摘要(yao)：烘(hong)干爐(lu)主(zhu)(zhu)要(yao)的(de)作用(yong)是對(dui)一些帶有(you)一定濕度或水分的(de)物料(liao)進行控溫(wen)蒸發脫(tuo)水，常見的(de)有(you)糧(liang)食烘(hong)干爐(lu)、煤粉(fen)烘(hong)干爐(lu)、河沙烘(hong)干爐(lu)、污泥烘(hong)干爐(lu)等，主(zhu)(zhu)機(ji)設(she)備(bei)有(you)輥筒式爐(lu)體，爐(lu)體內砌筑耐火材(cai)料(liao)、燃燒機(ji)、引風機(ji)、收塵器、提升機(ji)等有(you)這些設(she)備(bei)組(zu)成。

青海某能(neng)源科技有限(xian)公司煤(mei)粉(fen)(fen)烘干(gan)爐(lu)，主要是對(dui)一些煤(mei)粉(fen)(fen)進行高(gao)溫烘干(gan)其爐(lu)體內工作溫度在1200℃左右(you)，工作時間為白天(tian)停爐晚上開(kai)爐，日夜間晝(zhou)反復循(xun)環(huan)的(de)頻繁啟停問題對內襯砌筑的(de)耐火材料產(chan)生了較大(da)的(de)破(po)壞(huai)性。從照片A上可以看出原砌筑(zhu)的二級高鋁磚出現了不(bu)同程度的破壞，表(biao)面(mian)呈現出凹凸鋸齒面(mian)，砌筑(zhu)磚縫增(zeng)大已發(fa)生(sheng)了結構(gou)的疏松(song)，照片(pian)B可以看(kan)出(chu)嚴重地方已(yi)出(chu)現塊狀(zhuang)的層剝現象(xiang)，并且(qie)表面(mian)已(yi)經結出(chu)一定厚(hou)度的渣(zha)皮。A/B照(zhao)片都示出(chu)了(le)內(nei)襯原砌筑二級(ji)(ji)高(gao)(gao)鋁(lv)磚在(zai)頻繁啟(qi)停爐的(de)工況環境下(xia)發生(sheng)的(de)損毀，其(qi)可以總結為①物理性(xing)破(po)壞，在(zai)對于溫(wen)度(du)頻繁變(bian)(bian)化(hua)的(de)情況下(xia)，二級(ji)(ji)高(gao)(gao)鋁(lv)磚發生(sheng)了(le)不能抵抗急冷(leng)急熱(re)的(de)速變(bian)(bian)反應而(er)產生(sheng)斷面(mian)、掉塊(kuai)。②高(gao)(gao)溫(wen)下(xia)的(de)化(hua)學侵蝕反應，由于煤粉中含有大(da)量(liang)的(de)SiO2、AL2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Tio2、SO2等不同的氧化物，在高溫下二級高鋁磚與熔(rong)融煤灰中的CaO和SiO2反應生成C2AS—CAS2系低(di)熔點硅酸(suan)鹽(yan)所以煤粉對(dui)(dui)高(gao)鋁(lv)磚(zhuan)的(de)侵(qin)(qin)(qin)(qin)蝕(shi)(shi)滲(shen)透程度大，而留在(zai)(zai)高(gao)鋁(lv)磚(zhuan)表面上(shang)的(de)灰(hui)渣少且分散(san)，不(bu)同(tong)耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)料(liao)(liao)抗煤灰(hui)侵(qin)(qin)(qin)(qin)蝕(shi)(shi)性不(bu)同(tong)，這主要取決于耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)料(liao)(liao)的(de)組成與結(jie)構，其中，結(jie)構的(de)致密度尤其重(zhong)要。煤灰(hui)對(dui)(dui)耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)料(liao)(liao)的(de)侵(qin)(qin)(qin)(qin)蝕(shi)(shi)其實就是(shi)煤灰(hui)與耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)料(liao)(liao)中各(ge)礦物元素互(hu)相侵(qin)(qin)(qin)(qin)蝕(shi)(shi)與滲(shen)透的(de)結(jie)果，在(zai)(zai)侵(qin)(qin)(qin)(qin)蝕(shi)(shi)過程中還伴隨著各(ge)種化(hua)學反(fan)應來抑制或促進侵(qin)(qin)(qin)(qin)蝕(shi)(shi)。煤灰(hui)對(dui)(dui)耐(nai)火(huo)(huo)磚(zhuan)的(de)侵(qin)(qin)(qin)(qin)蝕(shi)(shi)作用由強到(dao)弱(ruo)依次(ci)為：對(dui)(dui)高(gao)鋁(lv)磚(zhuan)的(de)侵(qin)(qin)(qin)(qin)蝕(shi)(shi)最(zui)強，碳化(hua)硅和鎂鋁(lv)磚(zhuan)次(ci)之(zhi)，剛玉磚(zhuan)受到(dao)的(de)侵(qin)(qin)(qin)(qin)蝕(shi)(shi)作用最(zui)弱(ruo)。

