摘要：

山东潍耐节能材料有限公司是国内最早的隔热耐材企业（原始建于1957年的潍坊耐火材料厂），是五十年代山东省内四大耐材企业（山东一耐、二耐、青耐、潍耐）之一， 潍耐公司是一个有着接近60年隔热耐火砖研发及生产的老国有企业，并且在焦炉用隔热耐材方面有着专业、持久、独特的研究与实践经验，应山东钢铁集团日照钢铁精品基地7.3M焦化搬迁项目指挥部及山东潍焦集团薛城能源有限公司技术中心领导们的邀请，与其联合对隔热耐材中的漂珠砖和堇青石炉门衬砖在焦炉砌筑和运行中的实用效果做出产品节能的详细数据检测和应用分析报告。主题思想就是测试焦炉砌筑所选用的各种耐材在焦炉日常运行中的优异性能及表现，作出科学判断的重要依据，以为日后焦炉正常运行、保养及维护打下坚实的基础。

降低焦炉外表面的散热、减轻炉体结构重量、延长炉体寿命，是众多焦化企业梦寐以求的发展追求，在这方面山东潍焦集团薛城能源有限公司三、四号6.25M焦炉时，采用潍耐公司新型高强度漂珠砖和堇青石砖产品砌筑部分炉体和全部炉门，与一、二号6.25M 焦炉的唐山某隔热耐材厂的产品做对比试验。

经过对比，潍耐公司产品节能效果显著；经中国耐火材料行业协会焦炉耐材专题会议通过，由副会长单位中钢集团洛阳耐火材料研究院推荐，山东潍耐节能材料有限公司生产的漂珠砖、堇青石砖可以作为炼焦行业隔热耐材节能降耗的典范产品，合适时机面向全国及国外耐材市场推广。

关键词：焦炉 漂珠砖 炉门衬砖

焦化行业如何进一步节能是一个老生常谈的问题，它牵涉到操作管理、设计改进、日常维护等诸多因素。令人高兴的是焦化行业的许多革新与节能的方向基本一致。在炼焦生产过程中，大型焦炉外表面热损失占总耗热量的10-12%，为减少炉体外表面的热损失，新焦炉砌筑时逐渐在炉体外表面采用新兴隔热材料。山东潍焦集团薛城能源有限公司三四号焦炉为JNDX2-6.25-12型，是国内知名设计院在6米捣固焦炉的基础上进行的技改升级，部分基础顶板、燃烧室、炉顶、端墙，全部炉门采用潍耐公司的漂珠砖、堇青石砖作为砌筑用隔热耐材。

潍耐漂珠砖简介

潍耐漂珠砖系采用电厂浮选的中空玻璃球体（漂珠）为主要原料，掺和高温耐材辅料、复合型高效速凝结合剂，经300T静音高压成型，高温烧制而成。该产品潍耐公司于1986年通过鉴定，经过30年的发展，其技术指标将常温耐压强度提高到国家标准2-3倍，导热系数值缩小了一半，见以下两表是潍耐漂珠砖与同行业漂珠砖产品比较表。

表1 潍耐漂珠砖与唐山漂珠砖产品抽检比较表 

 2 潍耐堇青石炉门衬砖与唐山堇青石炉门衬砖比较表 

通以上两表分析、比较得出：潍耐漂珠砖、堇青石砖具有密度小、强度高、导热系数低、耐急冷急热性能好的特点；作为目前国家提倡大容积焦炉的宏观战略，潍耐产品不仅可减轻炉体、炉门的重量，并且可以降低炉体散热，达到节能降耗的目的。

潍耐漂珠砖、堇青石砖在国内焦炉应用中与同行耐材产品的对比如下： 2.1 炉体表面温度比较 

薛城能源三、四号焦炉用潍耐漂珠砖砌筑炉体，一二号焦炉的相同部位采用同行业唐山某耐材厂的产品砌筑炉体，山东潍焦集团技术中心经过3年的跟踪监测，对焦炉炉体表面温度进行多次测定，具体数据比较见表3（测温工具采用点式红外测温仪）。

表3 炉顶、炉端墙、基础顶板表面温度对照表 

注：从表3可看出在相同结焦时间下三四号炉（潍耐漂珠砖砌筑部分）相比于一二  号炉（唐山漂珠砖砌筑部分）相同部位的温度偏低，三部位总平均降低13.3℃。 

 炉门表面温度比较 

通过潍耐堇青石砖与唐山堇青石砖理化指标的对照，潍耐堇青石砖具有抗压强度高、保温性及热稳定性好的优点。对比一二号焦炉炉门采用唐山产堇青石炉门衬砖砌筑，以及三四号和一二号焦炉用点式红外测温仪对机焦侧炉门外表面进行多次全方位的测量， 具体数据比较如下表4

