【實例分析】國內(nèi)外焚燒爐用耐火磚的分析對比

　　中海油惠州煉化公司2012年7月份焚燒爐內(nèi)使用的是日本進口耐火磚，在使用了4年左右時，對爐內(nèi)體測厚后，發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)耐火磚腐蝕明顯，薄處已減少至原厚度的的1/10，為保證生產(chǎn)，進行檢修更換爐內(nèi)耐火磚，同時在保證爐磚質(zhì)量的前提下，使用耐火磚以降低采購成本。爐磚質(zhì)量、烘爐過程、廢液酸堿性、爐溫、開停工次數(shù)等均是爐磚壽命的影響因素。本文從爐磚質(zhì)量、廢液酸堿性、烘爐過程三方面著手，探討延長耐火磚壽命的改良意見，以達到長周期，增效低成本的運行理念。

　　1爐磚結(jié)構(gòu)

　　焚燒爐耐火磚結(jié)構(gòu)大致分為隔熱磚、普通耐火磚、高溫耐火磚、灰泥、玻璃纖維、澆注料。隔熱磚為輕質(zhì)磚，緊貼焚燒爐殼體。普通耐火磚位于直筒段中下部,一部分與隔熱磚配合使用，一部分緊貼焚燒爐急冷槽部位;高溫耐火磚位于直筒段中上部，與隔熱磚配合使用?；夷嘁环矫嬗米髡掣礁魺岽u與耐火磚，一方面用作隔熱磚(或耐火磚)與殼體粘附;纖維棉用作管口與耐火磚縫隙的填補，澆注料用于修復(fù)破損的耐火磚。

　　2、爐磚尺寸

　　測量后得知：H0和H6區(qū)段(焚燒爐頂部及底部)基本無腐蝕;H1、H2區(qū)段(直筒段下部)腐蝕較輕;H3和H4、H5(直筒段上部)有明顯腐蝕發(fā)生。H5-H6區(qū)段(上椎體)腐蝕大。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，爐磚上附著的鈉鹽厚度約30mm，則上述7個測量點中，耐火磚大腐蝕厚度=(3500-3300-2*30)/2=70mm，耐火磚的制造厚度為230mm，則耐火磚整體減薄厚度約在1/3以上。尤其是H5和H6之間安裝廢水噴嘴的位置處，耐火磚薄處厚度僅為20cm.

　　3、爐磚腐蝕情況

　　3.1

　　鈉鹽附著在爐體急冷梢四周，具有保護耐火磚的作用。但附著過多，會增加急冷槽的承載負(fù)荷，不利于設(shè)備本體。故檢修期間，會適量淸除急冷槽上的鈉鹽，特別是導(dǎo)流孔上的鈉鹽。從上圖可看出此部分耐火磚未有減薄跡象。

　　3.2

　　直筒段的耐火磚有明顯裂縫，說明在相鄰耐火磚之間的粘附物“灰泥”有脫落情況。灰泥脫落一方面會減弱耐火磚之間的附著力，一方面爐磚間隙過大會進一步加劇耐火磚腐蝕。鑒于此段耐火磚厚度有所減薄，故本次對此部分耐火磚進行了更換。

　　3.3

　　爐內(nèi)上椎體區(qū)段耐火摶腐蝕為明顯。其中噴嘴處耐火磚經(jīng)測量薄處僅為20mm(原厚度230mm)。上椎體共計六處噴嘴，其四周均有明顯的“喇叭口”痕跡。此為原爐磚廠家為防止影響噴嘴霧化效果，而特意采用的設(shè)計。但此設(shè)計將會減薄上椎體耐火磚厚度，并不利于爐磚壽命。故本次更換耐火磚時，將縮短爐體外部噴嘴管口長度并延伸爐內(nèi)噴嘴長度約3?5cm,解決廢水霧化問題。

　　3.4

　　頂部耐火磚完好，未有腐蝕痕跡，不進行此區(qū)段爐磚更換。

　　5、耐火磚主要理化成分說明

　　(1)Al2O3

　　耐火磚中A12O3為α-A12O3晶體結(jié)構(gòu)，故又稱剛玉結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)緊密，擁有耐化學(xué)腐蝕特性。屬于惰性氧化物，幾乎和酸堿不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。然而，廠家在生產(chǎn)莫來石耐火磚時，由于煅燒工藝差異，可能會導(dǎo)致γ-A12O3無法全部轉(zhuǎn)化為α-Al2O3，而γ-A12O3屬立方緊密堆積晶體，不溶于水，但能溶于酸和堿，是典型的兩性氧化物，故γ-A12O3的引入會導(dǎo)致爐磚腐蝕加劇。在選定爐磚廠家時，對于磚的燒結(jié)工藝應(yīng)作為考量的重點工作。

