【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及煤氣加熱爐耐材改型，具體涉及一種富氫碳循環(huán)氧氣高爐煤氣加熱爐耐材結(jié)構(gòu)分析改型的方法。
技術(shù)介紹
1、通過(guò)富氫碳循環(huán)氧氣高爐的技術(shù)研究，為了維持高爐轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)流程高爐工藝的延續(xù)，需要進(jìn)一步將400m3級(jí)富氫碳循環(huán)氧氣高爐工藝升級(jí)運(yùn)用到2500m3級(jí)高爐中，將2500m3級(jí)以上高爐工藝轉(zhuǎn)型為2500m3級(jí)富氫碳循環(huán)氧氣高爐，實(shí)現(xiàn)推廣價(jià)值，同時(shí)為了維持2500m3級(jí)高爐熱風(fēng)爐的基本結(jié)構(gòu)及經(jīng)濟(jì)性，2500m3級(jí)高爐改造成2500m3級(jí)富氫碳循環(huán)氧氣高爐時(shí)熱風(fēng)爐升級(jí)為煤氣加熱爐。煤氣加熱爐升級(jí)后，工藝加熱介質(zhì)發(fā)生了變化，由傳統(tǒng)高爐熱風(fēng)爐加熱冷空氣轉(zhuǎn)變?yōu)楦粴涮佳h(huán)氧氣高爐工藝加熱冷態(tài)的脫碳煤氣。
2、現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)2500m3級(jí)富氫碳循環(huán)氧氣高爐的煤氣加熱爐的生產(chǎn)實(shí)踐，出現(xiàn)了煤氣加熱爐的拱頂壓力與下部冷態(tài)入煤氣加熱爐的壓力之差即格子磚阻損上升，燒爐煤氣量下降，導(dǎo)致?tīng)t殼發(fā)紅，煤氣加熱溫度也由1200℃下降至950℃，嚴(yán)重影響到2500m3級(jí)富氫碳循環(huán)氧氣高爐煤氣加熱爐的煤氣加熱溫度及生產(chǎn)穩(wěn)定和安全生產(chǎn)。
3、因此，有必要研究一種富氫碳循環(huán)氧氣高爐煤氣加熱爐耐材結(jié)構(gòu)分析改型的方法，用以解決格子磚阻損上升導(dǎo)致?tīng)t殼發(fā)紅，影響富氫碳循環(huán)氧氣高爐煤氣加熱爐的正常使用及生產(chǎn)穩(wěn)定和安全生產(chǎn)的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種富氫碳循環(huán)氧氣高爐煤氣加熱爐耐材結(jié)構(gòu)分析改型的方法，以解決格子磚阻損上升導(dǎo)致?tīng)t殼發(fā)紅，影響富氫碳循環(huán)氧氣高爐煤氣加熱爐的正常使用及生
2、為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)提供的基礎(chǔ)方案為：一種富氫碳循環(huán)氧氣高爐煤氣加熱爐耐材結(jié)構(gòu)分析改型的方法，包括以下步驟：
3、s1：首先將使用前和使用后的耐材進(jìn)行取樣，然后將使用前和使用后的耐材進(jìn)行能譜分析并進(jìn)行對(duì)比；
4、s2：接著分析煤氣加熱爐耐材的主要成分sio2在co-h2共存體系下，sio2的脫出路徑以及al2o3在還原氣氛下的反應(yīng)機(jī)理，并確定出上部高溫區(qū)耐材的替代材料；
5、s3：接著由工作人員將使用前和使用后的耐材進(jìn)行xrd檢測(cè)并對(duì)比，發(fā)現(xiàn)燒損前后硅磚中sio2的晶相結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的轉(zhuǎn)變，由鱗石英轉(zhuǎn)變?yōu)榉绞ⅲ?/p>
6、s4：再將煤氣加熱爐爐頂發(fā)生損壞的耐材進(jìn)行xrd檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示：除莫來(lái)石外還檢測(cè)出了微量的夕線石和sio5，鈣鋁氧化鐵硅酸鹽和單質(zhì)k和fe；
7、s5：接著再使用灰熔點(diǎn)測(cè)定儀對(duì)使用后的耐材進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果顯示：使用后的耐材頂部表面白色點(diǎn)塊變成了深褐色，其余五個(gè)面都還是白色，斷面的上部發(fā)生了轉(zhuǎn)變，下部還是白色；由于對(duì)耐材取樣時(shí)溫度沒(méi)有降到室溫，所以耐材溫度為200℃-300℃，耐材取出時(shí)耐材表面成膠狀玻璃相，幾十秒后表面形貌突然轉(zhuǎn)變?yōu)槿榘咨腆w狀；
8、s6：進(jìn)一步根據(jù)煤氣加熱爐在燃燒及送煤氣條件下的溫度場(chǎng)分布圖，明確溫度場(chǎng)的變化規(guī)律對(duì)煤氣加熱爐的影響及爐內(nèi)變化規(guī)律，從而確定出煤氣加熱爐耐材結(jié)構(gòu)的布置。
