干熄焦锅炉炉管失效机理分析

通过对干熄焦锅炉炉管及腐蚀产物开展系统研究，提出炉管失效原因为氧化/硫腐蚀＋高温粉尘冲刷。长寿命炉管仅耐磨层发生了较为严重的氧化及硫腐蚀，而近基体层发生了轻微氧化及硫腐蚀，基体只发生了轻微氧化；短寿命炉管耐磨层、近基体层以及基体裂纹内均发生了较为严重的氧化及硫腐蚀，且存在珠光体球化、内表面产生全脱碳层等缺陷。推测短寿命炉管存在超温现象，而超温可加剧氧化及硫腐蚀反应。此外，短寿命炉管遭受了较为严重的高温粉尘冲刷，不仅可造成炉管减薄，还会导致炉管表面温度升高。因此，减少循环气体中粉尘量尤其是大颗粒，可有效减弱冲刷以及控制炉管表面温度，是提高炉管使用寿命的关键。     

焦肥煤配比对顶装和捣固焦性能的影响

为了解顶装焦和捣固焦在性能指标上的差异,利用300 kg试验焦炉研究了不同焦肥煤配比对顶装焦和捣固焦性能的影响规律。研究发现,焦肥煤配比由30%提高到60%,捣固炼焦可以改善焦炭冷热强度,且改善作用逐渐减弱;焦炭镶嵌结构体积分数逐渐升高,而同性结构体积分数逐渐降低;焦炭平均孔径逐渐升高,气孔率逐渐降低。焦炭的反应后强度随镶嵌结构体积分数的增大呈现升高趋势,而反应性随各向同性总和ΣISO体积分数的升高而升高。相同配煤结构情况下,捣固焦平均孔径偏低,气孔壁厚度增加,气孔率低约20%。     

提高首钢京唐公司焦炉煤气产率的措施

研究了首钢京唐公司常用介休焦煤、屯兰焦煤、马兰肥煤和霍州肥煤4 种炼焦产物的分布。结果表明,屯兰焦煤和介休焦煤虽然同属于焦煤,但屯兰焦煤的焦炉煤气产率高于介休焦煤,炼焦后所得焦炭的冷强度略差,热强度基本不变;配煤过程中提高霍州肥煤的配入比例可提高焦炉煤气产率,但霍州肥煤炼焦后所得焦炭的热强度劣于马兰肥煤。另外,炼焦过程中能够提高焦炉煤气产率的炼焦煤往往会导致焦炭的强度降低,为此在配煤过程中对煤种的选择要综合考虑焦炉煤气产率和焦炭质量之间的平衡。     

沥青配比与焦炭质量之间的关系

 为了提高焦炭强度及粒度，利用40 kg试验焦炉研究了不同沥青添加方式（型煤中添加或直接添加）以及不同沥青添加比例对配煤焦炭质量的影响。研究结果表明，将沥青按照6%的比例配入型煤，随着型煤配比的逐步增加，焦炭的强度和粒度均明显改善，且与沥青比例存在很好的相关性；当配入30%比例的型煤时，型煤中沥青的配比与焦炭质量也存在较高的相关性；直接配加1.8%沥青比将同比例沥青加入型煤可得到冷强度和粒度组成更优的焦炭，但焦炭的热强度稍差。     

干熄焦与湿熄焦性能差别研究

首钢京唐公司7.63 m焦炉所产干熄焦与湿熄焦(采用稳定熄焦工艺)在常规冶金指标上差别不大,通过实验测试数据,对比了两者的显微结构、有害元素含量、堆密度和空隙度,结果表明,首先与干熄焦相比,湿熄焦平均粒度偏小,会导致焦炭层堆密度较高,空隙度降低,从而造成料层透气性差,高炉压差升高;其次湿熄工艺采用的生化废水会导致焦炭表面的有害元素含量升高,进入高炉后,会加剧焦炭劣化,同时还会加重高炉的碱金属负荷。最后,对大型高炉使用湿熄焦提出了建议。     

