，在很长的时间里主要是砌体裂缝数量的不断增加，裂缝的宽度不断加大(并被石墨填充)所造成。

 对炉长为14m以上的大型焦炉而言，实践经验证明：当炉体的总伸长量(包括烘炉与生产期间的伸长量)达到450—500mm时，焦炉就难以维持生产(炭化室墙上的裂缝有石墨充填，无石墨时也可用耐火粉料补上，而斜道区与蓄热室内部及小烟道内部拉开的大裂缝，造成的串漏无法修补)，需要拆除重砌(大修)。

非晶形转化而引起的炉体膨胀，与焦炉的生产管理和技术管理密切相关，管理较好的大型焦炉，年伸长量在3—4mm左右，管理较差的焦炉，年伸长量就会大大增加，从而加速其衰老损坏，使用寿命缩短。因此，焦炉生产过程中的年伸长量，是衡量焦炉日常管理好坏的一个综合指标。