表4 炉门炉头温度对照表 

从表4可看出在相同结焦时间下三四号炉（潍耐堇青石砖砌筑）相比于一二号炉（唐山堇青石砌筑）相同部位的温度偏低，炉门外表面温度总平均降低28℃；保温性能好； 炉头温度平均提高30℃(与堇青石炉门衬砖相比)，可以使炉头焦炭成熟均匀，改善焦炭质量。 

焦炉结构重量的减轻（以一座63孔焦炉计算） 

使用潍耐漂珠砖砌筑，减轻了炉体的结构重量。通过二个供货厂家产品的对比，潍耐公司的产品体密取样结果按1.0 g/cm3体密标准测算，明显低于唐山某耐材企业的产品0.3-0.8g/cm3/块的结果,该检测数值对于焦炉炉体意义重大，炉体重量的减轻对于缓解焦炉地基压力、延长炉体寿命有举足轻重的好处；潍耐堇青石砖能明显、有效的减轻炉门重量，有效的降低摘、对门过程中的机械磨损。

 炉体重量的减轻     

用 潍 耐 漂 珠 砖 砌 筑 ， 一 座 焦 炉 可 以 减 重 0.23 × 0.114 × 0.065 ×

（174210+119562+22960+22420）×（2.0-1.0）= 678吨的重量。

具体数据：砖型标准尺寸为230×114×65，240×116×59mm,174210、19562、22960、22420分别为基础顶板、燃烧室、炉顶、端墙用砖块数；炉体用潍耐漂珠砖密度平均为1.0 吨/m3；唐山漂珠砖重量不均衡，分别是0.3-0.8吨/m3/块，体密普遍超重，经过二组焦炉对比，砌筑体积部位相同的地方，唐山漂珠砖比潍耐公司漂珠砖重量平均超出0.55吨/m3/块，合计超重体密（0.3-0.8）平均值：0.55×1.7×1.0×339152块，合计超出潍耐重量317吨。

炉门重量的减轻     

炉门使用潍耐漂珠砖砌筑，机、焦侧炉门重量分别为0.82吨和0.95吨；炉门使用唐山堇青石砌筑，机、焦侧炉门重量分别为1.4吨和1.75吨。潍耐漂珠砖与唐山堇青石产品的对比，一座焦炉炉门可以减重84×（1.4+1.75-0.82-0.95）=115.92吨。

 焦炉结构重量的减轻     

同型的一座63孔焦炉，累计减重317+115.92=432.92吨，可以减轻焦炉结构重量400 多吨。

 投资比较 

三四号焦炉用潍耐漂珠砖砌筑部分炉体、全部炉门，一座焦炉投资为： 2.4.1 潍耐漂珠砖砌筑部分炉体     

按现行市场价轻质漂珠砖 2500 元/ 吨， 用砖量为 0.23 × 0.114 × 0.065 ×

（174210+119562+22960+22420）×1.0=678吨，费用678×2500=1695000元。

2.4.2 唐山漂珠砖砌筑部分炉体     

近年来，国内以唐山地区为代表的轻质耐材企业，为谋求更高的产品利润，在焦炉建设用隔热耐火砖产品，出现了以膨胀珍珠岩代替漂珠、粘土砖代替堇青石砖、高强隔热砖中没有硅藻土的，以次充好的不良现象，并且得到部分焦化受损企业的高度关注和重视。按一二号焦炉选用的唐山某耐材厂的产品核算如下：用砖量为0.23×0.114×0.065

×（174210+119562+22960+22420）×1.55=1051吨。产品超重原因分析：1、原料低廉因素。2、产品工艺落后。3、生产及烧成设备落后。按设计重量678吨×2000=1356000元， 表面上优惠力度不小，可经过检测后发现唐山该企业产品没有漂珠成分，相关指标也远远不能达到设计要求，为普通轻质粘土砖产品，如按目前轻质粘土砖市场价格为1000元/ 吨计算，报价2000元/吨的话利润还是相当丰厚的，但潍耐按漂珠原料市场价格来分析， 漂珠原料是6000元/吨左右，按35-40%的添加比例就是+包装、税款、运输费、管理费等等不会低于2300元左右/吨，低成本≠高品质，是铁定的规律。高比重隔热耐材产品不仅增加了炉体重量，对焦炭质量、产量，炉龄等等都隐患很大，该项的详细数据上面也已经阐述过。