就青(qing)海某能源科(ke)技有限(xian)公司烘干爐高鋁(lv)磚損毀(hui)我們著重從抗熱(re)震性(xing)方面來(lai)分(fen)(fen)析，耐火材料的熱(re)震損毀(hui)主要是由于材料內部使用時產生不規(gui)則分(fen)(fen)布(bu)的熱(re)應(ying)力，分(fen)(fen)析熱(re)應(ying)力產生來(lai)源(yuan)可以總結為(wei)：（1）耐火材(cai)料在加(jia)熱或者(zhe)冷(leng)卻過程(cheng)中其內產(chan)生一定的溫度梯度導致材(cai)料內部產(chan)生張(zhang)應(ying)(ying)力或拉應(ying)(ying)力：（2）耐(nai)火(huo)材(cai)(cai)料(liao)內部組成與纖(xian)維(wei)結構(gou)的(de)不均勻性(xing)導(dao)致不規則的(de)膨脹收(shou)縮產(chan)生的(de)應力(li)(li)(li)。因(yin)此，耐(nai)火(huo)材(cai)(cai)料(liao)抗(kang)熱震(zhen)的(de)是對耐(nai)火(huo)材(cai)(cai)料(liao)抵抗(kang)在熱震(zhen)過(guo)程中產(chan)生的(de)熱應力(li)(li)(li)對材(cai)(cai)料(liao)內部損毀能(neng)力(li)(li)(li)的(de)評價。

一：耐火材料在熱震損毀過程中(zhong)的裂紋(wen)擴展理(li)論

耐火(huo)材(cai)料在熱(re)震過程中的(de)損毀主要是(shi)由于其內(nei)部(bu)不規則分布的(de)熱(re)應力導(dao)致裂紋的(de)擴展繼(ji)而產生的(de)破(po)壞(huai)作用。材(cai)料內(nei)部(bu)的(de)熱(re)應力損毀可以歸結(jie)為兩大(da)類：（1）瞬時斷(duan)裂，（2）熱(re)(re)震(zhen)(zhen)損(sun)傷(shang)，即(ji)在(zai)(zai)急冷急熱(re)(re)循環作用下，材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)發(fa)生開裂(lie)(lie)、剝落(luo)、破(po)(po)碎，最終整體損(sun)壞。對(dui)(dui)于陶瓷、玻(bo)璃等(deng)結(jie)構(gou)(gou)和組成相(xiang)(xiang)對(dui)(dui)均勻的(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)來說裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)產生即(ji)意味著材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)破(po)(po)壞，熱(re)(re)應力(li)在(zai)(zai)其內部(bu)(bu)的(de)(de)(de)破(po)(po)壞可認為是(shi)(shi)瞬(shun)時(shi)斷裂(lie)(lie)。然而，耐火(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)由(you)于其內部(bu)(bu)組成結(jie)構(gou)(gou)復(fu)雜性，熱(re)(re)應力(li)在(zai)(zai)其內部(bu)(bu)引發(fa)的(de)(de)(de)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)擴(kuo)展(zhan)無法使(shi)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)達(da)到瞬(shun)時(shi)斷裂(lie)(lie)，裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)擴(kuo)展(zhan)在(zai)(zai)耐火(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)內部(bu)(bu)的(de)(de)(de)能(neng)耗(hao)主要發(fa)生在(zai)(zai)氣孔(kong)、物相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)界、晶界等(deng)等(deng)位置(zhi)的(de)(de)(de)擴(kuo)展(zhan)偏(pian)轉，即(ji)認為是(shi)(shi)熱(re)(re)應力(li)損(sun)傷(shang)。耐火(huo)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)在(zai)(zai)熱(re)(re)震(zhen)(zhen)過程(cheng)中不規(gui)則(ze)分布的(de)(de)(de)熱(re)(re)應力(li)影響材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)內部(bu)(bu)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)產生、擴(kuo)展(zhan)方式和擴(kuo)展(zhan)速度，繼(ji)而影響材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)性能(neng)與(yu)使(shi)用壽命(ming)。