　　(2)Si02

　　硅質(zhì)耐火材料能抗酸性渣腐蝕。屬于弱酸性耐火材料。高溫時，爐內(nèi)還原性氣體滲透到耐火磚中會與SiO2發(fā)生反應(yīng)。如SiO2+H2=H2O+SiO，而SiO具有高滲透性，會滲入耐火磚材料內(nèi)部，腐蝕爐磚。故該指標(biāo)宜控制低。

　　(3)ZrO2

　　氧化鋯纖維是一種多晶質(zhì)耐火纖維材料?；瘜W(xué)穩(wěn)定性及抗氧化性能好，熱導(dǎo)率小，具有抗沖擊性、可燒結(jié)性等。ZrO2的耐酸堿腐蝕能力大大強干Si02和A1203。不溶于水，溶于硫酸及氫氟酸;微溶于鹽酸和硝酸。質(zhì)的耐火磚，將會利用CaO作為鋯質(zhì)耐火材料穩(wěn)定劑，減少ZrO2晶體流失到爐渣中。

　　(4)GrO2

　　有毒，耐酸堿性佳。不溶于水，難溶于酸。GrO2在1600℃煅燒后變?yōu)樽霞t色，可作為鋯鉻剛玉莫來石磚是否達到煅燒溫度的判斷依據(jù)。爐磚中鉻含量越高，抗侵蝕能力越強，但鉻含量越高，會使?fàn)t磚抗震性能下降，易致爐磚出現(xiàn)塊狀脫落。一般認(rèn)為操作溫度以上，每增加100℃，高鉻磚的侵蝕速率會增加4倍。

　　(未進窯燒之前的鉻剛玉磚坯)

　　(燒之后的鉻剛玉磚顏色呈紫紅色)

　　(5)Fe2O3

　　—般耐火材料中含有Fe203，在高溫下將與爐內(nèi)還原性氣體CO、H2反應(yīng)。如Fe203+3CO=2Fe+3CO2、Fe203+CO=2FeO+CO2、Fe2O3+H2=2FeO+H2O;而FeO會侵蝕A1203保護膜，在爐磚臨界處生成Fe(Cr,Al)2O4尖晶石，減弱爐磚抗蝕性;故對Fe203的含暈須嚴(yán)格控制。

　　(6)TiO2

　　TiO2作為變價氧化物，在髙溫爐內(nèi)環(huán)境中，可與A12O3形成固容體，促使剛玉晶體內(nèi)部產(chǎn)生晶格缺陷，活化晶格，促進燒結(jié)。TiO2的固容量達到1%時，可使燒結(jié)溫度降低150~200℃,而且對爐磚耐火性無明顯影響。

　　(7)CaO

　　氧化鈣在耐火磚和澆注料中，含量低，但起著重要作用，一方面可作為鋯質(zhì)耐火磚的穩(wěn)定劑，一方面利用澆注料中高鋁水泥的水硬性，將溶出的Ca2+作為粘土結(jié)合澆注料硬化的絮凝離子加以利用，提高耐火磚的抗熱抗震性。

　　6、結(jié)語

　?、倌突鸫u的空隙率稍大于國外耐火磚，孔隙率越大越易被酸堿性介質(zhì)侵蝕;

　　②隔熱磚的外觀完整性及磚體硬度于國外磚：體積密度略高于國外磚，在保證強度條件下,隔熱磚的密度越小越好;

　?、勰突鸫u含有鋯鉻成分，國外磚無鋯鉻成分，但含有Ti02和CaO,有利于爐磚燒結(jié);

　?、軓U液中堿金屬鹽類含量高低直接影響耐火磚的侵蝕程度和滲透性。在焚燒廢液時，盡量保證堿性廢液的PH<10;

　?、轄t內(nèi)溫度控制越高，越會加快含鉻磚的侵蝕速率，在爐溫900℃時，每升髙100℃,磚的侵蝕速率會增加4倍。故在保證外排廢氣廢水指標(biāo)合格的前提下，焚燒爐佳控制溫度為900-910℃。

　　如文章開頭所述，爐磚質(zhì)量、烘爐過程、廢液酸堿性、爐溫、開停工次數(shù)等均是爐磚壽命的影響因素，而爐磚材質(zhì)以及質(zhì)量則是直接的影響因素。若您有關(guān)于鉻剛玉耐火磚鋯剛玉磚的采購，可直接聯(lián)系榮盛耐材13937170928。