一般將熔融氣化爐分為干燥區(qū)。流化燃燒區(qū)風(fēng)門區(qū)和爐缸四個部分,如圖所示。
熔融還原法產(chǎn)生的渣含有大量的FeO,對耐火材料的侵蝕非常嚴重。熔融氣化爐耐火材料蝕損主要是渣熔蝕、堿蒸氣和鐵水對爐襯產(chǎn)生的化學(xué)侵蝕、熱熔損、因溫度波動產(chǎn)生的熱剝落、爐料的撞擊和爐塵氣體的沖刷等。由于這一系列因素對爐襯耐火材料產(chǎn)生的嚴重損毀,導(dǎo)致丁設(shè)備的使用壽命根低,這是熔融還原法難以達到實用化和推廣的最主要原因之一。因此,熔融氣化爐耐火材料對這種新型的煉鐵方法的發(fā)展產(chǎn)生重要的影響。
因為干燥區(qū)的溫度為1000—1200℃,煤分解,脫除揮發(fā)分。該區(qū)域的護襯受到爐料機械撞擊作用非常強烈,同時還受含塵氣體的沖刷和腐蝕,因此,要求爐襯耐磨。該區(qū)域使用Al2O3含量為55%—65%的高鋁磚就可以滿足要求,它同還原豎窯的窯襯一樣,為了提高使用壽命,要求Fe2O3的含量盡可能地低,以防止爐襯脆化或粉化。
由于煤在流化燃燒區(qū)燃燒,溫度可達到1600—1700℃。爐料流化,對爐襯沖刷嚴重,耐火材料爐襯承受很大熱負荷和高溫磨損,送風(fēng)和休風(fēng)時該區(qū)域溫度波動很大而又引起利落。南非的ISCOR公司在該部位使用鎂炭磚,因停爐、開護頻繁而脫落嚴重。應(yīng)該選用抗熱震性和熱穩(wěn)定性均優(yōu)良的、耐沖刷的Si3N4結(jié)合的SiC磚作為妒襯。
熔融氣化爐的風(fēng)口采用氧操作,風(fēng)口磚的熱負荷高.工作條件苛刻。對合碳耐火材料有較強的氧化作用。鋁箔和鐵水在該處形成,因此高溫下的風(fēng)口磚受到強烈的腐蝕作用。風(fēng)口采用SiC磚,風(fēng)口上部至檢修孔部位爐襯采用鎂炭磚,它有水化現(xiàn)象,建議用Si3N4結(jié)合的SiC磚作為內(nèi)襯。風(fēng)口組合套磚,采用β—SiC結(jié)合的SiC磚效果很好。通過對鉻剛玉磚進行侵蝕試驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn):它抗侵蝕性非常好,耐剝落也非常好,因此風(fēng)口及其以上區(qū)域應(yīng)該用碳化硅磚和鉻剛玉磚。Sialon結(jié)合剛玉磚也應(yīng)該是非常好的選擇。
熔融氣化爐的爐底、爐缸和鐵口等部位的耐火材料爐襯始終與高溫鐵水和熔渣相接觸,所產(chǎn)生的侵蝕是耐火材料損壞的主要原因。所用耐火材料與高爐的相當,主要用微孔炭磚,并用一層陶瓷杯。在出鐵口仍用Al2O3—SiC—C材料,這些耐火材料與高爐爐底和爐缸用耐火材料相同,可參閱高爐用耐火材料部分。下表CEREX3000熔融氣化爐用耐火材料。
CEREX3000熔融氣化爐用耐火材料
部位 | 耐火材料配置 |
拱頂區(qū) | 上部:高鋁噴涂料+輕質(zhì)噴涂料 |
下部:剛玉磚+保溫磚 | |
半焦床區(qū) | 上部:鑄鐵冷卻壁+Sialon-剛玉磚 |
下部:銅冷卻壁+剛玉磚 | |
風(fēng)口區(qū) | 大型剛玉預(yù)制塊 |
陶瓷杯 | 側(cè)壁:Sialon-剛玉磚 |
陶瓷墊:上層莫來石磚+粘土磚+中心磚 下層莫來石磚+中心磚 |
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爐缸 | 爐缸側(cè)壁和象腳部位:微孔炭磚+超微孔炭磚 |
爐底 | 爐底:普通碳磚+高導(dǎo)石墨磚 |