不同鍋爐類(lèi)型的爐膛結(jié)構(gòu)差異決定了耐火材料的布置方式:??燃煤電站鍋爐??:爐膛下部密相區(qū)(煤粉燃燒主區(qū)域)采用鎂鉻磚或高耐磨澆注料(Al?O?-SiC-C體系),抵抗煤粉沖刷與熔渣附著;爐膛上部稀相區(qū)(煙氣上升段)使用低水泥剛玉澆注料(抗熱震+低導(dǎo)熱),降低散熱損失;折焰角與屏式過(guò)熱器區(qū)域選用莫來(lái)石質(zhì)噴涂料(耐高溫氣流沖刷),防止長(zhǎng)期高溫導(dǎo)致剝落。循環(huán)流化床鍋爐(CFB)??:密相區(qū)(床料堆積層)因灰渣濃度高(>1000kg/m3)、溫度波動(dòng)大(800-1500℃),采用鎂質(zhì)搗打料(抗漏渣+抗磨損)與碳化硅耐磨澆注料復(fù)合結(jié)構(gòu)——底層搗打料(MgO≥90%)密封爐底縫隙,上層澆注料(SiC≥20%)抵抗高速床料沖擊;稀相區(qū)(分離器入口)使用高鋁質(zhì)隔熱澆注料(顯氣孔率25%-30%),兼顧隔熱與抗腐蝕。生物質(zhì)鍋爐??:爐排上方燃燒區(qū)域(溫度800-1100℃)選用硅藻土基輕質(zhì)磚(低導(dǎo)熱+抗堿金屬侵蝕)與碳化硅質(zhì)澆注料組合,減少堿金屬蒸汽對(duì)爐墻的破壞;尾部煙道(省煤器、空氣預(yù)熱器區(qū)域)采用纖維增強(qiáng)澆注料(Al?O?-MgO復(fù)合),緩解低溫腐蝕(腐蝕)。RH精煉爐用鋁碳磚,耐真空高溫,確保鋼水純凈度。上海連續(xù)窯爐膛耐火材料
化工與石化行業(yè)的爐膛耐火材料需耐受腐蝕性介質(zhì)與復(fù)雜氣氛?;市袠I(yè)的合成氨造氣爐內(nèi)襯采用鉻剛玉磚(Cr?O?≥20%),在高溫(1200~1300℃)煤氣環(huán)境中抗還原性能優(yōu)異,使用壽命達(dá)3~5年。煤化工的氣化爐(如水煤漿氣化爐)使用碳化硅質(zhì)澆注料,其導(dǎo)熱系數(shù)高(≥20W/(m?K))且抗煤渣侵蝕,通過(guò)金屬纖維增強(qiáng)(0.2%~0.5%)提升抗沖擊性,可承受1500℃以上的高溫氣流沖刷。硫酸工業(yè)的沸騰焙燒爐采用高鋁質(zhì)耐火磚(Al?O?≥65%),表面涂覆碳化硅涂層增強(qiáng)耐磨性,抵抗硫鐵礦焙燒產(chǎn)生的酸性煙氣(SO?、SO?)侵蝕,檢修周期延長(zhǎng)至12~18個(gè)月。?上海連續(xù)窯爐膛耐火材料耐火材料的熱膨脹系數(shù)需與爐體金屬匹配,減少界面應(yīng)力。
退火爐爐膛耐火材料的類(lèi)型需按工作溫度分級(jí)選擇,中低溫段與高溫段差異明顯。200~600℃的低溫退火爐(如金屬板材退火)多采用輕質(zhì)黏土磚與硅酸鋁纖維復(fù)合結(jié)構(gòu),輕質(zhì)黏土磚(體積密度1.0~1.3g/cm3)作為承重層,纖維毯(厚度50~100mm)作為隔熱層,成本低且施工簡(jiǎn)便。600~1000℃的中溫爐(如玻璃制品退火)常用莫來(lái)石-堇青石磚,堇青石的低膨脹系數(shù)(2.0×10??/℃)可減少緩慢升降溫過(guò)程中的熱應(yīng)力,配合輕質(zhì)高鋁澆注料(導(dǎo)熱系數(shù)0.4~0.6W/(m?K))實(shí)現(xiàn)均勻保溫。1000~1200℃的高溫退火爐(如陶瓷坯體退火)則需選用90%氧化鋁磚或氧化鋯復(fù)合磚,確保在高溫下不產(chǎn)生雜質(zhì)揮發(fā),避免污染被處理工件。?
