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干熄焦炉斜道用耐火砖
发布时间:2020-10-15 09:24      浏览人次:127
干熄焦炉斜道用耐火砖
 
干熄焦(简称CDQ)是相对湿熄焦而言的,是指采用惰性气体将红焦降温冷却的一种熄焦方法。干熄焦是一项先进的环保和能源再利用工艺技术,红焦显热的回收对提高焦炭质量、减少环境污染、节能降耗具有重要作用和意义,是国家发展和改革委员会制定的十大节能工程之一。
 
干熄焦炉砌体属于竖炉结构,炉体自上而下分为预存室、斜道区和冷却室。干熄熄焦过程所需的温度高并且温度变化大,其中耐火材料所处的操作环境和形状结构非常复杂,特别是斜道区域用耐火材料所处的条件尤为苛刻。其耐火材料选择达不到设计和使用年限,损毁严重,迫使干熄炉停产检修而造成业主困扰和经济损失是一大制约因素。国内众多干熄炉均在投产一两年的时间内产生裂纹、断裂、损毁而被迫停产检修。
 
在系统分析干熄炉耐火材料损坏机理的基础上,采用电熔莫来石、红柱石、高纯碳化硅等高纯原料体系,通过复相改性、强化基质、改善制品的微观结构等措施制备出高致密、高耐磨性、高荷重软化温度等优良性能的莫来石碳化硅砖。高性价比莫来石碳化硅的研制成功可替代现有普通莫来石碳化硅砖、氮化硅结合碳化硅,延长干熄焦炉的使用寿命,并取得良好的使用效果。
 
斜道区耐火材料的损毁
 
工作环境苛刻。斜道区耐火材料在承受上部耐火砌体载荷的同时,还需要承受在焦炭自上而下、惰性气体自下而上运动过程中的撞击、磨损,以及气流及粉尘的冲刷。
 
温度波动频繁并且波动大。焦炭、循环砌体及耐火材料的温度沿着斜道方向连续波动,特别是斜道区下部耐火砖温度波动在300℃~700℃,耐火砖内部产生很大的温度梯度,致使耐火材料内部应力聚集,这样容易造成耐火砌体破裂、剥落。
 
化学侵蚀严重。炼焦夹带的有害介质、冷却产生的还原性气体、煤灰粉尘、余热回收工艺的变化等,也是导致耐火材料溶解、侵蚀、损毁的因素。
 
莫来石碳化硅砖的制备
 
高性能莫来石碳化硅砖是在系统分析干熄炉耐火材料损坏机理的基础上,采用电熔莫来石、红柱石、高纯碳化硅等高纯原料体系基础上,通过引入金属塑性相、超微细粉等形成塑性相和SiC复合结合新体系,然后经高压成型、高温烧成制备而成。
 
为何是莫来石碳化硅砖?
 
莫来石碳化硅砖切面外观照片如图2所示。从照片上可以看出靠近表面形成一层致密层,砖体内部靠近表面区域因金属塑性相和SiC氧化而形成5~10mm左右的高致密层,内部颗粒呈现紧密堆积,无明显氧化现象。新型刚玉碳化硅复合砖的这种结构使得材料内部的金属塑性相得以有效保存,形成塑性相结合,提高材料的韧性,有效缓解耐火砖在使用过程中受到的热应力和机械应力。
 
新型刚玉碳化硅复合砖的微观结构可以看到材料颗粒堆积紧密,骨料与基质紧密结合在一起,烧结非常致密。充填于颗粒间隙的金属塑性相在材料烧结过程中起到助熔作用,并利用其界面张力的作用将颗粒料紧紧拉在一起,而且部分反应形成复合相物添加于材料骨料之间,使材料的气孔率下降、致密性提高,从而提高材料的强度。
 
从A区域的能谱分析可以看到主要组分为有Si、C和O元素,还有Al、N等元素。N的发现证实金属塑性相在烧制过程中可能会原位生成氮化物、氧氮化物及其复合物,这些新相弥散在颗粒料之间,使得材料结构致密度增加,降低了材料的气孔率。
 
综上所述,可以得出以下结论:
 
一是高性能莫来石碳化硅砖采用电熔莫来石、红柱石、高纯碳化硅等高纯原料,并引入金属硅、超微细粉等对其进行复相改性、强化基质、改善制品的微观结构等措施制备而成。
 
二是高性能莫来石碳化硅砖具有超低气孔率、高致密、高耐磨性、高荷重软化温度、高热震稳定性等优良性能。
 
三是莫来石碳化硅砖具有很高的性价比,可代替目前市场上普通莫来石碳化硅砖、氮化硅结合碳化硅应用于干熄焦炉,并取得良好的使用效果。
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