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日本焦炉用耐火材料

赵瑞(中钢团体洛阳耐火材料研讨院有限公司，洛阳)

择要:先容了日本焦炉的进显近况、焦炉诊断及补缀本领、焦炉用耐火材料和干熄焦系统用耐火材料，对日本焦炉和干熄焦系统罕用的种种耐火材料功能以及哄骗境况施行了详细论说。

关键词:日本;焦炉;耐火材料;硅砖;干熄焦

1日本的焦炉进显近况

日本是仅次于我国的寰宇第二大焦炭临盆国，焦化行业大伙装配程度寰宇赶上。日本第一座当代焦炉建于年，大都建于上世纪六七十年月，自年后的20多年功夫里，日本根本未新建焦炉，焦炉的平衡炉龄较长。日本焦炉炭化室高度寻常在5～7m之间，6m及6．5m顶装焦炉为合流炼焦装配。焦化厂一班装配干熄焦和煤调湿装配，临盆主动化程度很高。建于上世纪六七十年月的焦炉，那时瞻望的哄骗寿命约25～30年，但是，由于开垦出诊断和补缀本领，很多焦炉的哄骗寿命曾经高出40年，还在哄骗中［1］。2焦炉诊断与补缀本领2．1诊断办法日本焦炉的诊断办法以下。①肉眼视察。天天出焦后，视察炭化室，并不接续地监测推焦电流。炭化室表面毛糙度增长，致使推焦电流赶紧增大，于是，经过监测推焦电流，可研讨炭化室的耐火材料损毁程度。②用精细仪器视察炭化室和焚烧室肉眼没法视察的地区。日本开垦及哄骗的精细仪器有很多，如在水冷系统绝缘电缆中装配袖珍拍照机，也许从炉顶(或炉头)插入焚烧/炭化室室内，直接视察砖的龟裂境况;将光学三角测距仪经过装煤孔插入，丈量炭化室内的宽度;基于图象数据抓捕本领的诊断系统(内嵌有诊断相机)。其它还开垦哄骗了激光测距仪、除锈设备和热喷补设备等［1］。2．2补缀本领按补缀面积巨细可将补缀本领分为三类。①面积最小的补缀。寻常采取热喷补，补缀部份砖缝的开裂或砖变薄的地区。该办法将熔融的耐火细颗粒喷补到墙的热面，接着固化、堆积。热喷补工艺有三种范例:i)火焰喷发，颗粒在氧气和丙烷产生的火焰中溶化;ii)铝热剂法，哄骗氧气做为载体，将耐火材料颗粒和金属铝粉搀和物喷发到补缀面;iii)哄骗氧气和丙烷将耐火材料颗粒和金属粉的搀和物喷发到补缀面。耐火材料颗粒要紧成份是二氧化硅。热喷补层损毁的要紧因为是热轮回引发补缀层的剥落，主如果砖与喷补层的热膨胀系数不同引发的。于是，热喷补层与硅砖的热膨胀系数一致，是升高热喷补层哄骗寿命的要紧要素之一，其余热喷补层还要具备优异的粘附性。其它，等离子法或冷法喷涂不需求溶化耐火材料颗粒。②较大面积的补缀。采取换砖补缀，即拆掉旧砖随后换上新砖，在不同境况下运用以下:间隔炉头2～3m的地区采取小尺寸补缀;较大面积的补缀用于全部炉墙的补缀。日本换砖补缀寻常采取人为办法，而西欧哄骗重型板滞装配大砖(模块砖法)。换砖补缀需求神速加热，于是，补缀用硅砖需求具备高抗热震性。其它，还要维持未换硅砖的温度不低沉。③大面积补缀。跟着焦炉损毁的加重，炉内不能补缀的部位增长，换砖法曾经不能知足请求，需求大面积补缀，也叫重砌法。哄骗该办法焦炉内全部部件都要退换，不过地基以及辅佐设备可施行再欺诈，于是比新建廉价。其余，再有种种不同的补缀本领:移除焚烧嘴四周的焚烧物，捣毁－重修蓄热室做为低沉炉头的温度对策;遵循炭化室和焚烧室之间遭到的压力不同，用漂泊的耐火材料颗粒填充裂纹(粉尘补缀法);CVD补缀本领等。3焦炉用耐火材料焦炉用耐火材料主如果硅砖，用于砌筑炭化室及焚烧室的侧墙，硅砖之间的漏洞用硅火泥填充，炉门采取预制大砖，炉中用未必形耐火材料和预制砖等。其它，为了补缀，开垦出了合适不同补缀本领的定型耐火材料(热补缀用硅砖)及未必形耐火材料，如浇注料、预制砖、喷补料、抛射材料等。3．1硅砖3．1．1建设和翻修用硅砖硅砖囊括建设和翻修用硅砖以及热补缀用硅砖。煤炭化所需的热从焚烧室经过炉墙热传导到炭化室，于是炉墙用硅砖需求高热导率。其它，为了经受炭化期间煤膨胀产生的压力以及由于装煤和出焦引发的磨损和剥落，需求硅砖坚忍耐磨。寻常经过低沉气孔率来升高硅砖的功能。昔日日本国内的硅砖要紧采取赤白硅石(SiO．0%、Al2O30．5%以及Fe2O32．0%)做为要紧质料施行制备。为了适应焦炉炉容陆续扩张、炼焦功夫陆续裁减的请求，硅砖的功能也在陆续改善，连续开垦出高精细硅砖和超精细硅砖，有报导称有的硅砖已哄骗了40多年［2］。方今日本焦炉用硅砖要紧从华夏出口。表1列出了硅砖的榜样功能［3］。个中C．SC是准则硅砖，普及用于焦炉;C．SCD为高精细硅砖，具备热导率高、气孔率低等特色，是焦炉炉墙的要紧产物。C．SCDD是具备最低气孔率的超精细硅砖。

