在活性炭生產中,通常所說的“轉爐”更準確地應稱為回轉窯或活化爐/碳化爐。這類設備用于對炭化料進行高溫活化處理,以形成多孔結構。其內部工況(高溫、可能的腐蝕性氣氛)對耐火材料有特定要求。
根據現有資料和行業實踐,用于活性炭回轉窯(或稱轉爐)的主要耐火材料包括以下幾類:
1. 高鋁質耐火材料 (High-Alumina Refractories)
高鋁磚 (High-Alumina Bricks):這是最常用的材料之一。它具有較高的耐火度(>1770°C)、良好的抗熱震性和較強的抗侵蝕能力,適用于窯爐的高溫區域。
高鋁質澆注料 (High-Alumina Castables):一種不定形耐火材料,可用于整體澆注內襯或修補。特別是磷酸鹽結合的高鋁質不燒磚或澆注料,因其整體性好、強度高、抗磨損,在一些窯型中被采用。
2. 碳化硅基耐火材料 (Silicon Carbide-Based Refractories)
特點與優勢:碳化硅(SiC)材料具有極高的導熱性、硬度和耐磨性,同時具備優異的抗熱震性能和抗氧化能力。這些特性對于需要快速均勻傳熱且承受物料滾動摩擦的回轉窯至關重要。
應用形式:常制成碳化硅磚或作為骨料加入到澆注料中,用于制造窯內襯或特殊部件。
3. 莫來石質耐火材料 (Mullite Refractories)
莫來石磚 (Mullite Bricks):以莫來石為主晶相,具有荷重軟化點高、蠕變率低、熱膨脹系數小和抗熱震性好的優點,是高性能的耐火材料。
莫來石質澆注料 (Mullite Castables):施工靈活,可制成復雜形狀,同樣具備優良的高溫性能。
4. 不定形耐火材料 - 澆注料 (Unshaped Refractories - Castables)
現代窯爐越來越多地使用澆注料,因為它能實現無縫施工,減少應力集中點。
粘土結合或低水泥耐火澆注料 (Clay-Bonded or Low-Cement Castables):用于工作層,可以增強爐襯的整體性。
輕質耐火澆注料 (Lightweight Castables):通常用作非工作層的隔熱層,降低窯體表面溫度和能耗。
鋼纖維增強澆注料 (Steel Fiber Reinforced Castables):在關鍵部位使用,可顯著提高抗熱震性和機械強度。
5. 復合與新型耐火材料
新型復合材料:為了應對傳統材料存在的“隔熱保溫性能差、抗熱震性能差、耐磨性差、爐襯脫落”等問題,已有專門研發的新型耐火材料應用于活性炭窯爐。這些材料通過優化配方和施工方式(如整體澆筑),旨在延長使用壽命、降低爐體表面溫度和能耗。
6. 隔熱與保溫材料
耐火纖維 (Refractory Fibers):如陶瓷纖維毯、模塊等,具有極佳的隔熱性能,通常鋪設在重質耐火磚或澆注料的后面,作為保溫層。
隔熱磚 (Insulating Fire Bricks, IFB):氣孔率高,密度低,導熱系數小,用于減少熱量損失。
活性炭回轉窯(轉爐)內襯結構通常是分層設計的:
工作層 (Hot Face Layer):直接接觸高溫氣流和物料,選用高鋁磚、碳化硅磚、莫來石磚或高強澆注料,要求耐高溫、耐磨損、抗熱震。
保溫層 (Insulating Layer):位于工作層之后,選用輕質澆注料、隔熱磚或耐火纖維,主要作用是保溫節能。
整體趨勢:從傳統的磚砌結構向整體澆注發展,并采用復合、高性能材料以解決傳統痛點,從而延長窯爐壽命,提高生產效率和能源利用率。
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