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        首頁 產品中心 硅質磚 高導熱硅磚
        • 高導熱硅磚

        高導熱硅磚

        高導熱硅磚在結構形貌、晶形結構、理化指標方面有了很大的改進

        高導熱硅磚詢價熱線:13937170928

        焦爐所用的耐火材料以硅磚為主,約占耐材總量的70%,它是目前已知的炭化室爐墻最合適的耐火材料。在煉焦過程中,同樣的時間,同樣的觸煤面積,如果能將燃燒室內更多的熱量傳遞到炭化室,便起到了節能的作用。一般的節能方法有兩種:減薄爐墻厚度和提高爐墻材質的傳熱效率。炭化室爐墻是強度比較薄弱的部位,對整個焦爐的使用壽命起到決定性的作用,減薄爐墻厚度勢必降低爐墻結構單元的強度,對焦爐的整體使用壽命有一定的影響。同時,爐墻本身也有蓄熱作用。因此,提高爐墻材質的熱導率對爐墻整體的結構性與功能性的均衡有著更重要的作用。

        傳統焦爐硅磚有著良好的化學穩定性,如果既能保持傳統焦爐硅磚的優良性能,又能提高其熱導率,則保證了材料的結構性及穩定性的統一。因此,高導熱硅磚是順應焦爐發展要求的產物。寶鋼與相關單位開發出一種超高導熱爐墻硅磚,并成功應用于寶鋼的焦爐上。

        高導熱硅磚的性能指標

        與傳統硅磚相比,高導熱硅磚在結構形貌、晶形結構、理化指標方面有了很大的改進。

        高導熱硅磚的結構形貌。對高導熱硅磚與傳統硅磚的結構形貌放大20倍后進行比較發現,高導熱硅磚氣孔孔徑更加細小,分布也更加均勻。氣孔內的氣體較固體導熱率低,因此氣孔總是降低材料的導熱能力。在一定的溫度范圍內,對一定的氣孔率來說,氣孔越小,導熱能力越強。

        高導熱硅磚的鱗石英含量為70%,傳統硅磚的鱗石英含量為60%,高導熱硅磚的鱗石英含量比傳統硅磚的鱗石英含量高10%,鱗石英為矛頭狀雙晶結構,非常致密,有利于熱導率的提高。

        高導熱硅磚在提高了熱導率后,其他性能指標與傳統焦爐硅磚一致。也就是說,高導熱硅磚全部繼承了傳統焦爐硅磚的優點,在此基礎上進一步突出了高導熱的特性,由此可見,高導熱硅磚的各方面性能是均衡的。

        應用效果顯示既經濟又環保

        提升焦爐燃燒過程中的傳熱效率。以燃燒室立火道溫度為1300℃、焦炭在推焦時刻焦餅中心溫度為1050℃、7米焦爐爐墻厚度為95mm、傳統硅磚導熱率為1.9W·m·k-1,高導熱硅磚導熱率為2.4W·m·k-1為條件,計算兩種硅磚情況下單位面積爐墻熱流。根據計算可知,在爐墻結構一定的條件下,燃燒室火焰到炭化室爐墻的傳熱過程中,硅磚的導熱性能是傳熱的“瓶頸”,傳熱系數的大小,決定了最終的熱流量。由于提高了單位時間的熱流量,提高了傳熱效率,也提高了熱利用率,單位體積的煤氣燃燒放出的熱量能夠更加有效地傳遞到炭化室。

        研究顯示,高導熱硅磚焦爐焦餅中心脫水時間在10小時左右,傳統硅磚焦爐在12小時左右,高導熱硅磚焦爐脫水時間較傳統焦爐縮短2小時;在結焦中后期,高導熱硅磚焦爐焦餅中心溫度升溫速率高于傳統硅磚焦爐焦餅中心溫度升溫速率,說明高導熱硅磚傳熱速度比傳統硅磚快,導熱性能具有優勢。表2為寶鋼一期、四期焦爐在炭化時間、裝入煤水分、裝煤量和加熱方式相近情況下的比較。

        在相同的工況下,使用高導熱硅磚的一期焦爐與使用傳統硅磚的四期焦爐相比,煉焦耗熱量(含水7%)相近,但高導硅磚焦爐的直行溫度較傳統焦爐直行溫度高11℃,火落時間較傳統焦爐縮短了0.4小時,高導熱硅磚焦爐具有較大的降溫空間;如果高導熱硅磚焦爐爐溫降低到與傳統焦爐爐溫一致,耗熱量(含水7%)可降低7%。按照結焦時間22小時、年生產時間8760小時計算,50孔×4的高導熱硅磚焦爐較傳統硅磚焦爐每年可節約1.24億立方米的混合煤氣,折合標煤20682噸,節能效果顯著。

        降低燃燒過程氮氧化物排放。有關研究表明,焦爐燃燒過程中生成氮氧化物的形成機理有3種類型:溫度熱力型NO、碳氫燃料快速型NO、含N組分燃料型NO,前兩種合稱溫度型NO。焦爐燃燒過程中生成的NO,主要是溫度熱力型的,用含N組分的焦爐煤氣加熱,其生成的NO量所占比例最多不超過5%,而用貧煤氣加熱,則全部是溫度熱力型的NO。

        焦爐廢氣中氮氧化物濃度與焦爐燃燒室火道溫度有關(實際是與燃料燃燒溫度有關)。當火道溫度為1200℃~1250℃時,焦爐廢氣中氮氧化物濃度不明顯,溫度高于1300℃時,NOx明顯增加。當火道溫度由1300℃升至1350℃時,溫度±10℃,則以NO2計的NOx為±30mg/m3。

        因此,在保證炭化室內溫度不變的情況下,用高導熱硅磚砌筑的燃燒室內的火焰溫度可以更低一些;降低火道溫度,有利于降低NOx濃度。表3為高導熱硅磚焦爐立火道溫度與煙氣NOx濃度變化關系。

        在結焦時間相同的條件下,適當降低燃燒室火道溫度,有利于降低NOx的排放。對比不同開工率條件下,高導熱硅磚焦爐與傳統焦爐的氮氧化物排放濃度可見:隨著開工率上升,高導熱硅磚焦爐與傳統焦爐NOx排放濃度也上升;在高開工率下,高導熱硅磚焦爐NOx排放低于傳統硅磚焦爐。按照每燃燒1噸標煤排放7千克當氧化物計算,一座年產247萬噸焦炭的高導熱硅磚焦爐與傳統硅磚焦爐相比,每年可減少氮氧化物排放430噸,減排效果顯著。

        綜上所述,高導熱硅磚全部繼承了傳統焦爐硅磚的優點,在此基礎上進一步突出了高導熱的特性。高導熱硅磚的使用,減少了焦爐的燃料消耗,降低了NOx等污染物的排放,具有可觀的經濟效益和社會效益,是未來焦爐使用耐材新的技術方向。

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