任何熱工高溫窯爐在選擇耐火材料時, 都必須注意以下問題。才能做出合理的耐火材料選擇,并不是最貴的就是最好的,也更不是最便宜的就是最實惠的,一定要選用合理的
1.1 耐火材料的耐火性能
眾所周知,耐火材料在高溫下不軟化,不變型是最基本的性能。可是品種不同的耐火材料,荷重軟化溫度是不一樣的,要使熱工設備在操作過程中,特別是在最高使用溫度下不喪失結構強度,不變型、不坍塌,選用的耐火材料荷重軟化溫度必須高于最高使用溫度(我國目前能夠直接測試的荷重軟化溫度 1690~1700 ℃,超過此溫度,只能通過相圖分析說明)。 例 如:河北以鋼廠引進美國生產技術,反應爐的燃燒室、反應段、急冷段等部位,均采用高鋁磚,使用壽命僅2個月。 改用剛玉磚使用壽命達14個月以上,急冷段達二年以上。
其原因是高鋁磚的耐火性能不夠高。 反應爐的最高使用溫度達1 920 ℃。 通過相圖分析, 在使用溫度下,高鋁磚的液相量達 20%~30%,而高純剛玉磚出現液相的溫度接近 Al2O3 的熔點(2 025 ℃),當材料內部液相量達到一定比例時,就會軟化變形,并很快被沖蝕掉。
1.2 高溫窯爐內的氣氛條件
任何熱工設備都是在一定氣氛條件下作業。有些耐火材料對氣氛條件十分敏感,如含碳耐火材料的弱點就是易氧化,因此不宜在氧化氣氛條件下使用; 含Fe2O3、TiO2 高的耐火材料不宜在還原氣氛條件下使用;氧化鉻、氧化鎂質耐火材料不宜在真空條件下使用等。氣氛對耐火纖維及制品的影響更明顯。在含N2 50%、H2 50%的氣氛條件下,耐火纖維的熱導率比在空氣中大1倍, 在含H2 100%的氣氛中比在空氣中大 2 倍,因此含氫氣爐的耐火纖維壁厚要比在空氣中大2倍。在氫氣保護爐內選用氧化鋁空心球隔熱制品比較好。 綜上所述,熱工設備選擇耐火材料時,氣氛條件不可忽視。
1.3 注意節能降耗
在全球大力發展低碳經濟,加強環境保護的形勢下,節能減排成為我國的產業政策。 高溫窯爐是節能降耗的重點對象,選擇耐火材料是保證節能降耗的基礎。 高溫窯爐使用壽命提高,耐火材料就減少了消耗,同時節約了能源,減少了廢物排放。 為了達到直接節能的目的,高溫窯爐應選擇合適的輕質隔熱材料,特別是直接受到化學侵蝕的部位,可以在非工作層砌筑輕質隔熱耐火材料或復合磚、保溫磚等。 如某廠廢氣焚燒爐保溫蓋,采用耐火纖維 澆注料比黏土澆注料重量減輕 90% 以上,使用壽命是粘土澆注料的4倍以上,不用烘烤,節約能源。
1.4 分部選擇砌筑高溫窯爐
所謂分部選擇砌筑,就是在高溫窯爐的不同部位砌筑性能不同的耐火材料,或同一性能而尺寸不同的耐火材料。眾所周知,任何高溫窯爐內襯各部位耐火材料的損毀程度是不同的,有輕重之分,往往是個別部位損毀嚴重,影響整個高溫窯爐的使用壽命。例如礦棉爐,原用炭質磚、高鋁磚砌筑,使用壽命不足一年,采用分部砌爐,特別是侵蝕嚴重的渣線部位改為 Al2O3-SiC磚,使用壽命三年以上。
分部砌爐要講究綜合的技術經濟效果, 根據各部位的實際使用條件,選擇合適的耐火材料,或者將侵蝕嚴重部位的耐火材料尺寸放大,使內襯變厚,做到經濟合理。 使得同一高溫窯爐不同部位的耐火材料壽命同步。