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排列三p3试机号家彩网:如何根據高爐熱風爐的工作特性選擇內襯耐火材料

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2019/3/29     瀏覽次數:    

p3试机号码 www.tnglzo.com.cn 高爐熱風爐是高爐的重要附屬設備之一,它是一種蓄熱式的熱交換器,能為高爐的有效操作提供一定溫度的熱風,也就是說它將鼓入高爐中助焦炭燃燒的空氣由常溫加熱到高 (約1200?1350°C),其風量應充足,供給要連續。因此,每座高爐一般需配備3?4 座熱風爐,以便加熱與送風能交替進行。

近來,高爐煉鐵技術現代化的內容之一就是采用高風溫技術,也是煉鐵生產必不可少 的重要條件之一。所以,無論國外、國內都始終把提高熱風爐風溫工作擺到重要日程上來。實踐經驗證明,熱風溫度提高,不僅可以降低焦比,而且還能增加鐵水量,同時,高風溫是高爐噴煤的必要條件。現場表明:在一定溫度范圍內,高爐風溫每提高100°C,每噸鐵可降低焦比15?20kg,提高產量3%。國外不少高爐長期使用的風溫均已超過 1200°C。

熱風爐要達到高風溫,除了高爐的操作條件、高溫熱源、熱風爐結構等因素外,必須要有既能長期承受高溫,又能滿足熱風爐工藝需要的耐火材料作保障。熱風爐用耐火材料 要能經受住高溫和高壓,高溫抗蠕變性好,磚的熱容量大,熱傳導性好,有利于熱交換和提高風溫。熱風爐用耐火材料的選擇主要是由熱風溫度決定的,當熱風溫度低于900°C時, 一般選用黏土磚砌筑;當風溫髙于900°C時,髙溫部位的爐襯和格子磚則采用高鋁磚、莫 來石磚、硅線石磚和硅磚等。

熱風爐內各部位操作條件及破損特征不同,所用耐火材料理化性能的要求也不同。熱 風爐用磚基本上可以分為高溫區及中低溫區兩大部分。

髙溫區用磚包括:燃燒室上部磚,蓄熱室上部格子磚及上部大墻磚,爐頂磚等。中低 溫用磚區包括:燃燒室中下部磚,蓄熱室中下部格子磚及中下部大墻磚,各出口用磚等。

中低溫區用磚量大,占全部熱風爐內用磚量的三分之二左右,這部分可用比較致密的 黏土磚或高鋁磚。高溫區因生產操作及風溫水平的差異,對耐火磚理化性能的要求也有所 區別。如對爐頂磚的熱穩定性應特別重視,以防止因溫度急變而剝落或斷磚堵死格孔;燃 燒室及蓄熱室上部要求有較高的高溫結構強度,較低的重燒線收縮,良好的抗渣性等,以 防止燃燒室的高溫變形、傾斜及格子磚的沉陷、格孔錯亂等。對格子磚還要求熱傳導性 好,熱容量大,吸熱和放熱都比較快。這些要求應根據熱風爐的風溫水平而定。

熱風爐在工作時,爐襯受到熱交換過程中溫度急劇變換的作用,高爐煤氣帶入灰塵 的化學侵蝕作用,機械荷載作用,燃燒氣體的沖刷作用等。熱風爐爐襯的損毀原因主要有:

(1) 熱應力作用。熱風爐在加熱時,燃燒室的溫度很高,爐頂溫度可達到1500? 1560°C,從爐頂沿爐墻和格子磚向下,溫度逐漸降低;送風時,高速冷風從蓄熱室底部吹 進,并逐漸被加熱。由于熱風爐不停的加熱送風、熱風爐爐襯和格子磚經常處于急冷急熱 變化之中,砌體出現裂紋、開裂和剝落。

(2) 化學侵蝕作用。煤氣和助燃空氣中含有一定數量的堿性氧化物,燃燒后的灰分中 含有20%的氧化鐵、20%氧化鋅和10%的堿性氧化物,這些物質的絕大部分是排出爐外的,但少數成分粘附在砌體表面,并向磚體內滲透。日積月累,從而導致磚襯組織受損,發生龜裂,強度降低。