2.4.3 潍耐堇青石砖砌筑炉门   按现行市场价轻质漂珠炉门衬砖3500元/吨，用砖量为84×（1.9+2.0）×1.05=343.98吨（1.05采购系数），费用3500×343.98=1203930

元。

2.4.4 唐山堇青石砖砌筑炉门   按现行市场价堇青石炉门衬砖3170元/吨，实际用砖量为84×（2.1+2.3）×1.05=388.08吨（1.05采购系数），超重44.1吨，按设计重量计算费用3170×343.98=1090416元。

2.4.5  二者投资表面比较 1203930-1090416=113514元，潍耐堇青石漂单价高于

唐山供货厂家，一座焦炉增加投资113514元。但唐山厂家供货产品经山东潍焦集团技术中心送样检测为纯粘土砖指标，达不到炉门砖的技术标准和基本使用要求。

 经济效益分析（以一座63孔焦炉计算）

 炉体部分   潍耐漂珠砖砌筑炉体，虽然炉体各部位的温度随时都在变化，但随着每个炭化室的装煤、出焦应为周期性变化，将炉体看做一个点，可近似为稳定散热，根据表面散热公式，Q=aOS(t2-t1)KJ/h

式中：aO=132.9KJ/m2.h.℃（炉体表面总散热系数）；S=2000m2（三号炉除炉门、炉框部位外）；

t1=28℃（大气温度）； 3号炉表面温度整体平均t1=（52+54+138+148+54+59）

/6=84.2℃，一号炉表面温度整体平均t2=（60+67+153+179+61+65）/6=97.5℃。

减少炉体散热量为1号、3号散热量之差：Q=132.9×2000×〔（97.5-28）-（81.2-28）〕

=4332540KJ/h。

三号炉一年节约煤气量（煤气热值为16466KJ/m3）：F=Q/16466×24×365=2304934m3，每m3煤气按0.30元计（内部价），一年节约0.30×F=691480.2元。

 炉门部分   潍耐堇青石炉门砖导热系数仅为唐山所谓堇青石砖的60%，炉头温度平均提高月30℃，可以有效降低煤气用量，见表4，降低为500m3/h，年节约煤气量为500×24×356=4380000m3，每m3煤气按0.30元计（内部价），一年可节约0.30× 4380000=1314000元。

 增加装煤部分 潍耐借鉴济钢经验把炉门衬砖由原来的400mm厚减为

375mm，一个炭化室有效容积增加0.09m3，周转时间T=18h，入炉煤堆比重g=0.75×

103Kg/m3，成交率0.78，年增加焦炭产量为62.5×24/18×0.09×0.75×365×0.78=1476

吨，一吨焦炭按内部价计算利润为200元/吨，一年可增收200×1476=295200元。  2.5.4  累计 以上三项累计为691480+1314000+295200=2300680元，即一座6.25m、

63孔焦炉使用潍耐漂珠砖、堇青石砖砌筑部分炉体、全部炉门年可创效益为230万元。 此外提高炉头温度，改善焦炭质量，无法量化；潍耐堇青石砖耐急冷急热性能较好，

砖本身不易因温度变化而损坏，延长了炉门衬砖的使用寿命；减轻了炉门重量，可以降低摘、对门时的机械负荷，减少维修的次数，降低劳动强度。

 增加企业效益

使用潍耐漂珠砖、堇青石砖砌筑部分炉体、全部炉门，可以节约能源，减少废气排放量，保护环境。

结论

3.1 潍耐公司生产及供货的山东潍焦集团薛城能源有限公司三、四号焦炉漂珠砖、堇青石砖，比唐山某耐材企业供货的一、二号焦炉砌筑焦炉炉体的成本对比，从表面成本来看虽然一座焦炉一次性多投入炉体部分33.9万元+炉门部分11.35万元＝45.25万元。但按周转时间18小时，每年可以创效益230余万元；对于增加的投资，经济效益显著；可以作为炼焦行业节能降耗的一个有效途径。

3.2 三、四号焦炉较一、二号焦炉改善了炉头温度，降低了炉门和炉体外表温度， 减少热量损失，降低炼焦耗热量，改善了操作环境，可以延长炉门及护炉铁件的使用寿命。