一般将熔融气化炉分为干燥区。流化燃烧区风门区和炉缸四个部分,如图所示。
熔融还原法产生的渣含有大量的FeO,对耐火材料的侵蚀非常严重。熔融气化炉耐火材料蚀损主要是渣熔蚀、碱蒸气和铁水对炉衬产生的化学侵蚀、热熔损、因温度波动产生的热剥落、炉料的撞击和炉尘气体的冲刷等。由于这一系列因素对炉衬耐火材料产生的严重损毁,导致丁设备的使用寿命根低,这是熔融还原法难以达到实用化和推广的最主要原因之一。因此,熔融气化炉耐火材料对这种新型的炼铁方法的发展产生重要的影响。
因为干燥区的温度为1000—1200℃,煤分解,脱除挥发分。该区域的护衬受到炉料机械撞击作用非常强烈,同时还受含尘气体的冲刷和腐蚀,因此,要求炉衬耐磨。该区域使用Al2O3含量为55%—65%的高铝砖就可以满足要求,它同还原竖窑的窑衬一样,为了提高使用寿命,要求Fe2O3的含量尽可能地低,以防止炉衬脆化或粉化。
由于煤在流化燃烧区燃烧,温度可达到1600—1700℃。炉料流化,对炉衬冲刷严重,耐火材料炉衬承受很大热负荷和高温磨损,送风和休风时该区域温度波动很大而又引起利落。南非的ISCOR公司在该部位使用镁炭砖,因停炉、开护频繁而脱落严重。应该选用抗热震性和热稳定性均优良的、耐冲刷的Si3N4结合的SiC砖作为妒衬。
熔融气化炉的风口采用氧操作,风口砖的热负荷高.工作条件苛刻。对合碳耐火材料有较强的氧化作用。铝箔和铁水在该处形成,因此高温下的风口砖受到强烈的腐蚀作用。风口采用SiC砖,风口上部至检修孔部位炉衬采用镁炭砖,它有水化现象,建议用Si3N4结合的SiC砖作为内衬。风口组合套砖,采用β—SiC结合的SiC砖效果很好。通过对铬刚玉砖进行侵蚀试验,结果发现:它抗侵蚀性非常好,耐剥落也非常好,因此风口及其以上区域应该用碳化硅砖和铬刚玉砖。Sialon结合刚玉砖也应该是非常好的选择。
熔融气化炉的炉底、炉缸和铁口等部位的耐火材料炉衬始终与高温铁水和熔渣相接触,所产生的侵蚀是耐火材料损坏的主要原因。所用耐火材料与高炉的相当,主要用微孔炭砖,并用一层陶瓷杯。在出铁口仍用Al2O3—SiC—C材料,这些耐火材料与高炉炉底和炉缸用耐火材料相同,可参阅高炉用耐火材料部分。下表CEREX3000熔融气化炉用耐火材料。
CEREX3000熔融气化炉用耐火材料
部位 | 耐火材料配置 |
拱顶区 | 上部:高铝喷涂料+轻质喷涂料 |
下部:刚玉砖+保温砖 | |
半焦床区 | 上部:铸铁冷却壁+Sialon-刚玉砖 |
下部:铜冷却壁+刚玉砖 | |
风口区 | 大型刚玉预制块 |
陶瓷杯 | 侧壁:Sialon-刚玉砖 |
陶瓷垫:上层莫来石砖+粘土砖+中心砖 下层莫来石砖+中心砖 |
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炉缸 | 炉缸侧壁和象脚部位:微孔炭砖+超微孔炭砖 |
炉底 | 炉底:普通碳砖+高导石墨砖 |
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