真空爐膛耐火材料是維持爐內(nèi)高溫真空環(huán)境的關(guān)鍵功能組件,其重心功能包括承受高溫?zé)嶝?fù)荷、隔離爐內(nèi)外介質(zhì)滲透、維持爐體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在真空環(huán)境中,材料需避免與殘余氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng),同時(shí)抵抗因溫度驟變產(chǎn)生的熱應(yīng)力破壞?;A(chǔ)性能要求體現(xiàn)為:高溫強(qiáng)度(1200℃以上長(zhǎng)期使用不軟化)、低熱膨脹系數(shù)(減少熱震裂紋風(fēng)險(xiǎn))、優(yōu)異的抗熱震性(可承受800-1000℃溫差循環(huán))、良好的化學(xué)惰性(不與金屬蒸汽、爐氣成分反應(yīng))。此外,材料的氣孔率需嚴(yán)格控制在一定范圍內(nèi)——過(guò)低會(huì)導(dǎo)致氣體吸附釋放困難,過(guò)高則降低隔熱效率并增加揮發(fā)物污染風(fēng)險(xiǎn)。典型應(yīng)用場(chǎng)景中,材料還需適配不同真空度等級(jí)(如粗真空10?1-103Pa、高真空10?3-10??Pa),確保在極限壓力下仍能維持結(jié)構(gòu)完整性??伤芰峡伤苄詮?qiáng),適合復(fù)雜爐膛結(jié)構(gòu),常用于爐門(mén)與拐角。
節(jié)能爐膛耐火材料的性能需在節(jié)能與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性間找到平衡,重心指標(biāo)包括導(dǎo)熱系數(shù)、熱容量、抗壓強(qiáng)度和使用溫度。常溫下導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)≤0.4W/(m?K),高溫(1000℃)下≤1.0W/(m?K),才能有效阻隔熱量;熱容量宜控制在800~1200J/(kg?K),過(guò)低會(huì)導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)溫度波動(dòng)過(guò)大。抗壓強(qiáng)度需≥2MPa以滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)支撐需求,其中輕質(zhì)澆注料通過(guò)添加鋼纖維可將強(qiáng)度提升至3~5MPa。使用溫度需與爐膛工作溫度匹配,如硅酸鋁纖維適用于≤1200℃,輕質(zhì)莫來(lái)石磚可用于1200~1400℃,氧化鋯基材料則能耐受1600℃以上高溫,避免因超溫導(dǎo)致材料失效反而增加能耗。?等靜壓成型使耐火材料密度均勻,性能波動(dòng)≤5%。南通退火爐爐膛耐火材料
酸性耐火材料忌用堿性爐渣,否則腐蝕速率加快5~10倍。上海連續(xù)窯爐膛耐火材料
熱風(fēng)爐膛作為工業(yè)窯爐的關(guān)鍵組成部分,其工作環(huán)境具有溫度波動(dòng)大、氣流沖刷強(qiáng)、含塵量高等特點(diǎn),對(duì)耐火材料提出特殊要求。通常需承受800~1400℃的熱風(fēng)循環(huán)沖擊,且熱風(fēng)速度可達(dá)10~30m/s,材料表面易因顆粒磨損出現(xiàn)剝蝕。同時(shí),煙氣中含有的SO?、CO?等氣體可能與材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),尤其在濕度較高的情況下,會(huì)加速材料的風(fēng)化與剝落。因此,熱風(fēng)爐膛耐火材料需同時(shí)具備抗熱震性、耐磨性、抗侵蝕性及一定的隔熱性能,以適應(yīng)這種動(dòng)態(tài)高溫、多介質(zhì)作用的復(fù)雜環(huán)境,常見(jiàn)于高爐熱風(fēng)爐、回轉(zhuǎn)窯預(yù)熱器、干燥機(jī)熱風(fēng)通道等設(shè)備。?上海連續(xù)窯爐膛耐火材料