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焦炉耐火砖的选择及炉体耐火材料的使用分析

添加时间:2017年8月25日  浏览次数:

    焦炉是由耐火砖和耐火材料砌成的炉子, 用煤炼制焦炭的窑炉。是炼焦的主要热工设备。焦炉炉体由炉顶、燃烧室和炭化室、斜道区、蓄热室等部分,并通过烟道烟囱相连。整座焦炉砌筑在混凝土基础上。现代焦炉基本结构大体相同,但由于装煤方式、供热方式和使用的燃料不尽相同,又可以分成许多类型。根据焦炉各部位的不同工况,选用的耐火砖材料分别有硅砖、半硅砖、粘土砖、高铝隔热砖、硅线石砖、红砖和耐火浇注料等种类的耐火材料砌筑。

    硅砖是指SiO2含量大于65%的铝硅质耐火制品,一般用含石英砂的耐火粘土、叶腊石以及耐火粘土或者高岭土选矿的尾矿作原料。半硅砖受热后的膨胀性不太大,这种微量的膨胀也只有利于提高砌体的整体性。半硅砖可减弱熔渣对砌体侵蚀作用,当高温熔渣与砖表面接触后,在砖的表面产生一层粘度较大的釉状物质,可阻止溶液继续向砖内渗透,形成一层保护层,从而提高了砖的抗侵蚀能力。半硅砖用于焦炉蓄热室中下部,采用半硅砖的目的是为了保证砌体的严密性一级防止酸性砌体侵蚀(高炉煤气加热时)。由于半硅砖的热膨胀介于粘土砖与硅砖之间,与硅砖仍有差距,当焦炉达中龄时,能否保持炉体的严密性伤有实验,而硅砖的抗侵蚀能力没有问题,所以可以认为蓄热室墙体采用半硅砖砌筑,除了价格略低外,技术上没有意义的。此外,耐火材料制造行业亦缺乏焦炉用半硅砖的生产经验。

半硅砖

    焦炉蓄热室格子砖通常采用粘土砖,有些厂家为了降低成本用一些含AL2O3较高的原料取代粘土砖的主原料焦宝石,一至焦炉用高炉煤气加热时,蓄热室上部格子砖在还原性气氛下受酸性气体侵蚀,产生熔胀现象。后来对蓄热室上部四层格子砖的AL2O3做了规定,称之为低铝格子砖。要求了AL2O3含量30%~36%的粘土砖,增加了热震(风冷)次数大于25次(一般粘土砖无此要求),中部用半硅砖,上部用AL2O3含量≥40%的粘土砖。

粘土砖


炭化室工作特点是具有周期性,一般都是在装煤时,炉墙表面温度降至500~600℃,在结焦末期,炉墙表面温度重新又升至1000~1100℃。由于温差巨大,炭化室的砌体或产生很大的热应力,很容易导致砌体出现裂纹,组织松散,强度降低等问题,由于还受到煤料成焦时的膨胀压力、装煤和推焦时的强烈机械磨损和撞击,以及化学侵蚀和炭素沉积等,这些都会给炭化室的墙面带来极大的损坏。因此,炭化室墙、底必须要用致密硅砖砌筑。利用硅砖砌筑,能将显气孔率控制至16%~17%,从而有效提高炉墙导热性,增加生产能力。为使密封性好,要采用异型砖砌筑。通常一座大型炼焦炉要使用400种以上的砖,甚至超过1000种。一座60孔、容积为44.3m3、高度为5.5m的炼焦炉需用耐火材料约为17000吨。现代化大型焦炉对硅砖的要求非常严格,首选硅砖要求平整光滑、棱角整齐、尺寸公差小。硅砖为鳞石英、方石英并与残存石英及玻璃相共存的复合体,其中只有鳞石英形成结晶网络而构成坚固的骨架,使砖具有良好的高温结构强度,因此,必须使石英达到充分转化,促使砖中大量鳞石英的形成。发达国家生产硅砖真密度一般为2.31~2.32g/cm3,参与膨胀几乎为零,能很好地满足焦炉炭化室的要求。在炭化室两端的炉头,因为在炉门开启时,温度会骤然由1000℃降到500℃以下,这已超过硅砖体积稳定的573℃的界限,因此炉头的耐火材料就不能再使用硅砖,而要选择抗热、抗震性好的粘土砖、高铝砖、硅线石砖、红柱石砖等进行砌筑。朝向炭化室一侧的炉门因经常开闭,温度波动较大,一般采用粘土砖砌筑,也可用堇青石砖和不定形耐火材料,耐火材料与外壳之间充填隔热材料。

燃烧室由炉墙、炉底和炉顶三部分组成。由于燃烧室与炭化室是相间设置的,因此,炉墙是与炭化室共用的,需要进行严密的砌筑,以防止气体窜漏。炉墙的侧面主要受到高温、煤中所含盐类和燃起的作用,因此,燃烧室工作层要用硅砖砌筑,其技术要求与炭化室用砖相同。其他部位可以选用耐火材料。顶盖层位于焦炉本体上部,采用粘土砖或硅砖砌筑,小型焦炉用粘土砖,大型焦炉盖顶砖均用硅砖。烟囱和干熄焦装置设在焦炉邻近,装煤孔周围因温度波动较大,则用粘土砖砌筑。在炉顶上部添加填充层,并依次砌筑粘土砖、漂珠砖、硅藻土隔热砖,最上层用缸砖铺面,还必须采取密封盒防水措施。斜道承受焦炉本体载荷,斜道区内有空气和煤气通道,将燃烧室与蓄热室连通。

蓄热室工作也存在周期性和温度波动大的特点。过去的小型焦炉蓄热室的单墙、隔墙、蓄热室和格子砖砌体,大多都是采用粘土砖砌筑:目前,如果没有特殊要求,大部分焦炉蓄热室的单墙、主墙、隔墙砌体全部采用硅砖砌筑,以确保焦炉整体膨胀均匀。

小烟道、烟道和烟囱全部用粘土砖砌筑内衬,小烟道位于蓄热室底部与分烟道连通,通过分烟道、总烟道再到烟囱将燃烧废气排出,分烟道外层用水泥膨胀珍珠岩砖做隔热层。 

总结:焦炉耐火砖所用的材质主要是硅砖、其次是粘土砖、硅藻土隔热砖、漂珠砖和缸砖等。硅砖属于酸性耐火材料。具有良好的抗酸性侵蚀能力,它的导热性能好,荷重软化温度高,一般在1620℃以上,仅比其耐火度低70~80℃。硅砖的导热性随着工作温度的升高而增大,没有残余收缩,在烘炉过程中,硅砖体积随着温度的升高而增大。所以,硅砖是焦炉耐火砖中的理想耐火制品。

关键词:硅砖   粘土砖   
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