耐火材料幫助熱工設備節能環保延壽
熱工設備節能。爐窯等熱工設備內襯及部件是由耐火材料構筑的,熱工設備一般都是耗能大戶,溫度越高,能耗越大。其實耐火材料在其中起著很關鍵的作用,在高溫下,耐火材料既要保持穩定,又要保證熱量盡量不散失,因此,耐火材料要求保溫性能好、蓄熱少。根據氣體熱導率低的原理,隔熱保溫耐火材料必須是輕質的多孔體。近年來,隔熱輕質耐火材料發展速度較快,不但有不同材質、不同體積密度、不同熱導率的定型耐火制品,而且有相應的澆注料、耐火纖維棉、耐火纖維制品、硅鈣板、耐火泥漿等。
在熱工設備上,充分合理地利用耐火材料傳熱特性,也會提高熱工設備的熱效率和生產率。例如,焦爐在加熱溫度和爐墻厚度保持不變的情況下,利用高導熱性硅磚,可使炭化室與燃燒室之間的溫差減小,提高加熱速度,縮短結焦時間。
各種熱工設備在生產過程中排出大量廢氣,帶走大量熱,約占能耗的30%～70%。回收廢熱,既節能又環保,通過在出口安裝熱交換器,利用余熱預熱燃燒的空氣。熱交換器的節能效果取決于所用材料的熱導率,SiC 的熱導率高,為理想的材料。電熱儲能用耐火材料既要有高的熱導率,又要有高的熱容量,抗熱震性也要好,一般用鎂鐵磚。
工業上常用電作為能源,容易控制溫度和實現自動化,又不造成環境污染。以電阻發熱材料即發熱體作為電熱轉換元件的單阻式加熱方法,最為簡單和運用最廣。目前應用的主要是特種耐火材料發熱體,如SiC 發熱體,使用溫度可達160 攝氏度;硅化鉬發熱體可達180 攝氏度;二氧化鋯發熱體在氧化氣氛下使用溫度在180 攝氏度以上,甚至達220 攝氏度;炭素發熱體在中性或還原氣氛下可達330 攝氏度。
延長熱工設備內襯的使用壽命。熱工設備內襯壽命延長,耐火材料消耗相對較少,耐火材料生產過程中的污染也得以減輕。另外,內襯壽命延長,用戶停爐檢修的次數減少,生產效率也提高了。
熱工設備內襯壽命要想延長,首先要有高質量的耐火材料,這是許多用戶的呼聲。其實,根據熱工設備的使用條件,選擇合適的耐火材料也非常重要。
耐火材料使用中的維護也是延長使用壽命的重要措施。煉鋼轉爐內襯,一般壽命只有幾百爐;采用一般修補后,壽命達幾千爐;采用濺渣護爐技術,爐襯壽命能達幾萬爐,接近永久爐襯。熱工設備內襯的維護修補方法有很多種,包括挖補、貼補、涂抹補、焊接補、壓入法補爐等,應該根據損毀情況,采用合適的修補方法。此外,采用特殊的造渣劑,改變爐渣成分,降低爐渣對內襯的侵蝕性,也可延長使用壽命,減少廢棄耐火材料的排放。
淘汰對人體有害的耐火原料及產品
目前,業內公認耐火原料鋯英石有放射性,對人體有害。其實,鋯英石本身沒有放射性,其伴生礦物獨居石、磷釔礦和釷石等帶有放射性。強化鋯英石的選礦,除去獨居石等雜質礦物,不但能避免放射性危害,而且能提高鋯英石的質量。
耐火材料常用的焦油、瀝青等結合劑,高溫時冒出黃煙并有難聞的氣味,而且對人體有害。現在凡是用焦油、瀝青,甚至酚醛樹脂的地方,都改用環保型結合劑。例如,高爐用炮泥改用改性聚合物結合,不冒黃煙,效果良好。
鎂鉻磚是對人體有害的耐火原料,因為其在堿性環境和氧化氣氛下使用會生成水溶性且能毒害人畜的六價鉻。一些工業發達國家禁止生產鎂鉻磚。近年來,我國也注意到這方面的問題,尋找替代鎂鉻磚的產品,并且取得成效。例如,爐外精煉AOD 爐原用鎂鉻磚,現在逐漸用鎂鈣磚代替。
硅酸鋁耐火纖維被人體吸入后不可降解,從而對人體有害,一些發達國家限制使用。我國在積極研究生物可溶性耐火纖維,對人體不構成威脅,屬節能環保型產品。另外,以六鋁酸鈣輕質骨料為主的澆注料可取代耐火纖維制品,不但對人體無害,而且高溫的保溫效果優于耐火纖維制品。
硅磚生產過程中產生的粉塵,被人體吸收后容易得矽肺病,必須高度重視。一方面,在生產過程中做好防塵除塵工作;另一方面,可考慮使用替代產品。例如,碳化硅磚、剛玉磚等的熱導率、強度等技術指標優于硅磚,只不過硅磚有價格優勢。在高爐熱風爐上,合成莫來石磚也比硅磚好用。目前,業內完全具備淘汰硅磚的條件。
綜上所述,在耐火材料生產和使用過程中,凡是對環境產生污染、傷害人體健康的原料及產品,都應該被淘汰、替換。