焦炉耐火材料。
在现代焦化生产中,焦炉具有以下特点:一是体积大、重量大、寿命长; 二是单焦炉耐火材料用量大,是高温炉窑耐火材料比例最高的炉型,占焦炉整体重量的80%以上; 炼焦过程的能耗分别占钢铁行业能耗的13%和15%。 因此,焦炉的技术进步与耐火材料的技术进步是分不开的。
焦炉日常维护用耐火材料可分为以鳞片石英为主要结晶相的硅砖、用于砌筑焦炉的硅质耐火制品,也用于修复炉壁; 堇青石炉门砖,由堇青石烧成,也用于修复炉门; 注浆材料,主要成分为磷酸+粘土材料+水,用于炉顶密封; 陶瓷纤维绳用于堵塞炉壁泄漏; 901浆液用于浇注炉盖; 陶瓷纤维毯用于焦炉的环保封堵; 高温橡胶板,其主要成分是耐高温橡胶,用于修复炉门。
焦炉耐火材料技术方向。
目前,焦炉耐火材料的选择基本采用以下标准:炭化室燃烧室侧壁,焦化过程中的排水,易水合的耐火材料不适合使用,世界上几乎所有国家都选择硅质耐火材料。 炭化室底部具有相同的热膨胀率,承受煤和焦炭的大重量和焦化过程的摩擦,应选用高强度耐磨耐火材料。 炭化室顶部受其上方覆盖层和装煤车的静动载荷影响,还应选用强度和耐磨性高的耐火材料。 炭化室的炉门衬里和炭化室两端的炉头,由于炉门频繁打开,温度从1000左右下降到500以下,建议使用抗热震性好、负荷软化温度高的高铝耐火材料。 在倾斜烟道区,不与煤、焦炭接触,工作温度略低于燃烧室,因此宜选择硅质耐火材料。 蓄热器两侧侧壁冷热交替温差较大,宜使用优质粘土砖。 蓄热格子砖,非承重结构,应具有较高的蓄热能力和抗热震性,应采用粘土砖。
目前,炭化室的炉门常用于密封釉炉门砖,炉门容易粘附重焦油,难以清洗,炉门容易破裂。 炭化室燃烧室侧壁采用硅砖,加热膨胀,推焦时损坏严重,容易造成炉壁泄漏,不仅影响焦炭的质量,而且严重影响焦炉的寿命, 并增加了焦炉的维护时间和成本。这部分可以使用零膨胀硅砖,大大降低了热膨胀压力,密度更高,不易造成炉壁泄漏。
焦炉耐火材料整体发展呈现个性化定制化、高纯度、致密化、精密化、含碳耐火材料普及化、氧化物和非氧化物复合、无定形等特点。 其技术发展方向一方面从选矿、提纯和均质考虑,另一方面如何从低品位原料制备铝硅耐火材料等方面考虑。
焦炉耐火材料具有巨大的节能减排潜力。
目前,焦炉常规耐火材料配置如下:炉顶、炉底、坡道、蓄热室、加热墙、装煤孔、观火孔采用粘土砖,炉顶、蓄热器、装煤孔、观火孔采用粘土砖,炉门采用堇青石、莫来石、红柱石、硅线石。
多年来,我国焦炉技术不断改进。 然而,在耐火材料技术方面,传统的耐火材料仍在使用,但标准正在提高,特别是在焦炉的节能环保方面,耐火材料尚未发挥其应有的技术潜力。
为适应焦炉的发展要求,国内产学研用部门共同开发了高密度硅砖、复合预制件、硅砖表面复合陶瓷材料、炉底新材料、均质均质硅质耐火粘土、热修复用电熔(低膨胀)硅砖、 以及焦炉热维护新技术,这些技术得到了广泛和有效的应用。
例如,新型焦炉耐火高密度硅砖的强度是普通硅砖的1倍大约5次。 其孔隙率低,导热系数比传统焦炉硅砖可提高20%以上,可降低焦炉的燃料消耗,减少NOx等污染物的排放,节约能源,保护环境。 在同等条件下,使用高密度硅砖可以有效提高焦炉的产能。 国内纳米技术的应用使硅砖产品在保留硅质材料基本性能的同时,提高了砖的密度、导热性和抗磨性能。 究其原因,是因为纳米级矿化剂的分散性能远优于常规矿化剂。 它的应用使耐火材料的主晶相和基体结合得更紧密,减少了制品的孔隙率,提高了制品的均匀性。
在相同的工况下,当普通硅砖换成高密度硅砖时,传递到炭化室的热量在一个循环中应该是相同的,只有燃烧室内火路的温度会发生变化。 因此,当高密度硅砖的导热系数为2在33(w m·k)时,燃烧室中的火焰温度可降低46。 可以看出,使用高密度硅砖理论上可以降低燃烧室内火焰的温度,有利于降低燃料消耗,从而节约能源,减少排放。