保温棉熔窑耐火材料的设计原则为:在一个窑期内,力求使熔窑各部位耐火材料的侵蚀基本同步。这样经济合理。目前,我国保温棉熔窑的寿命一般在3年左右,达到5年以上窑龄的不多,其主要原因是熔窑各部位耐火材料的选择问题。
各部位耐火材料配置分析如下:
(1)熔化部池壁由于熔化温度较低,一般在1400℃以下,而且玻璃液的黏度大,反应扩散率小,所以对池壁的侵蚀较小,一般采用氧化法电熔锆刚玉砖可。对于横火焰熔窑,为了达到较长的窑龄,熔化部池壁需要采用铬含量在30%的铬锆刚玉砖。无论采用何种材质的耐火材料,在池壁液位线附近不做保温,并采用吹风冷却,以增加池壁的使用寿命。
(2)熔化部胸墙熔化部胸墙处于熔窑的火焰空间,由于高温热气流的作用,大量的碱和硼的挥发物黏附在胸墙砖的表面和缝隙里,与胸墙砖发生化学反应造成侵蚀。所以,胸墙砖一般选择高温性能稳定、抗碱和硼的中性耐火材料或偏碱性耐火材料。
(3)熔化部池底铺面砖因熔化部池底的散热面积较大,除了加强保温外,还要考虑因保温引起池底温度升高所带来的侵蚀加剧。电熔锆刚玉砖铺面是保温棉熔窑池底的选,对于大多数保温棉熔窑来说,这种材质的稳定性能与熔窑的寿命匹配。当熔窑的玻璃液低于500mm,且采用鼓泡时,池底玻璃液的高温和鼓泡产生的玻璃液的强烈对流,大大加剧了玻璃液对池底耐火材料的机械冲刷侵蚀,若采用传统的电熔锆刚玉砖铺面层,难已满组长窑龄(5年以上)。
(4)熔化部大碹对于马蹄焰保温棉熔窑,碹顶大多数采用硅砖。尽管碱性玻璃液宜用碱性砖,但硅砖价格便宜,耐碱性蒸气的侵蚀能力差。由于保温棉成分中的硼、碱含量很高,当砖表面的玻璃釉流失后,在硼、碱蒸气的作用下,硅砖很容易被继续侵蚀,从而影响熔窑的寿命。目前我国马蹄焰保温棉熔窑的硅砖碹顶一般在9个月至1年后就产生鼠洞,需要经常维护,修修补补,勉强能撑3年。修补碹顶既是繁重的热修作业,又对生产带来影响。
(5)流液洞流液洞是保温棉熔窑容易侵蚀的部位,且无法热态维修,所以,流液洞耐火材料的使用寿命直接决定了熔窑的寿命。目前,大多数保温棉熔窑的流液洞采用无生产经验缩孔电熔锆刚玉砖。由于保温棉熔窑的玻璃液温度偏低,一般在125o℃以下,所以流液洞耐火材料的侵蚀主要是机械冲刷。
(6)格子砖保温棉成分中含有高碱低硼,对镁砖的侵蚀很剧烈。而且碱蒸气和硼蒸气在中温区(810~940℃)容易析晶,析晶物黏度很大,黏附在经侵蚀后凹凸不平的格子砖表面,从而造成格子砖的堵塞。目前,玻璃棉熔窑的格子砖一般采用碱性砖,上97镁砖或98镁砖,中层95镁砖或96镁砖,下层镁铬砖和低气孔黏土砖。这样配置的格子砖成本较低,但因碱蒸气、硼蒸气析晶黏附在格子砖上,所以,使用一年半左右需要换格子砖。
保温棉熔窑合理的耐火材料匹配是取得高肖益的关键。当然,耐火材料的选择需要综合考虑窑龄、投资、耐火材料现状及生产周期等因素,使熔窑的运行有肖和经济。
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