(3) 機械荷載作用。熱風爐是一種較高的構筑物,其高度一般在35?50m之間。蓄熱室格子磚下部承受的最大靜荷重達0.8MPa,燃燒室下部承受的靜荷重也較高,在機械荷重和高溫作用下,砌磚體發生收縮變形和產生裂紋,影響了熱風爐的使用壽命。

(4) 壓力作用。熱風爐周期性地進行燃燒和送風,燃燒期內處于低壓狀態,送風期處 于高壓狀態。傳統的大墻和拱頂結構,其拱頂與爐殼間留有較大的空間,大墻與爐殼設置 的填料層在長期高溫作用下收縮及自然壓實后也留下一定的空間。由于這些空間的存在, 受高壓氣體的壓力作用,砌體承受了很大的向外推力,易造成砌體傾斜、開裂和松動,然后砌體外的空間周期性地通過磚縫進行充壓和卸壓,進而加劇對砌體的破壞。

熱風爐用耐火材料的作用是隔熱和承受高溫荷載,故確定各部位用爐襯材料的材質和 厚度時,應根據砌體所承受的溫度、負荷和隔熱的要求,以及煙氣對砌體的物理、化學作用等條件而定。

西歐國家熱風爐爐頂、爐墻和格子磚上部,普遍采用硅磚砌筑;熱風爐的中、下部爐 墻和格子磚,則分別采用高鋁磚和黏土磚。俄羅斯高爐熱風爐的傳統材質為:爐頂和上部 砌體采用ω (Al203)為62%?72%的髙鋁磚砌筑,中下部砌體則用ω (Al203)為38% 的黏土磚;最近,熱風爐的風溫顯著提高,因此爐頂和上部6?7m高的部位一般采用低 膨脹性硅磚砌筑,其余部位根據溫度的不同,分別采用莫來石磚、剛玉磚、高嶺土磚和黏 土磚。

日本熱風爐根據不同的使用部位,選用了不同品種和牌號的耐火磚,做到物盡其用, 同時,要充分考慮耐火磚的高溫蠕變性能,以便在長期工作中,確保生產安全。

熱風爐爐頂是熱風爐內的高溫區,爐頂部位的耐火材料,特別是直接與熱空氣和熱煙氣接觸的砌磚層,必須要具有良好的抗熱震性和抗蠕變性。一般采用硅磚或低蠕變高鋁磚,隔熱層則為黏土隔熱磚。選用隔熱材料時,應特別注意工作的熱面溫度應不高于其允 許使用溫度。

熱風爐大墻即熱風爐爐體圍墻,其爐襯包括工作層耐火磚、隔熱層輕質磚和填料。大 墻的上部承受較高的溫度,中下部承受的風溫較低。大墻上部工作層一般采用低蠕變高鋁磚或硅磚,大墻中下部一般采用高鋁磚和黏土磚。隔熱層,一般根據不同部位采用不同等級的隔熱磚、耐火陶瓷纖維或填料。

熱風爐隔墻是將燃燒室和蓄熱室分隔開來的耐火墻。隔墻與爐頂不能完全砌死相互抵觸,要留有一定的膨脹縫(200?250mm),為使氣流分布均勻,隔墻要比蓄熱室格子磚高400?700mm。隔墻的下部,兩側溫差很大,熱膨脹的差值也很大,使隔墻砌體不斷產生彎曲而出現裂縫。隔墻的上部一般采用低蠕變高鋁磚或硅磚,中下部一般采用高鋁磚和黏土磚。

燃燒器是用來將煤氣和空氣混合并送進燃燒室燃燒的設備。就材質來講,有金屬(機械)燃燒器和陶瓷燃燒器。目前多采用陶瓷燃燒器。

送風期,陶瓷燃燒器上表面溫度略低于風溫;燃燒期,稍高于空氣、煤氣入燃燒器前 溫度,因此,在一個周期里燃燒器上部溫差很大,特別是在換爐瞬間,燃燒器上部溫升 (或降)特別迅速。為了保證燃燒器砌筑體的氣密性、整體性和使用壽命,要求耐火材料的線膨脹系數小、抗蠕變性好。20世紀80年代以前,我國陶瓷燃燒器幾乎都用高鋁質磷 酸耐火澆注料或礬土耐火澆注料預制件,經過20多年生產實踐,這種材質對中、小高爐熱風爐和風溫1100°C左右的陶瓷燃燒器是適用的。在使用高鋁質磷酸鹽耐火澆注料時, 砌筑前應烘烤到600°C左右,以防止在安裝和使用中預制體開裂。進入90年代以后,由于熱風爐大型化和高風溫的要求,現在多采用高鋁堇青石耐火材料,少數陶瓷燃燒器用莫來石堇青石材料,陶瓷燃燒器下部,除少數用硅線石材料外,幾乎都用高鋁或黏土耐火材料。

