化工本科生开题报告

1、化工本科生开题报告化工，即化学工业，普及到人类生活的方方面面。本文将介绍化工本科生 开题报告。化工本科生开题报告：一、选题背景1.1 课题的提出及意义钢铁工业迅猛发展，必然导致焦化企业迅速扩张。据统计，我国XX年焦化企业共生产焦炭33554万t1，而80%的产量是采用湿法熄焦工艺装置。在湿法 熄焦过程中产生大量的蒸汽排到大气中，其蒸汽中含有h、h2s、nh3、酚类及粉尘等大量有害物质 2严重污染了环境，不仅有大量的热能被白白浪费，而且消 耗了大量的熄焦水，另外对焦炭质量也有影响。随着世界能源短缺的不断加剧 3 和我国能源需求的快速增长，以及国家环保法规的不断完善，特别是对工业 企业环境治理要求

2、的不断提高，干法熄焦的节能和环保优势必然会得到充分发 挥，焦化行业普及推广干熄焦技术势在必行。与湿法熄焦相比干熄焦的特点如下：(1) 回收红焦显热采用干熄焦可回收约 80%的红焦显热，平均每熄 1 吨焦炭可回收 3.9mpa、 450C蒸汽0.5t以上4,发达国家可产0.6t左右。日本新日铁株式会社曾对其 企业内部包括干熄焦、高炉炉顶煤气压差发电等所有节能项目效果进行过分 析，结果干熄焦装置节能占总节能的。50%(2) 减少环境污染炼焦车间采用湿法熄焦，每熄1吨红焦炭就要将0.5t含有大量酚、氰化 物、硫化物及粉尘的蒸汽抛向天空，严重地污染了大气及周围的环境 5。这部 分污染占炼焦对环境污染的

3、三分之一。干熄焦则是利用惰性气体，在密闭系统 中将红焦熄灭，并配备良好的除尘设施，基本上不污染环境。(3) 改善焦炭质量干熄焦与湿熄焦相比，焦炭 m40 提高 3-8 个百分点， m10 改善0.3-0.8个百分点 6这对降低炼铁成本，提高生铁产量极为有利，尤其对采 用喷煤粉技术的大型高炉效果更加明显。国际上公认:大型高炉采用干熄焦焦炭可使其焦比降低 2%，使高炉生产能力提高 1%。干熄焦与湿熄焦相比，确实存在着投资高及本身能耗高的问题，这是制约 我国干熄焦技术发展的主要因素，也是我们一直想解决的问题。但干熄焦带来 的经济效益、环境效益和节能效果完全可以抵消其投资高及本身能耗高带来的 不足7但

4、近几年来，干熄焦工程推广进度并不快，全国需改造成干熄焦的焦炉约 2200座左右，而至今投产的却不足 100 座8其原因虽然很多，但干熄焦的耐火 材料达不到设计和使用年限，损毁严重，迫使干熄炉停产检修而造成业主经济 损失是一大制约因素 9 。干法熄焦简称干熄焦（cokedryquenching,简称cdq）是相对于用水熄灭炽热焦 炭的湿熄焦而言的，其基本原理 10闭路的循环系统在干熄炉内与红焦换热从而 冷却焦炭。吸内，利用惰性的循环气体，收了红焦热量的惰性循环气体将热量 传递给干熄焦锅炉产生中压 （或高压 ）蒸汽，用于发电或供热。被冷却的惰性循环 气体再由循环风机鼓入干熄炉冷却红焦。干熄炉结构图

5、如图 1 所示。图 1 干熄炉结构图干熄焦耐火材料主要用于干熄炉、一次除尘器等受冲刷和磨损的部位。初 期的干熄炉和一次除尘器工作面层所采用的耐火材料仅是一种普通的耐火砖， 从运行情况来看，干熄炉斜道区、冷却段耐火砖断裂、掉砖和磨损非常严重， 每年的正常维修已无法保证干熄炉生产的需要， 1 年后就需大修更换 11，耐火 材料存在的诸多问题严重影响着干熄焦后续生产的正常进行。1.2 干熄焦技术国内外现状1.2.1 国内干熄焦现状概述宝钢1985年从日本新日铁引进4套75t/h干熄焦装置用于焦化生产，这是 我国首次使用干熄焦装置。经过多年使用，设备运行良好，改善了焦化厂环 境，经济效益高，各项指标都

