提升焦爐燃燒(shao)(shao)過程(cheng)中(zhong)的傳熱效率。以(yi)燃燒(shao)(shao)室立(li)火道溫度為1300℃、焦炭(tan)在推焦時刻焦餅中(zhong)心溫(wen)度為1050℃、7米焦爐爐墻厚度為95mm、傳統硅磚導(dao)熱(re)率(lv)為(wei)1.9W·m·k-1, 高(gao)導熱硅磚導熱率為2.4W·m·k-1為條件, 計算兩(liang)種硅磚(zhuan)情況下單位(wei)(wei)面(mian)積爐墻熱(re)(re)(re)流。根(gen)據計算可知,在(zai)爐墻結構一(yi)定的(de)條件下,燃燒室(shi)火(huo)焰到(dao)炭(tan)化室(shi)爐墻的(de)傳熱(re)(re)(re)過(guo)程中,硅磚(zhuan)的(de)導熱(re)(re)(re)性能是傳熱(re)(re)(re)的(de)“瓶頸”,傳熱(re)(re)(re)系數的(de)大小,決定了最終的(de)熱(re)(re)(re)流量。由于提(ti)高(gao)(gao)了單位(wei)(wei)時間(jian)的(de)熱(re)(re)(re)流量,提(ti)高(gao)(gao)了傳熱(re)(re)(re)效(xiao)率(lv),也提(ti)高(gao)(gao)了熱(re)(re)(re)利用率(lv),單位(wei)(wei)體積的(de)煤氣(qi)燃燒放出的(de)熱(re)(re)(re)量能夠更(geng)加有效(xiao)地傳遞到(dao)炭(tan)化室(shi)。
研究顯示,高導熱硅磚焦(jiao)爐焦(jiao)餅(bing)中心脫水時間在10小時左右,傳統(tong)硅(gui)磚焦爐在12小(xiao)時(shi)左右,高導熱(re)硅(gui)磚焦(jiao)爐脫水時(shi)間較傳統焦(jiao)爐縮短(duan)2小時;在(zai)結焦中后期,高導熱硅磚(zhuan)焦爐焦餅中心(xin)(xin)溫度升溫速率(lv)高于傳統硅磚(zhuan)焦爐焦餅中心(xin)(xin)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。
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x4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1300C時,NOx明顯增加。當火道溫度由1300℃升至1350℃時,溫度±10℃, 則以NO 2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(jie)焦時間相同的(de)條件下,適當(dang)降低燃燒室火道(dao)溫(wen)度,有利于降低NOx的排放。對(dui)比(bi)不(bu)同開(kai)工率(lv)條件下(xia),高導(dao)熱硅磚(zhuan)焦爐(lu)與傳統焦爐(lu)的氮氧化物排放濃度可見:隨(sui)著開(kai)工率(lv)上開(kai), 高導(dao)熱硅磚(zhuan)焦爐(lu)與傳統焦爐(lu)NOx排放(fang)濃度也上升(sheng);在高開工率下,高導熱硅磚焦爐NOx排放低于傳統硅(gui)磚焦(jiao)爐(lu)。按照每燃燒1噸標煤(mei)排(pai)放7千克當氧化物計算,一座年產247萬噸焦(jiao)炭的高導熱硅磚焦(jiao)爐與(yu)傳統硅磚焦(jiao)爐相比,每年可(ke)減(jian)少(shao)氮氧化(hua)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。