3．1．2热补缀用硅砖(HＲS)

严峻损毁的炭化室要施行换砖补缀，补缀功夫较短，请求硅砖具备高抗热震性，通俗硅砖不能知足请求。为此，日本某公司经过低沉通例硅砖的热膨胀系数开垦出热补缀硅砖(HＲS)，具备卓越的抗热震性，合适神速加热轨制。HＲS在很多焦炉补缀运用上取患了胜利。表2为HＲS榜样功能［3］。HＲS改革了保守硅砖的矿物构成和物理功能，在热补缀时没有断裂也没有裂纹，需求的加热功夫最短(2天)，并且HＲS补缀的炉墙具备持久不变性。其它，品川公司还开垦一种热补缀用硅砖C．FS－98，该硅砖热膨胀率极低，于是也称零膨胀硅砖，其理化功能列于表2。图1示出了C．SCD、HＲS和C．FS－98不同范例硅砖的热膨胀弧线。3．2硅火泥砌筑高牢靠性的焦炉炉墙，硅火泥是要紧的材料。假设火泥干紧缩过大，易产生硅砖之间产生破绽，火泥体积紧缩不够，高温时挤压炉墙砖。日本某公司临盆的两种硅火泥:MK－95D－7(知足德国准则DIN)以及MK－95D－8(热补缀用)，遵循DIN第三部份和JIS研讨其功能，结束列于表3。MK－95D－7具备很好的腻滑度和可平添性，假设硅火泥可平添性差，会增长砌砖工的负荷，低沉做事效率。MK－95D－7和MK－95D－8的高温蠕变性均与硅砖一致，可避免气体由于炉墙构造恶化而逸出。MK－95D－8热膨胀率低，要紧原由于用低膨胀的二氧化硅做质料，合适神速加热轨制，如热补缀。3．3炉门砖3．3．1炉门预制砖煤的炭化功夫每每需求20～24h。炭化时，炭化室的两头炉门(经过采取预制砖装配)阻塞;当炭化实现后，翻开炉门出焦。于是在理论职掌历程中，焦炉炉门衬砖要经受较量刻薄的前提:一个做事日内温度在℃与处境温度之间摇晃，其它还要经受推焦时焦炭的磨损，以及灰分、熔渣、水份和酸性气体的腐蚀、碳素堆积。这就请求焦炉炉门衬砖有好的抗热震功能、高温体积不变性、耐磨性及抗结碳的功能。为此，日本某公司开垦出的高抗热震性和高强度的浇注料CST－N48，合用于制备炉门预制砖，其它，CST－N热导率低，与CST－N48比拟，热导率约莫下落了10%，要紧因为是气孔率增长。CST－N48和CST－N浇注料的榜样功能目标列于表4［4］。3．3．2上釉的炉门砖煤在炭化历程中产生焦油，经过汇集、浓缩，可用做化工质料，不过一旦从炭化室暴露，将浑浊处境。出焦期间，用炉门打扫机构主动打扫炉门上粘附的焦油。假设炉门上的焦油粘附严峻，就需求人为驱除。由于焦油驱除做事强度大，于是，哄骗不易粘附焦油的炉门，或许即便粘附上焦油也很简洁驱除，可低沉对炉门保护的做事负荷。并且，跟着装煤、炭化、出焦的周期性轮回，炉门屡屡遭遇热震，于是，炉门一定具备高抗热震性，才气得到龟龄命，裁减换砖频次。日本某公司经过调动优化釉层的构成和严刻节制耐火砖的制备历程开垦出高抗热震性的含釉涂层的烧成耐火砖CST－A53，其表面极端润滑，极易去除表面焦油，其余，釉层与底子耐火砖的热膨胀一致，不易剥落。CST－A53榜样功能列于表5［5］。CST－A53的热膨胀率很小，致使其抗热震性较高，在焦炉上哄骗12年后仅视察到轻微的裂纹，仍维持着坚忍的构造，还能持续哄骗［5］。3．4炉中用未必形耐火材料和预制砖日本炎天湿热，炉顶耐火材料需求具备高不变性。并且，方今焦炉炭化功夫裁减，增大了耐火材料损毁的或者性，于是，需求耐用性好的材料并可施行合适的补缀。为了适应焦炉职掌处境的改革以及升高焦炉寿命，日本耐火材料企业陆续开垦和改善焦炉炉中用未必形耐火材料和预制砖。3．4．1装煤孔座砖和装煤孔盖由于装煤孔座砖和装煤孔盖的温度改革大，独特是装煤孔领域由于辐射和对流致使的部分神速加热，使得装煤孔座砖简洁开裂，于是装煤孔座砖和装煤孔盖预制砖需求具备低膨胀和高抗热震性。表6［4］列出了装煤孔用浇注料的榜样功能。CST－N和CST－N具备卓越的抗热震性，合适遭遇热震严峻的座砖。