不知道热风炉内衬侵蚀原因及内衬配置如何选？附几大钢厂热风炉耐材配置表

时间：2022-05-30

高炉热风炉是高炉的重要辅助设备之一。它是一种蓄热换热器，可以为高炉的有效运行提供一定温度的热风，即将鼓入高炉的空气从室温加热到高温（约°C)，其风量应充足，供应应应连续。因此，每个高炉通常配备3?4 座热风炉，以便交替加热和送风。

热风炉的基本结构

热风炉的燃烧室由炉墙围成空塔结构，炉墙内侧有耐火砖，外侧有耐火砖1~2层保温砖和缓冲填料。底部的燃烧器充分混合了引入的气体和燃烧空气，并在燃烧室内燃烧。产生的高温气体导致储热室拱**，然后分配到所有格子孔中加热格子砖。燃烧室上部有热空气出口，热空气阀和热空气管。

蓄热室的炉壁上覆盖着蓄热格子砖。格子砖的格子孔上下连接。孔形为圆形和矩形。矩形孔的长度和短边交错砌筑，以增强对流热交换的效果。蓄热室内格子砖全部支撑在耐热铸铁的柱和炉排上，炉排应对应格子砖的孔。热风炉废气聚集在柱之间，从烟道排出；鼓风从冷空气出口引入，分布在柱之间，加热格子孔。

热风炉炉型

根据热风炉燃烧室和蓄热室的布置结构，热风炉一般可分为内燃、外燃和**燃三种形式。目前，三种热风炉在中国并存。内燃热风炉分为普通内燃和霍戈文(DanieliCorus)改进型内燃热风炉；外燃热风炉分为地得式、考柏式和马琴式；**燃热风炉分为卡卢金(Kalugin)山东冶金设计研究院改进型**燃热风炉。

热风炉型示意图

热风炉衬的损坏机

由于热风炉的结构形式不同，炉衬的损坏也不同：内燃热风炉易损坏的部分为隔墙，外燃热风炉为燃烧室和蓄热室的拱**，两室之间的桥梁连接等高温部分。综合损坏的主要原因如下：

（1）热应力作用。热风炉衬砌和格子砖总是处于冷热交替状态，热应力容易导致砌体裂纹、剥落、砌体松动等破坏因素，因此耐火材料具有良好的耐热冲击性。

（2）化学侵蚀。由于燃烧气体和燃烧空气含有某些碱性氧化物（氧化铁、氧化锌等），这些物质附着在砌体表面，渗透到内部，逐渐与耐火材料发生化学反应，产生低熔体，降低耐火材料的高温性能，因此耐火材料纯度高，杂质含量低。

(3)机械载荷。热风炉是一种较高的建筑，蓄热室下格子砖承受的载荷高达0.8MPa，燃烧室下衬里的载荷也达到了0.5MPa砌体在长期加热状态下容易产生较大的收缩变形，严重影响热风炉的使用寿命。中温区耐火材料强度高，因为耐蠕变性好。

热风炉耐火材料的性能要求

热风炉是一种定期重复加热和放热的热工设备；根据目前热风炉的使用情况，热风炉对蓄热材料的要求如下：

（1）具有良好的体积稳定性，即在高温使用中不会因内部晶相结构的变化而引起过度的膨胀和收缩，使蓄热砖和砌体具有良好的体积稳定性。

（2）具有良好的抗高温荷载蠕变性能。热风炉的炉运行时间**过20年，耐火材料的自重负荷很大，因此耐火材料在高温下具有良好的抗蠕变性能。硅砖具有优异的高温蠕变性能，其次是接近莫来石的高铝产品。

(3)蓄热性能高。这就要求材料具有高密度和高比热容。硅砖体积密度小，蓄热能力差，在600℃在以下情况下，容易发生晶体转化，破坏材料的完整性，因此硅砖不适合600℃此外，在热风炉烘炉和停炉时，应缓慢加热或冷却，以确保石英晶体在不损坏材料的情况下转化缓慢。

（4）具有较高的导热性。高导热性可以使蓄热体在换热器周期中以速度和效率吸收和放热。耐火材料的导热性是耐火材料较重要的物理性能之一。材料的导热性与化学成分、矿物成分、密度、微组织结构和温度有关。在铝硅耐火材料中，耐火材料的导热性随之而来Al?O?含量增加；因此，如果热风炉的格子砖采用蓄热能力高的高铝砖，热风炉的风温会大大提高。

（5）较低的线膨胀系数。线膨胀系数是指耐火材料随温度的体积和长度而增加的性能。根据耐火砖线膨胀率曲线与温度之间的关系600℃过去，硅砖的线膨胀率很大；**过600℃后膨胀率几乎保持不变。因此，硅砖的使用温度不应低于600℃。

主要耐火材料用于热风炉

由于热风炉上下温差大，各段耐火材料差异大。

(1)热风炉拱**区

拱**是连接燃烧室和蓄热室的空间，包括工作砖、填料层和绝缘层。在工作过程中，需要在高温下保持拱**的结构稳定性，并满足燃烧过程中将高温烟气均匀分配到蓄热室的要求。因此，拱**设计为球形，避免炉壳侧向推力不稳定。由于热风炉拱**区域温度高，**过1400℃，所以工作层所使用的高铝砖为低蠕变高铝砖，该部位也可选用硅砖、莫来石砖、硅线石、红柱石砖或低蠕变高铝砖，工作层外部筑的是硅藻土砖或保温粘土砖，较外层填充的是水渣或水渣硅藻土填料。

(2)大墙

热风炉墙是指热风炉体的墙体部分，包括工作层砖、填料层和绝缘层。工作层砖根据上下温度选择不同的耐火砖，厚度为300~500mm之间，由于上部温度较高，硅砖和莫来石砖主要用于中下部。高铝砖、硅线石砖和粘土砖可用于中下部。为了保温，通常在高温区工作层砖外砌一层轻质粘土砖，并在两层保温层前填充保温填料层。

(3)蓄热室

蓄热室是一个充满格子砖的空间，其主要功能是利用内部格子砖与高温烟气和燃烧空气进行热交换。蓄热室上部采用硅格子砖，中部采用低蠕变高铝砖、莫来石砖、硅线石砖、红柱石砖等。粘土砖通常用于下部。

(4)燃烧室

燃烧室是燃气燃烧的空间。燃烧室空间的设置与热风炉的炉型和结构密切相关。硅砖、莫来石砖或低蠕变高铝砖用于燃烧室的高温区域，普通高铝砖和粘土砖可用于中低温区域。

(5)隔墙

隔墙是内燃热风炉中设置的单独燃烧室和蓄热室的炉墙。热风炉隔墙为两侧加热炉墙，大墙为单侧加热。因此，内燃热风炉内炉墙膨胀较大，会导致隔墙向格子砖一侧倒塌；此外，隔墙下两侧温差较大，热膨胀差较大。工作时，隔墙会弯曲开裂，导致底部炉排和支柱烧坏。因此，砌筑时应留出膨胀缝和加固方法。隔墙使用的耐火材料与燃烧室使用的耐火材料相同。

(6)燃烧器

热风炉燃烧器是一种将气体和空气混合并送入燃烧设备的设备。热风炉中使用的燃烧器分为金属和陶瓷两种，其中陶瓷燃烧器主要是莫来石或堇青石-莫来石质。

我国几种典型热风炉选用的耐火材料见下表。

(用耐火材料配置宝钢外燃热风炉)

词条
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