荆菊平
（山西焦化集团有限公司，山西 洪洞041606）
［摘 要］山西焦化集团有限公司共有6座焦炉，焦炭产量约3 Mt/a。为减少焦炉炉体表面散热损失、提高焦炉的热效率，在4#焦炉炉顶区域（2个炭化室顶和2个燃烧室顶）和蓄热室区域（5个废气开闭器、10 m2分烟道侧墙）进行纳米绝热材料保温试验。简介本技改项目的工艺技术要求及考核标准、实施过程与改造效果。实践表明，应用纳米绝热材料后，4#焦炉炉顶和蓄热室表面温度明显降低，从而有效降低了单位焦炭的煤气消耗和环保设施运营成本，进一步改善了一线员工的工作环境，有必要将纳米绝热材料在整个4#焦炉（除2个燃烧室中间的一块小型缸砖对应位置）上进行应用并推广到其他焦化装置。
［关键词］焦炉；散热损失；炭化室炉顶；燃烧室炉顶；蓄热室封墙；纳米绝热材料；应用效果；效益
［中图分类号］TQ522.15 ［文献标志码］B ［文章编号］ 1004-9932（2020）03-0074-03
0 引 言
山西焦化集团有限公司（简称山西焦化）共有6座焦炉，焦炭产量约3 Mt/a。焦炉是山西焦化生产装置的关键设备，焦炉炉体由炉顶区、炭化室、燃烧室、蓄热室及分烟道等几部分组成。山西焦化6座焦炉全部使用回炉煤气加热提供炼焦所需热量，生产中，部分热量由红焦、荒煤气和废气带走，大约12%的热量通过炉体表面散失至周围环境中，为减少炉体表面散热，传统做法是炉顶区域采取不同类型的耐火砖进行隔热保温，蓄热室区域则采用硅酸盐复合保温材料进行抹补挂料保温。提高焦炉热效率是维护焦炉设备的中心工作，而减少炉体散热损失则是提高焦炉热效率的保证。
当前，随着材料科学技术的飞速发展，纳米绝热材料在工业生产窑炉上逐渐得到应用，为进一步改善焦炉炉体表面的保温效果，减少能耗，山西焦化决定在焦炉上开展纳米绝热材料（由北京中环鑫汇科技有限公司生产）的应用研究。
1 焦炉加热系统保温现状
为了对焦炉炉体各部位保温状况更深入地了解，山西焦化组织研发人员于2019年2月份对焦炉不同部位进行现场测温，包括焦炉炉顶表面温度、蓄热室封墙温度、废气开闭器及分烟道外墙温度，分别选取2#焦炉炉顶区域和4#焦炉蓄热室区域的若干测量点进行间隔测温，结果如下。
1.1 炉顶炭化室测温情况（结焦时间22 h）
2#焦炉炭化室顶部在测温时间段内外表面温度与环境温度之差值（△T）范围为 60～90 ℃。
假设焦炉炉顶衬里都没有损坏，焦炉最高加热温度为1 250 ℃，则理论计算焦炉炭化室炉顶外表面温度应为 75 ℃，与实测温度不符合，测温时间段内焦炉工作温度应该为 850 ℃。
1.2 炉顶燃烧室测温情况（结焦时间22 h）
2#焦炉燃烧室顶部在测温时间段内平均温度为117.5 ℃，燃烧室表面温度与环境温度之差值（△T）范围为 80～130 ℃。
1.3 蓄热室封墙测温情况
在现场测温的时间段内，4#焦炉焦侧封墙各测温点平均温度约为 66 ℃，部分保温材料损坏的点平均温度在 90 ℃以上。4#焦炉机侧封墙各测温点平均温度约为 71 ℃，部分保温材料损坏的点平均温度也在 90 ℃以上。
1.4 分烟道外墙测温情况（结焦时间22 h）
焦侧及机侧烟道侧墙的测温点均选择烟道侧墙两段各3个测温点及中间 4个测温点共 10 个点，烟道的中间部分温度最高。焦侧中间 4 个测温点的平均温度为 87.3 ℃，全部 10 个点的平均温度为 79.2 ℃；机侧中间 4 个测温点的平均温度为 79.7 ℃，全部 10 个点的平均温度为 73.8 ℃；烟气的最高温度为 250 ℃。
2 纳米绝热材料的试用
2.1 纳米绝热材料的特性
纳米绝热材料的特点：超低导热系数，较高的耐压强度，良好的韧性，优良的耐热性，安装、施工方便。
纳米绝热材料的理化指标：容重0.35 g/cm3，耐压强度1.581 MPa，重烧线变化率-1.8%，热面温度200 ℃、400 ℃、600 ℃、800 ℃下的热导率分别为0.015 W/（m·K）、0.021 W/（m·K）、0.030 W/（m·K）、0.040 W/（m·K）。
2.2 技术方案及实施
2.2.1 试验区域选取
选取特定区域——4#焦炉炉顶区域（2个炭化室顶和2个燃烧室顶）和蓄热室区域（5个废气开闭器、10 m2分烟道侧墙）进行试验。
2.2.2 工艺技术要求及考核标准
更多内容详见《中氮肥》2020年第3期