二：提高耐火材料在熱震環(huan)境下的應變能(neng)力

耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)料以一種整體(ti)結構用(yong)(yong)于爐襯，在(zai)高(gao)(gao)溫環境(jing)中使用(yong)(yong)時需承受頻繁的(de)(de)(de)(de)熱沖擊(ji)，其(qi)(qi)抗(kang)(kang)熱沖擊(ji)的(de)(de)(de)(de)能(neng)力(li)直接(jie)影(ying)響其(qi)(qi)使用(yong)(yong)壽命(ming)。采取增韌(ren)增強的(de)(de)(de)(de)方法(fa)，設置(zhi)裂(lie)紋擴展(zhan)過程中附加能(neng)量損耗機制或者(zhe)增加裂(lie)紋擴展(zhan)勢壘，可(ke)以提高(gao)(gao)耐(nai)火(huo)(huo)材(cai)(cai)料斷裂(lie)能(neng)和斷裂(lie)韌(ren)性(xing)，從而改善(shan)材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)抗(kang)(kang)熱震(zhen)性(xing)能(neng)。一般地改善(shan)途(tu)徑(jing)有(you)熱膨脹系數失配、納米增韌(ren)、纖維晶須增強、原(yuan)位生(sheng)長(chang)自增強增韌(ren)、相變增韌(ren)等。隨(sui)著高(gao)(gao)溫裝置(zhi)爐襯使用(yong)(yong)工況(kuang)的(de)(de)(de)(de)日趨復雜和使用(yong)(yong)壽命(ming)的(de)(de)(de)(de)不斷提高(gao)(gao)，人們對高(gao)(gao)溫使用(yong)(yong)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)越來越高(gao)(gao)。除了要(yao)求(qiu)材(cai)(cai)料具備(bei)良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)火(huo)(huo)度外，更重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)是要(yao)求(qiu)材(cai)(cai)料具備(bei)優(you)秀的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫機械(xie)性(xing)能(neng)，尤其(qi)(qi)是良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)(de)抗(kang)(kang)熱震(zhen)性(xing)能(neng)。

由于(yu)抗熱震問(wen)題的復雜性，對熱震損毀的物理(li)本質(zhi)研究方面(mian)迄今仍未建立起較為(wei)完(wan)善的理(li)論。一方面(mian)，影響耐火材料抗熱震性能的因素多種多樣(yang)，而在目前大部分測試(shi)均偏(pian)重于(yu)某一項主導因素的(de)(de)評價(jia)，缺(que)少對其他因素的(de)(de)綜合評價(jia)；另一(yi)方(fang)面，目前多以添加第二(er)相來改善(shan)斷(duan)裂韌度和高溫性(xing)能(neng)，缺(que)乏(fa)材料組成自身熱(re)物理性(xing)質(zhi)、結構(gou)特征(zheng)因素、實際(ji)工作環境等方(fang)面對熱(re)震(zhen)穩(wen)定性(xing)能(neng)的(de)(de)認識和系統的(de)(de)理論分析。

