焦炉炉门沿用粘土砖作为衬砖是因其耐火度高,强度高,热稳定性和抗渣蚀性好,价格又较低的缘故。但其导热系数高,造成炉门表面散热大,热损耗高,一组年产60万吨焦炭的焦炉热损耗为107x108KJ/年,相等于标煤367.5吨的热量。用高铝聚轻砖作为新型炉门衬砖每年节能211吨标煤,同时还能增加产品产量,提高经济效益,充分显示了它的优越性。
结构比较粘土砖作衬砖的炉门结构为:粘土砖厚皮367mm,隔热层为保温砖,厚度为65mm, 总厚度为432mm。
高铝聚轻砖作炉门衬砖的结构为:高铝聚轻砖厚度为250mm,隔热层用硅酸铝纤维毡,厚度为65mm,总厚度为315mm。
高铝聚轻砖作衬砖的炉门厚度比粘土砖作衬砖的炉门厚度减薄了117mm。
理化指标比较(见表1)
表1 粘土砖与高铝聚轻砖理化指标
从表1所列两种材质的理化指标可知,高铝聚轻砖耐压强度为35〜91kg/cm2,比粘土砖125〜150kg/cm2差得多,其它指标都高于粘土砖。强度低成高铝聚轻砖的最大弱点。而焦炉是连续作业,每18小时开关一次炉门,频繁的开关炉门增加了炉门衬砖的碰撞损坏机会。但焦炉炉门是直立炉门,其衬砖受炉内煤、焦的压力并不大,故就其强度作为炉门衬砖是足够的,要注意的是在开关清扫炉门时防止碰撞损伤。
两种衬材的热损耗比较
对炉门外表温度在结焦中期用半导体点温计测量,两种衬材炉门外表温度如表2。高铝聚轻砖炉门比粘土砖炉门外表温度平均降低 27.8°C。
表2 两种衬材炉门外表温度
用多层热阻传导公式计算
粘土砖炉门衬砖散热量:
t1=900℃ σ1=0.367米
λ1 = 1.1kcal/m·h·℃
t2 = 98.3°C σ2 = 0.065米
λ2= 0.15kcal/m·h·℃
q粘=4376kJ/m2h
高铝聚轻砖炉衬的散热量: t1 = 900°C λ1=0.25米
λ1 =0.238kca]/m·h·°C
t2 = 70.5°C σ2 = 0.065米
λ2 = 0.08kcal/m·h·°C
q轻=1864KJ/m2·h
高铝聚轻砖炉门比粘土砖炉门单位时间、单位面积内少散热:
4376-1864=2512kJ/m2·h
现有炉门高4.3米、宽389毫米,则一个炉门每小时少散热为:
2512x4.3X0.389=4201.8kJ/h
60万吨焦炉全年少散热折标煤211.03 (吨)
结论:(1)用高铝聚轻砖代替粘土砖作炉门衬砖,使炉门外表温度降低、减少散热,年节约标煤211吨,并改善了操作环境。
(2)由于炉门表面温度的降低,减轻了炉门铁体的受热变形,对炉门密封起到了积极的作用,并对提高炉头温度有一定的好处。
(3)高铝聚轻砖炉门机焦侧平均重0.42吨,而粘土砖炉门机焦侧平均重1.06吨,由于炉门重量的减轻,对推、拦焦车,摘、移门机构负荷大大减轻,延长其使用寿命。
(4)由于衬砖的减薄,炭化室容量的增大,增加了产品产量。在现有焦炉上进行改造,所需投资半年可全部收回。
(5)炭化室增容后炉头火道供热问题,根据八个月的生产实践,用增大炉头火道孔板直径的方法逾满足所需热的需要,炉头无生焦现象。
(6)从一年多的使用情况看,炉门衬砖无大面积严重剥蚀。
(7)用高铝聚轻砖作炉门衬砖,60万吨/年的焦炉在不增加人员、基建设备投资情况下,获得的产品产量和经济效益比一座红旗3#炉要好得多,因此,具有推广应用价值。