6、超过设计水平 12 。鞍钢 1 号干熄焦系统是鞍钢 1、2 号焦炉的配套项目 13，也是鞍钢重点环 保技改项目，采用目前国内最新型的干熄焦技术，是世界上工艺及设备最先进 的干熄焦工程之一。鞍钢干熄焦工艺流程由干熄和循环气体两大部分组成，最 大处理能力和排焦能力分别为140t/h和155t/h，年处理焦炭达100万t，设备 国产化率达到 90%以上。武钢焦化公司干熄焦系统是武钢重点环保效益工程 14，焦炭以上。为使干 熄焦装置尽快达产，武钢在引进先进工 93%干熄率达到艺的基础上，自主开 发兼容三电一体化的电器仪表控制系统，可使电机车定位精度达到士 10mm水平。攀钢干熄焦系统是攀钢焦炉异地大修

7、工程重要配套项目之一，其处理能力 为 145t/h ，主要设备国产化，整体系统包括干熄炉、锅炉、除尘系统以及相配 套的各种设备，XX年4月开始按干熄率为100%组织生产15。济钢 6、7号焦炉 150t/h 干熄焦工程引进了新日铁的最新技术，国内首家采 用高温高压自然循环锅炉，采用多项国内先进技术，产汽量86.3t/h，年干熄焦炭112万t，发电17600万kw?h，是目前国内规模最大的干熄焦装置之一 16。另外，唐钢、包钢、沙钢、莱钢、杭钢及本钢等相应的干熄焦项目也已投 产运行。1.2.2国外干熄焦现状概述 工业化干熄焦装置虽然最早由乌克兰发明，但由于其设备处理能力、自动化控制水平及环境保护

8、措施方面没有多大改进，因此其技术领先地位被在这些 方面有很大突破的日本所取代。日本的新日铁、nkk等公司建设的干熄焦单炉处理能力均达到 200t/h以 上，远远超过乌克兰的 70t/h 。他们在装焦装置上采用料钟布料，改进了鼓风装置位置和结构，采用旋转密封阀式连续排焦和旋转焦罐接焦等措施。在循环系 统增加了节能设施，使气料比由 1500。这不但使单炉处理能力得以提高，而且大大 1200m3/t 焦降至 /t 时降低了 装置运行费用。在自动控制方面，实现了三电一体化，作到了全自动无人操 作。除尘方面采用了地面站、实现了无尘操作，日本的干熄焦技术不仅在日本 被普遍采用，而且打人了德国和韩国以及我国

9、市场。二十世纪80年代以来，德国tsoa公司成功地将水冷栅和水冷壁置人干熄 炉，并将干熄炉断面由圆形改为方形，同时在排焦和干熄炉的出气方式上进行 了根本改进，使焦炭在干熄炉中下降及气流在干熄炉中上升实现了均匀分布， 大大提高了换热效率，使气料比降至 1000m3/t 以下，进一步降低了装置的运行 费用。同时，传统干熄焦工艺中的一次除尘器被省去，整个循环系统大大简化并 减少。自动控制方面，tsoa干熄焦同样实现了无人操作。tsoa 干熄焦不仅在德国，而且在韩国和中国台湾也得到了应用。1.3 干熄焦用耐火材料概述在cdq展初期，由于cdq耐火材料的使用温度不高(1000C 1200C)，人们 未对