CST－N优化收场合系统，具备高强度且抗热震性卓越。3．4．2炉顶其余部位斟酌到焦炉炉顶的职掌温度，焦炉回升管底座寻常哄骗由最高哄骗温度为℃的浇注料制成的预制砖。但是，偶然职掌的强迫焚烧(消除炭化室顶部积碳)会在从装煤孔到回升管之间产生气流，温度独特高的火焰会萃在回升管底座，使得回升管底座表面溶化。于是，该部位需求高耐火度的材料。关于回升管，日本大部份由砖或预制砖组合而成。为了裁减做事负荷，大多哄骗大尺寸浇注组合砖。为了得到构造平均的大砖，浇注料要具备高崎岖性。于是，关于回升管，需求首先研发出高崎岖、低膨胀浇注料，再制成预制砖。为了阻拦炭化室荒煤气从装煤孔座和盖之间的漏洞逸出，盖子领域需求用泥浆密封。请求浆体密封性好，分开简洁，黏度小，悬浮液不变。其它，还应当易别离，当装煤时盖很简洁移除。日本某公司开垦的装煤孔密封泥浆S－SEAL－C1，为浓度50%的悬浮液，该悬浮液高出3天也没有视察到积淀，成型层神速消散。关于面砖或视察孔砖，需求高强度低膨胀，个中CST－N48和CST－N材料合适哄骗。3．5补缀用未必形耐火材料或预制砖日本焦炉大多曾经运转40多年还没有停炉，个中最为关键的要素是补缀本领的运用，同时开垦出了很多补缀用未必形耐火材料(如喷发料、浇注料)和预制砖等。3．5．1炉头补缀用喷发材料由于反复性地翻开炉门以及出焦产生的热震和板滞磨损，炉头部位易产生严峻损毁。独特是焦侧，硅砖涌现开裂和砖缝损毁，密封性变差，产生硅砖状况恶化或许冒烟。由于喷发补缀简洁且补缀层耐用，有益于炉头的补缀。于是，炉头补缀需求耐用性好的喷发材料。日本某公司开垦出CN－－45G喷发材料，在很宽的温度范畴(～℃)内粘结性好，详细功能列于表7［4］。3．5．2炭化室或焚烧室补缀用预制砖硅砖在焦炉和炎风炉的哄骗曾经几十年了。由于焦炉炉墙需求种种繁杂形态的砖，为了无误砌砖，需求闇练的本领工人。为了应对钢厂闇练本领工人陆续裁减的逆境，日本洪量哄骗未必形耐火材料。但是，关于硅质耐火材料，砌砖还是要紧的动工办法，为此，日本某公司开垦出硅质浇注料CST－K57，并用其制备炭化室或焚烧室补缀用预制大砖。CST－K57浇注料的理化功能列于表8［4］。CST－K57热膨胀小［3］，抗热震性好，合适热调换补缀。并且欺诈CST－K57也许制备出繁杂形态的大砖，多少尺寸精度高，没有裂纹。3．5．3炉底(炉膛)补缀抛射材料炭化室焦侧的炉底易涌现由于出焦引发的热震和板滞磨损。该地区的表面过于毛糙致使推焦负荷增大(炭化室状况变差)。为了补缀损毁，日本某公司开垦出两种补缀材料———SCOAT－A29和SCOAT－A34。SCOAT－A29为水搀和型，具备高耐磨性。将5kg该产物装入塑料袋，参加1L水，用手摇晃，人为搀和成泥浆，而后将装泥浆的塑料袋扔到损毁地区。由于其高粘结强度和耐磨性，哄骗1年后，再有补缀层。SCOAT－A34为干散料，很简洁弄平，其在较低温度就可以溶化，进而得到高黏性。3．5．4炭化室墙用喷发泥浆炭化室荒煤气可经过砖中的裂纹和砖缝逸出，浑浊大气处境。为此，日本某公司开垦出泥浆喷发材料JTM－K－3，由硅质粉体和连合剂构成。将JTM－K－3材料喷发到炭化室炉墙高温硅砖的表面，产生厚厚的JTM－K－3堆积层，其在高温时神速膨胀，热膨胀功能与硅砖一致，见图2［4］。4干熄焦系统(CDQ)及其所用耐火材料年俄罗斯(苏联)型的干熄焦系统(CDQ)引入日本。方今日本全部的焦炉寻常都装配有干熄焦(CDQ)设备，是哄骗惰性气体轮回往来收热焦炭显热的设备，回收了热焦炭显热的轮回气体经过余热汽锅产生高温高压(或中温中压)蒸汽。红焦约莫℃装进干熄炉，欺诈轮回的℃惰性气体冷却，冷却的焦从炉底出去，轮回的惰性气体(经过热调换抵达～℃)经过除尘器后送到汽锅。轮回惰性气体的余热被汇集，产生汽锅高压蒸汽(约莫℃)。CDQ的要紧部件为干熄炉、除尘器以及汽锅。