焦炉炭化室炉墙用高导热硅砖节能的探讨

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1、焦炉炭化室炉墙用高导热硅砖节能的探讨郑德胜薄钧臧纯勇王建武屮钢集团耐火材料有限公司(河南省洛阳市涧西区西苑路一号，471003)摘要：焦炉足炼焦的主要热工设备，在其设计理念巾，节能减排坏节的研宂一直贾穿其中。硅砖足焦炉常用的主要耐火材料之一，焦炉的热利用率与其导热性能的优劣密不可分，作为加热墙使用吋，其热导率的提髙显得尤为粟要。木文介绍了-•种新型硅砖，在其生产工艺中，通过新型添加剂的引入，使得硅砖内部结构更加优化，从而提高了热导率。在iioo°c时将高导热硅砖与普通硅砖热导率进行比较，高导热硅砖比普通硅砖热导率提高约15%左右，本文还探讨了使

2、用高导热硅砖在降低能耗屮起到的作用，炭化室炉墙使川髙导热硅砖时，在炭化室工艺参数不变的前提下，燃烧室内火焰温度可以降低约40°C左右，吨砖可节约燃料的成本10余万元。关键词：焦炉，炭化室，髙导热硅砖，热导率1前言焦炉主要由燃烧室、炭化室，蓄热室、斜道区、炉顶、基础、烟道等组成。炭化室是接受煤料，并对装炉煤料隔绝空气进行干馏变成焦炭的炉室，一般由硅质耐火材料砌筑而成。炭化室位于两侧燃烧室之间，在相同的火道温度条件下，硅质耐火材料的导热系数越高或者炉墙的厚度越薄，燃烧室内煤气与空气的混合物燃烧产生的热量通过炉墙传递给炭化室的热量就越多，这样，炭化室

3、内的炼焦时间就会缩短lu,提高了炼焦产量，如果不改变炼焦周期,则可降低燃烧室A火焰的温度。但减薄炉墙厚度势必会降低结构甲.元的强度，造成炉墙寿命的降低，所以，在焦炉的节能措施中，炭化室炉墙选用具有高热导率的材料是节能措施中非常合适的选择。硅砖是焦炉最常用的耐火材料之一，它的荷重软化温度较高、高温蠕变率低、价格低廉，一直是焦炉炭化室炉墙设计中主要选择的材料。使用具有高热导率的硅砖砌筑炭化室炉墙，不仅保证了炭化室炉墙的结构强度，还提高了炉墙的导热能力，减少了炼焦耗热fi。除此之外，由于燃料的消耗减少，排放到大气屮的502、NOx等污染物必然也会减少

4、，这样高导热硅砖在节能的同吋也起到了环保的作用［21。因此，制备出具有高热导率的硅砖产品在解决焦炉节能环保fuj题上有着重要的意义。2高导热硅砖性能的研究2.1导热性能检测标准：GB/T5990-2006检测方法：平行热线法测量1100°C的热导率。检测设备：RXD-04平行热线导热仪通过检测，高导热硅砖的热导率波动的区间大部分在2.20〜2.50(w/m*k)之间，1100°C高导热硅砖的热导率平均伉为2.33(w/m*k)。普通硅砖的热导率波动的区间大部分在1.70〜2.10(w/m•k)之间，110CTC普通硅砖的热导率平均值为1.90(

5、w/m•k)。两者在同一温度下热导率波动的范围有所不同，高导热硅砖的热导率明S要比普通硅砖热导率要大。2.2结构形貌为了了解商导热硅砖与普通硅砖在结构上的区别，用扫描电子显微镜对两者阁像进行比对，在图1中，普通硅砖的气孔分布相对集中，并且气孔孔径较大，结构显得疏松，这是由于传统矿化剂矿化不均匀的结果产生的，由于颗粒周围矿化剂分布相对不均匀，使得颗粒及基质的膨胀率及膨胀速度有很大程度的差异，产生大量的气孔，并且孔径相对较大。在图2中可以看到高导热砘砖材料气孔率较小，且分布均匀，结构相对致密，这也验证了新型矿化剂矿化效果的均匀性比传统矿化剂效果好。

6、除此之外，在半成品制备时，高效减水剂的引入,使得水分更均匀地分布在泥料之屮，并且使水分的引入减少，这也有使得最终产品内部气孔分布更均匀的趋势。图1普通焦炉硅砖放大15倍照片图2高导热硅砖放大15倍照片2.3其它性能表1性能的对比项目酋通焦炉硅砖(典型值)高导热硅砖(典型值)w(SiO2),%95.295.3显气孔率，％21.421.2常温耐压强度，MPa40460.2MPa的荷重软化温度(T0.6),°C16501655真密没，g/cm32.3262.319残余石英，％0.80.75加热永久线变化(1450°CX2h>,%0.060.04热膨胀

7、率(1000°C>1.261.26热导率，W/m.k，1100°C1.902.33从表屮可以看到，髙导热硅砖大部分性能都要优越于普通硅砖，这也说明了高导热硅砖是在继承了传统硅砖性能的基础上提高了热导率，因此它的导热性能的提高是有效的，符合产品使用要求的。3经济、社会效益的分析与探讨在炼焦生产工艺中，炭化室的宽度是从焦侧到机侧逐渐变窄的，焦侧燃烧室的温度略高于机侧，因此，燃烧室内各火道巾的温度是不同的，但为Y计算更加简便直观，假设焦侧与机侧的温度相等，忽略巾于炉头散热的损失对炭化室温度的影响。因炉墙长度与高度远大于厚度，所以燃烧室A各火道叫炭化室

8、A传递热量的过程可近似为平壁稳态一维导热，其计算热董的公式［3j如下：Q=(X/8)(tl-t2)F(1)Q力单位时间、通过一定面积的热量；入为热导率