9、本專利技術(shù)的有益效果在于：(1)本專利技術(shù)可使煤氣溫度由950℃提高至1200℃，改造后格子磚通孔率達(dá)100％，投產(chǎn)后格子磚壓差在5kpa以內(nèi)；當(dāng)煤氣加熱到1200℃時(shí)，煤氣溫度提高了250℃，依據(jù)熱煤氣的有效物理熱為250℃×1.4×750＝262.5mj，每千克焦炭的能量為28mj，煤氣溫度影響焦比為：262.5÷28＝9.375kg；降低損失9.375×1.8＝16.875元/t鐵；(2)避開爐底下部磚處于110-150℃的晶格轉(zhuǎn)變，延長(zhǎng)煤氣加熱爐的使用壽命。
10、方案二，此為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選，在s1中，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)分界兩邊主要的區(qū)別是si、al、ca、k和mg元素的不同，al、ca、k和mg等元素主要聚集在低熔點(diǎn)相區(qū)，低熔點(diǎn)相區(qū)的si元素分布密度比高熔點(diǎn)相區(qū)的分布密度低；si元素分布顯示的陰影區(qū)域主要有由al和ca占據(jù)，k和mg也明顯高于si富集區(qū)。
11、方案三，此為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選，在s2中，在1大氣壓下sio的初始產(chǎn)生溫度大約在1300℃，隨著壓力增高，sio產(chǎn)生的溫度提高，在5大氣壓下仍低于1500℃，從而得出1350℃高溫下sio2能脫出的唯一路徑為生成氣態(tài)sio，不與al2o3反應(yīng)；由于剛玉磚具有耐高溫及高鋁制的特性，所以可以作為還原氣氛下煤氣加熱爐的耐材進(jìn)行使用，從而確定出上部高溫區(qū)的硅磚替代材料為剛玉磚，進(jìn)一步得到在還原氣氛下煤氣加熱爐的耐材結(jié)構(gòu)。
12、方案四，此為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選，在s5中，對(duì)耐材取樣時(shí)溫度沒(méi)有降到室溫，耐材溫度為200℃-300℃，耐材取出時(shí)耐材表面成膠狀玻璃相，幾十秒后表面形貌突然轉(zhuǎn)變?yōu)槿榘咨腆w狀；硅質(zhì)格子磚在高溫下晶型結(jié)構(gòu)發(fā)生了轉(zhuǎn)變，由鱗石英轉(zhuǎn)變?yōu)榉绞⑶腋邷叵罗D(zhuǎn)變的方石英是β方石英，這種方石英成青白色膠狀質(zhì)感，隨的溫度的下降形成α方石英成乳白色不透明固體及所見(jiàn)形貌。
13、方案五，此為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選，在s6中，脫碳煤氣進(jìn)入煤氣加熱爐的溫度為40℃，溫度梯度下各種耐材的底層溫度從下到上分別為40℃、60℃、645℃、775℃、915℃、1265℃，最頂層格子磚的溫度為1295℃；通過(guò)導(dǎo)熱油對(duì)脫碳煤氣進(jìn)行預(yù)熱后，溫度梯度下各種耐材的底層溫度從下到上分別為150℃、170℃、705℃、835℃、975℃、1325℃，最頂層格子磚的溫度為1355℃；以此形成了煤氣加熱爐中各種耐材的溫度場(chǎng)分布，便于進(jìn)一步確定出每層所使用的耐材。
14、方案六，此為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選，在s6中，根據(jù)煤氣加熱爐的加熱順序，從下到上煤氣加熱爐的選型依次為：低蠕變黏土質(zhì)格子磚、黏土質(zhì)格子磚、低蠕變黏土格子磚、低蠕變高鋁格子磚、硅質(zhì)格子磚、剛玉莫來(lái)石格子磚；在高溫區(qū)的最上層采用高鋁制耐材，能有效防止sio2與h2高溫反應(yīng)生成氣態(tài)sio逃逸，從而避開硅磚反應(yīng)。
15、方案七，此為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選，在s6中，根據(jù)煤氣加熱爐的加熱順序，從下到上煤氣加熱爐中每種耐材的層高布置依次為：4層、93層、25層、25層、67層、5層，所述每種耐材的厚度均為120mm；將硅質(zhì)格子磚界面提高至預(yù)熱前的815℃或預(yù)熱后的925℃，遠(yuǎn)離了硅磚在600℃的晶相轉(zhuǎn)變點(diǎn)，同時(shí)硅質(zhì)格子磚頂部布置具有耐高溫，強(qiáng)度高的特點(diǎn)。
