优化选材 助烟气顺排———浅谈钢企烧结机烟道耐火材料的选择和使用

　　烧结的主要过程是将各种粉状含铁原料按要求配入一定数量的燃料和熔剂，均匀混合制粒后布到烧结设备上点火。烧结过程中将产生大量烟气，烟气主要是烧结混合料点火后，随台车运行，在高温烧结成型过程中所产生的含尘废气。烟气通过抽风机经钢结构烟道进入电除尘，经电除尘后，通过烟囱排放到大气中。

　　近一段时间，某钢铁企业烧结厂多台烧结机（均为450m2烧结机）均出现钢结构烟道内衬出现严重脱落的现象，同时机头电除尘也出现腐蚀严重的情况。其主要原因是烟道废气含有SOx等酸性气体，烟气温度较低时遇水，形成稀酸，对钢结构及耐火材料腐蚀。在此种背景下，为减少热损失及灰尘对钢结构烟道的冲刷及腐蚀，该企业工作人员采用新型耐腐蚀的耐火保温材料，同时对烟道及支管进行管道外保温，减少烟气温度损失，改善烟道内衬脱落及腐蚀。

　　影响烟道及电除尘腐蚀的原因

　　钢铁企业烧结厂烟道中的烟气主要是烧结过程中产生的，SO2浓度变化大，一般其头部和尾部烟气浓度低，中部烟气浓度高。烧结机头烟气量一般为3600立方米/吨～4300立方米/吨，初始含尘浓度0.50克/立方米～7.48克/立方米。烧结烟气有以下特点：

　　烟气量大。每生产1吨烧结矿产生4000立方米～6000立方米烟气。之所以烧结机头烟气量会少一些，主要是由于漏风率高及固体料循环率较高，有相当一部分空气没有通过烧结层。

　　烟气温度波动较大。随工艺操作状况的变化，烟气温度一般为100℃～200℃。

　　烟气携带粉尘量较大。含尘量一般为0.5克/立方米～15克/立方米，平均粒径为13微米～35微米。烧结废气的成分、烟尘性能和数量波动较大，废气中的粉尘主要由金属、金属氧化物或不完全燃烧物质、各种碱金属盐的悬浮微粒等组成。

　　烟气含湿量大。为了提高烧结混合料的透气性，混合料在烧结前必须加适量的水制成小球，所以烧结烟气的含水量较大。按体积比计算，其水分含量一般在10%左右。

　　含有腐蚀气体。高炉煤气点火及混合料的烧结成型过程，都会产生一定量的氯化氢、SOx、NOx、氟化氢等酸性气态污染物。它们遇水后将形成稀酸，对金属部件会造成持续腐蚀。

　　二氧化硫排放量大。烧结过程能够脱除混合料中80%～95%的硫，烧结车间的SO2初始排放为6千克/吨～8千克/吨。

　　通过对烧结烟气特点的分析可以得知，由于烧结烟气中含有酸性气体，进入电除尘的含尘气体温度低于150℃，含尘气体容易冷凝结露，造成钢结构设备产生腐蚀、粉尘黏结电极和绝缘件易爬电击穿等缺点；烟道内衬脱落也是如此，除存在酸性腐蚀外，还存在粉尘颗粒的冲刷。

　　过去，该烧结厂烟道外没有采取任何保温措施；部分车间烟道内衬采用双层钢板网为骨架，采用普通耐火保温材料，施工方法为人工用手涂抹。另有部分车间烟道内衬采用八角形钢板网为骨架，施工采用喷涂机喷涂的方法。前者投产后3年左右出现耐火保温材料脱落现象，并且在局部脱落后，由于双层钢板网连带的缘故逐渐出现大面积脱落现象。后者采用喷涂的施工方法，耐火保温材料与骨架及钢烟道母体黏结较密实，脱落部分相对前者较少。

　　烧结机烟道的防腐措施

　　鉴于烟道内衬及电除尘腐蚀严重，该厂工作人员结合以前的经验，决定从两方面进行改善：一方面，采用新型防腐耐磨的耐火保温材料取代原有耐火材料，同时优化施工方案，从而增强内衬的耐磨、防腐、附着力等特性，增强其使用寿命；另一方面，增加烟道外保温层，减少烟气的热量损失，使烟气温度高于150℃，减少水分冷凝结露的机会，从而减少稀酸形成量。

　　具体实施方法为：烟道内衬采用新型的耐低温、抗腐蚀性的耐火保温材料。为了防止该材料脱落，技术人员除调整材料配方增强其附着力外，对原有内衬骨架施工方案也进行优化，采用Y形不锈钢锚固钉焊接到钢结构烟道壁，梅花形布置，间距150毫米；采用喷涂机喷涂的施工方法，喷补料厚度50毫米～70毫米。

　　新型耐火保温材料的优点是耐腐蚀性、耐摩擦性能好，并且与钢结构烟道母体附着力强，回弹损失少；同时该材料与不锈钢锚固件的线膨胀系数差异小，不宜分层，早期强度较高，新型耐火保温材料有良好的颗粒组成，能在输料管中平稳的流通，施工方便快捷。由于优化了施工方法，采用了Y形锚固钉的骨架方式，与原有钢板网骨架相比，即使局部新型耐火材料脱落，也不会像采用钢板网那样出现整体脱落现象。

　　材料生产厂家尤其重视烟道喷补料的耐酸性能，特针对其耐酸特点进行配方调整。耐酸喷补料是用水玻璃或水泥作结合剂，与硅质和硅酸铝质材料配制而成的其特点是在中低温和酸介质的作用下，具有较好的性能。针对以上两种研制方向，采取半硅质和高铝质耐酸进行试验，部分试样以水泥作为结合剂，蜡石等材料作为骨料；其余试样用水玻璃作结合剂，氟硅酸钠适量。根据以上配方进行试验后可以看出，以水泥作为结合剂的配方耐酸性较好。

　　为了获得较高的常温强度，由配方对比和试验结果可以知道，采用50水泥可得到较高的常温强度；70水泥水化速度较慢，强度低；水玻璃结合无法满足常温强度要求。因此，以50水泥作为结合剂的配方常温强度性能较好。

　　同时，为了减少烟气温度的热损失，烟道及其支管进行了管道外保温，采用50毫米的岩棉保温板，以及外包镀锌铁皮的方法。

　　该钢铁企业烧结厂通过对烟道内衬采用新的耐火保温材料，并采取新的结构骨架方式，对烟道进行外保温处理，机尾烟道温度明显升高。经统计，进入电除尘系统的含尘气体温度比原来升高了14℃～26℃，保温效果明显，减少了形成酸性溶液的可能性，目前烟道内衬到目前为止运行情况良好。通过实践证明，新材料的应用及施工方法，对存在机头电除尘设备腐蚀及烟道内衬腐蚀脱落有一定的借鉴意义。