大部份干熄炉和除尘器哄骗烧成砖，由于CDQ系统用耐火材料寻常用做构造体，是以请求耐磨和抗热震，寻常采取铝硅质材料。虽然部份需求补缀，不过日本CDQ设备仍连结运转了30多年。日本某公司开垦的CDQ用耐火材料的要紧功能列于表9［6］。干熄炉装料口由于装焦时温度改革大产生热震，耐火材料热膨胀产生凸起并产生开裂，于是易于损毁。请求干熄炉装料口耐火砖具备好的热板滞性和体积不变性，个中MLM－50F知足这些请求。ADT－80由于具备卓越的抗热震性，也许用于装入段(温度改革最大的部位)。干熄炉预存室砖的损毁要素是变形、磨损以及冷却期间产生的紧缩开裂，ADT－60具备优异的抗蠕变、耐剥落以及耐磨性，是最适宜的材料，也可哄骗MLM－50F。干熄炉牛腿是CDQ设备效劳前提最刻薄的部位，于是屡屡补缀，该部位第1次补缀寻常在运转4～8年后。牛腿可取舍MLM－55F材料(寻常准则)、NH－H37S(抗热震改善型)以及NH－H37L－3(低气孔率高强型)。干熄炉的冷却室遭到冷却气体产生的热震以及焦炭磨损的影响，此部位最好材料是NX－L－1，该材料气孔率低，强度高，耐磨性好，热膨胀小，于是抗热震性好。除尘器的损毁要素是高速热气体囊括焦粉的磨损，且气流偏转会放慢磨损。构造的不变性对除尘器拱顶来讲是很要紧的，MLM－50F和MLM－40F具备很好的高温体积不变性，合适该部位哄骗。硬质粘土材料，如BFD和CHS，可用在侧墙和大地，这些部位哄骗前提没有除尘器拱顶刻薄。MLM－60L和CHS强度高，耐磨性好，可用于格式排灰阀和挡墙。5结语本文先容了日本焦炉的进显近况，日本焦炉大多建于上世纪六七十年月，由于先进的诊断本领和补缀本领，焦炉的哄骗寿命已高出40年。同时先容了焦炉用耐火材料功能和干熄焦用耐火材料功能。期望对国内的耐火材料临盆供给模仿。参考文件［1］SeijiHosohara．DamageofCokeOvenＲefractories［J］．ShinagawaTechnicalＲeport，，59:20－29．［2］ShigekiUchida，KatsushigeIkegami．FeaturesofSilicaBricksUsedintheCokeOvenWallfor44years［J］．ShinagawaTechnicalＲeport，，59:39－49．［3］MasakazuIida，KoichiroMori，ShigeoTangiguchi．SilicaBricksforCokeOvens［J］．ShinagawaTechnicalＲeport，，59:31－38．［4］NatsumiHigashikawa，ShigefumiNishida，MasakazuIida．WideVarietyinMonolithicＲefractoriesandPrecastBlockforCokeOven［J］．ShinagawaTechnicalＲeport，，59:59－70．［5］MasakazuIida，HidekuniNishiguchi，KoichiroMorietal．ApplicationofGlazeCoatedBurntBlockCST－A53—FacilitationofCokeDoorMaintenance［J］．ShinagawaTechnicalＲeport，，59:71－77．［6］KoichiroMori，HirohumiMasui．BrickDamageandSuitableMaterialinCokeDryQuenchingSystem(CDQ)［J］．ShinagawaTechnicalＲeport，，59:78－．预览时标签弗成点收录于合集#个

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