蓄熱室高溫區域格子磚最主要的要求是具有較好的高溫體積穩定性、耐侵蝕性以及抗蠕變性能,硅磚正好具備這些方面的特性且價格便宜,因此在國內外高風溫熱風爐上得到廣泛的應用。根據國內的具體情況,當熱風爐爐頂設計溫度不小于 1400°C,在高爐燃料燃燒好、操作水平高的前提下,熱風爐高溫區優先選用的耐火材料應是硅磚,同時對硅磚的殘余石英必須控制在不大于2%。采用硅磚的熱風爐 需要注意必須仔細確定其硅磚使用的下限,并在此設置可靠的溫度檢測裝置,保證在生產操作(包括休風停爐)過程中硅磚最低使用溫度不低于800°C。當熱風爐爐頂設計溫度不高于1400°C時,采用低蠕變、高密度的高鋁質耐火材料更適合我國的實際,并可充分利用我國豐富的鋁礬土資源。目前,國外高鋁質耐火材料的抗蠕變指標已達到較優的水平,如荷蘭霍戈文的HD磚在1350°C,0. 2MPa,50h條件下, 其蠕變率不大于0.2%;日本品川的AC-8M磚指標1300°C,0.2MPa,50h蠕變率 不大于0. 2%;目前我國高鋁質耐火材料的蠕變率指標在相應條件下均為不大于 1%,同世界先進水平相比還有較大的差距,同時鑒于我國生產低蠕變高鋁磚的現狀,在嚴格考核磚的蠕變指標的同時還必須控制制品所含雜質,特別是堿金屬與堿土金屬的含量。

對蓄熱室中、下部格子磚,通常采用高鋁質和黏土質耐火材料。隨著大型熱風爐蓄熱室高度的增加,上部格子磚對下部耐材的壓力也越來越大,另外,根據國外對大型高溫熱風爐格子磚的破損調查,下部格子磚因周期溫度波動引起格子磚的龜裂、破碎的現象在不斷增加,因此對下部黏土磚除必須繼續控制其蠕變特性外,對制品常溫耐壓強度、熱震穩 定性次數(耐急冷急熱性)提出了更高的要求。

球式熱風爐的蓄熱室中釆用耐火球代替格子磚。用耐火球代替格子磚的球式熱風爐, 在小型高爐有應用。耐火球擁有熱表面積大、熱容量大、熱交換面積大、風溫高等優越的熱工特性。在高溫區選用的耐火球材質常見的是高鋁質耐火材料,低溫區選用黏土質耐火材料。

熱風爐孔口較多,工作條件十分惡劣,因而孔口的砌體壽命在其整體結構中往往是薄弱環節。為了提高其壽命,人們想方設法從各方面提高其整體性、穩定性及所用耐材的高 溫特性。組合磚技術就是集這幾方面措施為一體的一項綜合技術。組合磚技術在國外應用 較廣泛,我國自寶鋼引進該技術后也迅速得到推廣并廣泛應用。

為了降低熱風爐爐殼及各種管道的表面溫度,以延長其使用壽命和減少熱損失,目 前,大多數熱風爐都采用了多種材質的耐火噴涂料。

如寶鋼4座4000m3級高爐,在熱風爐燃燒室、蓄熱室球頂部和聯絡管部位噴涂了耐酸質噴涂料(厚度為50?70mm),燃燒室直筒部位及蓄熱室中部噴涂了中重質 噴涂料,厚度為45?77mm;蓄熱室下部噴涂礦渣棉材料,厚 46?51mm;唐鋼1260m3高爐的熱風爐高溫區噴涂了耐酸涂料,厚65mm;中 低溫區噴涂了涂料,厚度為50mm;馬鋼2500m3高爐熱風爐也采用了先進的噴 涂技術和噴涂料,其中熱風爐球項為130耐酸噴涂料,其他部位為普通噴涂料。

 

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