焦爐爐門沿用粘土磚作為襯磚是因其耐火度高,強度高,熱穩定性和抗渣蝕性好,價格又較低的緣故。但其導熱系數高,造成爐門表面散熱大,熱損耗高,一組年產60萬噸焦炭的焦爐熱損耗為107x108KJ/年,相等于標煤367.5噸的熱量。用高鋁聚輕磚作為新型爐門襯磚每年節能211噸標煤,同時還能增加產品產量,提高經濟效益,充分顯示了它的優越性。
結構比較粘土磚作襯磚的爐門結構為:粘土磚厚皮367mm,隔熱層為保溫磚,厚度為65mm, 總厚度為432mm。
高鋁聚輕磚作爐門襯磚的結構為:高鋁聚輕磚厚度為250mm,隔熱層用硅酸鋁纖維氈,厚度為65mm,總厚度為315mm。
高鋁聚輕磚作襯磚的爐門厚度比粘土磚作襯磚的爐門厚度減薄了117mm。
理化指標比較(見表1)
表1 粘土磚與高鋁聚輕磚理化指標
從表1所列兩種材質的理化指標可知,高鋁聚輕磚耐壓強度為35〜91kg/cm2,比粘土磚125〜150kg/cm2差得多,其它指標都高于粘土磚。強度低成高鋁聚輕磚的最大弱點。而焦爐是連續作業,每18小時開關一次爐門,頻繁的開關爐門增加了爐門襯磚的碰撞損壞機會。但焦爐爐門是直立爐門,其襯磚受爐內煤、焦的壓力并不大,故就其強度作為爐門襯磚是足夠的,要注意的是在開關清掃爐門時防止碰撞損傷。
兩種襯材的熱損耗比較
對爐門外表溫度在結焦中期用半導體點溫計測量,兩種襯材爐門外表溫度如表2。高鋁聚輕磚爐門比粘土磚爐門外表溫度平均降低 27.8°C。
表2 兩種襯材爐門外表溫度
用多層熱阻傳導公式計算
粘土磚爐門襯磚散熱量:
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
高鋁聚輕磚爐襯的散熱量: 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輕=1864KJ/m2·h
高鋁聚輕磚爐門比粘土磚爐門單位時間、單位面積內少散熱:
4376-1864=2512kJ/m2·h
現有爐門高4.3米、寬389毫米,則一個爐門每小時少散熱為:
2512x4.3X0.389=4201.8kJ/h
60萬噸焦爐全年少散熱折標煤211.03 (噸)
結論:(1)用高鋁聚輕磚代替粘土磚作爐門襯磚,使爐門外表溫度降低、減少散熱,年節約標煤211噸,并改善了操作環境。
(2)由于爐門表面溫度的降低,減輕了爐門鐵體的受熱變形,對爐門密封起到了積極的作用,并對提高爐頭溫度有一定的好處。
(3)高鋁聚輕磚爐門機焦側平均重0.42噸,而粘土磚爐門機焦側平均重1.06噸,由于爐門重量的減輕,對推、攔焦車,摘、移門機構負荷大大減輕,延長其使用壽命。
(4)由于襯磚的減薄,炭化室容量的增大,增加了產品產量。在現有焦爐上進行改造,所需投資半年可全部收回。
(5)炭化室增容后爐頭火道供熱問題,根據八個月的生產實踐,用增大爐頭火道孔板直徑的方法逾滿足所需熱的需要,爐頭無生焦現象。
(6)從一年多的使用情況看,爐門襯磚無大面積嚴重剝蝕。
(7)用高鋁聚輕磚作爐門襯磚,60萬噸/年的焦爐在不增加人員、基建設備投資情況下,獲得的產品產量和經濟效益比一座紅旗3#爐要好得多,因此,具有推廣應用價值。