三：烘干(gan)爐內(nei)襯耐火材(cai)料推薦(jian)

抗熱震(zhen)耐火澆(jiao)注料作為抗熱震(zhen)型耐(nai)火澆注料里的(de)(de)一(yi)種(zhong)，即有較低的(de)(de)使用(yong)成(cheng)本又(you)有中溫強度下的(de)(de)熱震(zhen)性能，材料選(xuan)用(yong)的(de)(de)耐火骨料(liao)和粉料(liao)分別用三(san)級(ji)和一級(ji)礬土(tu)熟料(liao)制成。為了提高基質性能，摻加了電(dian)熔棕剛玉粉，并摻加了活性SiO2超(chao)微粉和外加劑。用CA-70水泥作(zuo)促凝劑(ji)：同時(shi)摻(chan)加超(chao)微粉(fen)和(he)復(fu)合外加劑(ji)，澆注(zhu)料中加入一定量(liang)鋼纖(xian)維可提高(gao)抗應力(li)一應變能力(li)，提高(gao)韌性(xing)、熱震穩定性(xing)、抗開裂及(ji)抗剝(bo)落性(xing)。減小養(yang)護、干燥(zao)后及(ji)熱處(chu)理后的收縮，延長了的使用(yong)壽命。

抗熱震耐火澆注料(liao)中加入直徑(jing)Φ0.6mm，長30~40mm的耐熱鋼纖(xian)維1.5%。中溫強度明顯提高，在1000℃加熱3h后，其耐(nai)壓強(qiang)度比未(wei)加鋼纖維的(de)試樣提高67.7%，抗折強(qiang)度提高(gao)22.7%。由(you)于澆注料(liao)在低溫(wen)和高(gao)溫(wen)時以(yi)水硬產物及陶瓷結合取得(de)強(qiang)(qiang)度，在中(zhong)溫(wen)時由(you)于水化產物脫水已失去強(qiang)(qiang)度，而陶瓷結合此時還未形(xing)成，因此加入鋼纖維來提(ti)高(gao)中(zhong)溫(wen)強(qiang)(qiang)度是非常必要的(de)(de)。澆注料(liao)燒(shao)后線變化率(lv)測定結果表明，澆注料(liao)中(zhong)加入鋼纖維減(jian)少了其加熱后的(de)(de)殘余收(shou)縮。對澆注料(liao)進行熱震試驗，經31次循環后剝落僅為原試(shi)樣長度的0.87%~2.60%。

抗熱震耐火(huo)(huo)澆(jiao)注料的(de)(de)性能是優良的(de)(de)，特(te)別(bie)是在中低溫時，強度增(zeng)加顯著(zhu)，高溫時則有(you)所增(zeng)加，可能是耐火(huo)(huo)澆(jiao)注料本身的(de)(de)特(te)性 應當指出，抗(kang)熱(re)震耐火(huo)澆注料在中(zhong)低溫下檢(jian)驗的性能，如抗熱震性和(he)抗機(ji)械沖擊性等，均(jun)比未摻(chan)加(jia)鋼纖維的有明顯提高。但是(shi)，1400℃高溫抗折強度和抗渣(zha)性等，鋼纖維耐火(huo)澆注(zhu)料(liao)則不如未加鋼纖維的耐火(huo)澆注(zhu)料(liao)。

四：總結

烘(hong)干(gan)爐(lu)作為資源(yuan)深加工(gong)的(de)重(zhong)要設備，面對嚴苛的(de)工(gong)作環境，耐火(huo)材料應(ying)具備有一定的(de)抵(di)抗(kang)能力，其具有一定的(de)抗(kang)熱震(zhen)性是很有必要的(de)。但并非損毀完全是由熱震(zhen)原因造成的(de)，其化(hua)學(xue)侵蝕也不(bu)能忽(hu)視。此次就烘(hong)干(gan)爐(lu)耐火(huo)材料熱震(zhen)性做簡要分析如有不(bu)對望及時(shi)提出。