体积稳定性:耐火材料在高温使用中不应因为内部晶相结构的变化而引起过大的膨胀或收缩,以保持蓄热砖和砌筑体的体积稳定性。体积不稳定会导致材料开裂、剥落,影响热风炉的使用寿命。
抗高温荷重蠕变性能:耐火材料在高温下应具有良好的抗蠕变性能,即在长期高温和重负荷条件下不发生塑性变形。热风炉的炉役时间长达20年以上,耐火材料自重产生的负荷很大,抗蠕变性能不佳会导致材料变形,影响炉衬的结构完整性。
高蓄热性能:耐火材料应具有高密度和高比热容,以便在短时间内储存大量的热量。高蓄热性能可以提高热风炉的热效率,减少能源消耗。
高热导率:耐火材料应具有较高的热导率,以便在换热周期中快速吸热和放热。高热导率可以提高热风炉的热交换效率,缩短加热和冷却时间。
较低的线膨胀系数:耐火材料应具有较低的线膨胀系数,即在温度升高时体积和长度的变化应尽可能小。低线膨胀系数可以减少因温度变化引起的材料开裂和变形,延长耐火材料的使用寿命。
抗化学侵蚀性:耐火材料需要具备抗煤灰侵蚀和抗CO侵蚀的能力。选择低Fe₂O₃、低CaO含量的材料可以减少低熔点相生成,避免材料被还原破坏。
热震稳定性:耐火材料在高温下应具有良好的热震稳定性,能够在频繁启停导致的热震冲击下不开裂或剥落。通常要求在1100°C水冷条件下热震稳定性≥20次。
不同部位对耐火材料的具体要求:
· 燃烧室和拱顶区:通常使用高铝砖(Al₂O₃≥65%)、莫来石砖(Al₂O₃ 60~70%)或碳化硅砖(SiC≥50%)。这些材料具有较高的耐火度和良好的抗煤灰侵蚀能力,适用于高温区域23。
· 大墙部位:上部温度较高,常采用硅砖或低蠕变高铝砖;中下部温度较低,多选用高铝砖和粘土砖。
· 蓄热室格子砖:需要具有较大的受热面积、较高的热导率和质量,以利于热交换和蓄热。常见的选择包括黑硅砖、高铝砖和粘土砖。
热风炉