铝酸钠溶液晶种分解过程中游离碱对晶体附聚的影响

利用铝酸钠溶液晶种分解过程研究游离碱对晶体附聚的影响,利用NaOH溶液模拟游离碱环境研究AlOOH和Al(OH)3在NaOH溶液中的溶解-结晶性能。结果表明:游离碱对晶体附聚起抑制作用,并且抑制作用随其浓度增加而增强。由于可作为附聚粘结剂的新生细晶粒活性高,而游离碱对高活性晶粒有强烈侵蚀作用,因此晶体附聚受到抑制。晶粒溶解速率随温度、游离碱浓度、转速、晶粒活性的增大而增大。基于溶解-结晶模型并拟合实验数据发现,AlOOH和Al(OH)3在NaOH溶液中的溶解速率正比于游离碱浓度的1次方及晶体表面积的1.5次方。比较AlOOH和Al(OH)3在NaOH溶液和铝酸钠溶液中的溶解-结晶性能可知,铝酸根的存在抑制了游离碱对晶体的侵蚀作用。     

干熄焦炉热震损毁机理分析

为了研究干熄焦炉的热震性及其对斜道区耐火材料的影响，开展了热震试验，并对干熄焦炉内换热情况进行了建模分析。结果表明，牛腿砖试样经历的热震温差越大，热震次数越多，其抗折强度损失率越大；干熄焦的工况变化会引起斜道出口风温波动，发生热震现象。对干熄焦炉进行三维建模，当从底部均匀进风时，干熄焦炉内部的流场呈现非均匀趋势，在靠近出口一侧循环气体风量较大、速度较快、温度较低，而远离出口一侧循环气体风量较小、速度较慢、温度较高，两侧最大温差为653 ℃。干熄焦炉内部温度不均匀分布加剧了热震现象。为提高干熄焦炉耐火材料尤其是牛腿砖的使用寿命，应稳定操作，减少工况波动，以减少干熄焦炉内热震现象。     

焦炉烟气脱硫脱硝系统热管换热器腐蚀原因分析

针对迁安中化公司焦炉烟气脱硫脱硝系统热管换热器腐蚀的问题,对换热器低温段炉管及翅片的腐蚀产物进行了XRD、扫描电镜、能谱分析,结果表明,炉管及翅片发生了严重氧腐蚀、轻微硫腐蚀和氯腐蚀。分析认为腐蚀与经脱硫脱硝系统后烟气中含有体积分数6%~10%的O2和15%~20%的水分有关,建议将热管换热器低温段材质更换为耐氧、硫腐蚀的2205不锈钢,以满足脱硫脱硝系统的长期稳定运行。     

干熄焦系统中硫化物产生及其变化规律

通过热解试验及建模分析,对干熄焦系统中硫化物产生原因及其变化规律开展了研究。焦炭残余挥发分和焦炭烧损是干熄焦系统中硫化物的主要来源,且存在硫化物的平衡浓度(S_e)。采用热重质谱联用仪对生焦进行热解分析,推测焦炭残余挥发分主要成分是H₂。通过建模分析,当不考虑焦炭残余挥发分的影响时,硫化物的平衡浓度仅与导入空气中O₂含量、焦炭中的硫和碳含量有关。当烧损量一定时,存在一特定值,当S_r(残余挥发分中硫的体积分数)大于该值时,S_e随V_r(单位时间内在干熄系统内释放的焦炭残余挥发分体积)增大而增大;当S_r小于该值时,S_e随V_r增大而减小。对某干熄焦循环气体中SO₂浓度进行了检测,检测值低于不考虑残余挥发分时的理论值S0_e,推测该干熄焦系统中残余挥发分的存在降低了干熄焦系统中S_e。     

首秦焦炭碳素溶蚀能力与显微结构的相关性

 摘 要： 捣固焦由于成本低且性能指标较好而逐步推广使用,然而首秦高炉在使用捣固焦后出现了炉内压量关系紧张、炉况不顺等问题。为了解这批焦炭的实际性能,进行了反应性试验、差热试验以及光学组织含量分析,结果表明：焦炭光学组织中镶嵌结构有抑制裂纹发展和缓解热膨胀的作用,而捣固焦的镶嵌组织含量较低,因此在高温和冲击受力的作用下更容易产生裂纹;分析6种焦粉失重曲线可以发现,同性组分ΣISO含量高的捣固焦粉从1 000 ℃升高到1 300 ℃过程中汽化反应失重率增加更快,在炉内可能引起的粒度降解更严重,从而造成炉况不顺。