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1.一種富氫碳循環(huán)氧氣高爐煤氣加熱爐耐材結(jié)構(gòu)分析改型的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富氫碳循環(huán)氧氣高爐煤氣加熱爐耐材結(jié)構(gòu)分析改型的方法，其特征在于，在S1中，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)分界兩邊主要的區(qū)別是Si、Al、Ca、K和Mg元素的不同，Al、Ca、K和Mg等元素主要聚集在低熔點(diǎn)相區(qū)，低熔點(diǎn)相區(qū)的Si元素分布密度比高熔點(diǎn)相區(qū)的分布密度低。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富氫碳循環(huán)氧氣高爐煤氣加熱爐耐材結(jié)構(gòu)分析改型的方法，其特征在于，在S2中，在1大氣壓下SiO的初始產(chǎn)生溫度大約在1300℃，隨著壓力增高，SiO產(chǎn)生的溫度提高，在5大氣壓下仍低于1500℃，從而得出1350℃高溫下SiO2能脫出的唯一路徑為生成氣態(tài)SiO，不與Al2O3反應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富氫碳循環(huán)氧氣高爐煤氣加熱爐耐材結(jié)構(gòu)分析改型的方法，其特征在于，在S5中，對(duì)耐材取樣時(shí)溫度沒(méi)有降到室溫，耐材溫度為200℃-300℃，耐材取出時(shí)耐材表面成膠狀玻璃相，幾十秒后表面形貌突然轉(zhuǎn)變?yōu)槿榘咨腆w狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富氫碳循環(huán)氧
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富氫碳循環(huán)氧氣高爐煤氣加熱爐耐材結(jié)構(gòu)分析改型的方法，其特征在于，在S6中，根據(jù)煤氣加熱爐的加熱順序，從下到上煤氣加熱爐的選型依次為：低蠕變黏土質(zhì)格子磚、黏土質(zhì)格子磚、低蠕變黏土格子磚、低蠕變高鋁格子磚、硅質(zhì)格子磚、剛玉莫來(lái)石格子磚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富氫碳循環(huán)氧氣高爐煤氣加熱爐耐材結(jié)構(gòu)分析改型的方法，其特征在于，在S6中，根據(jù)煤氣加熱爐的加熱順序，從下到上煤氣加熱爐中每種耐材的層高布置依次為：4層、93層、25層、25層、67層、5層，所述每種耐材的厚度均為120mm。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種富氫碳循環(huán)氧氣高爐煤氣加熱爐耐材結(jié)構(gòu)分析改型的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富氫碳循環(huán)氧氣高爐煤氣加熱爐耐材結(jié)構(gòu)分析改型的方法，其特征在于，在s1中，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)分界兩邊主要的區(qū)別是si、al、ca、k和mg元素的不同，al、ca、k和mg等元素主要聚集在低熔點(diǎn)相區(qū)，低熔點(diǎn)相區(qū)的si元素分布密度比高熔點(diǎn)相區(qū)的分布密度低。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富氫碳循環(huán)氧氣高爐煤氣加熱爐耐材結(jié)構(gòu)分析改型的方法，其特征在于，在s2中，在1大氣壓下sio的初始產(chǎn)生溫度大約在1300℃，隨著壓力增高，sio產(chǎn)生的溫度提高，在5大氣壓下仍低于1500℃，從而得出1350℃高溫下sio2能脫出的唯一路徑為生成氣態(tài)sio，不與al2o3反應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種富氫碳循環(huán)氧氣高爐煤氣加熱爐耐材結(jié)構(gòu)分析改型的方法，其特征在于，在s5中，對(duì)耐材取樣時(shí)溫度沒(méi)有降到室溫，耐材溫度為200℃-300℃，耐材取出時(shí)耐材表面成膠狀玻璃相，幾十秒后表面形貌突然轉(zhuǎn)變?yōu)槿榘咨腆w狀。
5.根據(jù)權(quán)利要...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：季書民，賈志國(guó)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：新疆八一鋼鐵股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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