10、其重视，考虑到cdq用耐火材料使用环境与高炉炉身环境相似，所以采用 与高炉炉身部位使用的耐火材料大致等同的材质，各国均采用了粘上质耐火材 料。然而，随着焦炭高生产率的发展，冷却形式的变化和余热的回收带来的操 作变化 (如喷气，喷雾等增加热回收 )，耐火材料的使用条件变得更加苛刻，单纯 的粘上制品已不能满足需要，研究 cdq用专用耐火材料已成为必须。日本学者 于八十年代研制出 cdq 车及内衬用耐火材料，并取得了专利。其运焦车本身 sic 主成分火材料，sic结合的si3n4用耐火材料为用硅酸盐或.具有高耐磨性和高 的热传导率，并且在1000C下并不会因为氧化而降低制品的热震稳定性、耐磨 性。即

11、使高温下sic气接触氧化形成sio2降低制品的性能。1.4 延长干熄焦耐火材料使用寿命的研究现状沙钢焦化厂 2*140t/h 干熄焦工程是焦化一期、二期 1-4号 jn60-6 型焦炉的 配套工程，其运行一年后停炉年修时对炉内进行了仔细检查，发现斜道区部分 牛腿砖不同程度出现断裂、脱落、变形等现象，冷却段耐火砖存在不同程度的 磨损现象，平均磨损量在40mm左右，最大为80mm。沙钢工作人员虽然对干 熄炉进行了换砖修复，但是再次停炉检修时发现上述现象仍然存在，可见换砖 修复未能取得良好的效果 17 。鞍钢化工总厂一、二、三期干熄焦工程分别于XX年10月、XX年12月和XX年10月投产运行，鞍钢在

12、年修期间发现，干熄炉砌体和一次除尘膨胀节的实 际磨损非常严重，表现为砖体损坏、塌沉、脱落等，尤其是预存段和冷却段之 间的部分，几乎没有完好的调节砖。鞍钢的工作人员更换了大约三分之一的耐火材料，但实际效果并不是很好 18。杭钢75t/h干熄焦工程项目于XX年5月19日竣工投产，XX年12月对干熄 焦装置进行首次停产年修时发现， 32 个斜道牛腿砖正面及两侧面出现不同程度 的裂纹，斜道牛腿侧面砖缝出现拉裂，牛腿砖两侧面因气流冲刷成坑状磨损， 冷却段部分衬砖表面出现不同深度的杭钢工作人员对干熄炉斜道区进行换砖修 复，有层状剥落现象。孔洞，对冷却段使用高强耐磨浇注料（as-1）进行整体浇筑，浇筑厚度1

13、00mm,浇筑高度2.8m，但并未取得良好的效果19。马钢干熄焦装置在运行投产一年后的停炉大修中发现，斜道牛腿侧面产生 裂纹，正面直缝出现大的开裂，且部分耐火砖有断裂的现象。鉴于此，马钢工 作人员采取了提高关键部位耐火材料强度指标，在斜道牛腿处采用整砖砌筑以 加强抗拉强度等措施来延长干熄焦耐火材料的使用寿命，但效果并不明显 20。武钢焦化的干熄焦装置从 XX年12月投产至XX年3月，不到3年的时间进 行过 3 次停炉检修。检修原因均为 36 个斜道支撑梁不同程度地存在耐火砖疏 松、断裂和脱落等现象，预存段过梁砖多处出现下沉、断裂、破损。XX年3月再次检修时，采取了改进砖型结构、选用优质塞隆结合碳化硅砖、提高耐火泥 浆常温黏结强度等措施，对斜道 36 根支撑梁和过梁进行解体重砌后投入使用。 于XX年9月进行正常停炉年修时观察，尚未发现掉砖等严重现象，但依然有问 题存在，检修效果一般 21。耐火材料严重损坏迫使干熄焦装置频繁停产检修，造成业主成本持续增加 22以，延长干熄焦耐火材料使用寿命的问题正受到世界各国越来越多的重视。以往延长干熄焦耐火材料使用寿命的研究只是针对某一方面进行，具有很 大的片面性。但事实上，造成干熄焦耐火材料损坏的因素繁多，例如：(1