玻璃熔窑余热利用设备内耐火砖的选用

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余热利用设备(以蓄热室为代表)的耐火砖有格子体、炉条碹、蓄热室顶、侧墙和中间隔墙。蓄热室砖体的温度随时间而变。温度波动的幅度以蓄热室格子体底层较大(300〜500℃)。格子体顶层较小(150〜300℃)。砖体最高承受温度：格子体顶层约1350℃，格子体底层约600℃。

蓄热室

蓄热室内耐火砖接触的气体有空气、发生炉煤气、天然气和烟气。烟气内含固体料粉(如碱粉、硼砂、铅尘)、配合料分解产物(如各种盐类、氯化物、氟化物的分解产物)、煤炭微粒、燃料燃烧产物(有SO2、V2O5等腐蚀性气体)等。按气氛性质论有氧化性的和还原性的。如果蓄热室用“反烧”操作时，砖体还会直接接触高温火焰。

在上述蓄热室工作条件下，砖体受到三个作用：热作用、化学作用和机械作用。热作用为高温灼烧和热冲击，使砖体烧熔、软化和产生热应力，导致砖体开裂。化学作用为上述固体粉粒和气体的侵蚀以及不同性质的格子砖相互间的接触反应，这些将导致砖体熔融成液相，晶体长大，晶型转变，结构开裂疏松，甚至剥落，在温度变化与气氛变化下化学作用会加剧。机械作用为机械负荷，据估算，一个蓄热室格子体的总重有40〜50t，格子体底层的单位负荷有8〜10t/m2，随着电熔、锆质、碱性、高密度材料的扩大使用，负荷值将更增加，在一定温度下的沉重的负荷会使砖体变形、崩裂甚至坍塌。

由于蓄热室高度上的温度不同以及由温度引起的工作条件的不同，在蓄热室不同高度上除上述三个共同的作用外，还各具独自的使用特性。通常，大体上分成格子体上部(1100〜1300℃)，格子体中部(80〜1100℃),格子体下部(50〜800℃)和3条碹几个部分来对待。

格子体

格子体上部的使用特性为：高温灼烧，固体料粉的侵蚀，S02、V2O5等气体的侵蚀(形成钙矾酸盐等)和晶体长大(如方镁石、尖晶石重结晶)等。能使格子砖熔融、烧流或胀裂。

格子体中部的使用特性为：碱、硼、氟等挥发分凝固并沉积在砖孔内，沉积物如(Na2SO4、NaF等)强烈侵蚀格子砖，并随温度波动，反复进行凝固与熔融(如芒硝的反复固化与液化)，它会使格子砖内部组织疏松，导致龟裂或崩裂。

常见的有：碱性料粉与铝硅质砖生成霞石相(反应式为：3Al2O3·2SiO2+Na2O→Na2O·Al2O3·2SiO2[霞石]+2Al2O3，Al2O3+2SiO2+Na2O→Na2O·Al2O3·2SiO2[霞石]，霞石相生成温度在730℃以上)，体积增大，使砖开裂或剥片。在950〜1150℃间V2O5起催化作用，使SO2氧化成SO3，与方镁石(MgO)反应生成MgSO4引起砖膨胀、破裂、剥落。砖内所含Fe2O3在气氛性质变化时会发生变价，使砖开裂、强度降低。此外，还需适当注意高温下的机械负荷，因现用的上部格子砖的体积密度较大。

格子体下部的使用特性为：助燃空气刚进入、温度波动大，承担几乎全部格子砖的重量、机械负荷大、会使格子砖开裂、变形。此外，也会有各种盐类(如碳酸盐、硫酸盐)和化合物(如氟、硼化合物)的冷凝物沉积、堵塞格孔。也会生成霞石，造成剥片。

炉条碹的使用特性与格子体下部基本相同，也是温度波动大和机械负荷大。

蓄热室上部

蓄热室上部空间的顶和墙的使用特性与格子体上部基本相同。还需注意回火的冲刷，尤其是对蓄热室顶。

蓄热室墙的使用特性与处在同一水平面的格子体相同。中间隔墙，尤其是空气、煤气蓄热室间的中间隔墙很重要，其使用条件亦较沉重。

根据使用特性来选择材质。由以上分析可知。蓄热室的选材可归结为格子砖的选材。对格子砖材质总的要求是：耐高温，耐侵蚀，抗热震，热容量大，热导率大。上、中、下部位的格子砖按不同的使用特性分别选材。以往，格子砖的选材是上、中部用高铝砖，中、下部用黏土砖。高铝砖能耐高温，耐蚀性与抗热震性一般。主要缺点是易与碱粉生成霞石相，造成胀裂、剥片。采用防剥落高铝砖会好些。黏土砖价廉、抗热震性较好，但不耐高温、不耐侵蚀、易烧熔，也会生成霞石相。高铝砖和黏土砖的使用寿命都不长(不会超过两年)。

格子砖选材

一为碱性材质系列。该系列为日本所推崇。为简单、实用起见，目前大多用上、中、下部三段式(所谓三段，即用三种不同的材质)。三段式的材质如下所述。上部(约占整个格子体高度的15%〜20%)，含MgO：95%〜98%的高纯镁砖或电熔再结合尖晶石砖。这些材质耐侵蚀、抗渗透性好、抗热震性和抗高温蠕变性能较强，可连续使用4〜5年以上。中部(约占整个格子体高度的30%〜35%)，含MgO：90%以上的镁砖或者是镁铝砖和镁橄橄石砖。这些材质抗碱性凝固物以及SO2、V2O5的侵蚀能力较强。但使用寿命尚不能与上部材质相匹配，如液化的芒硝进入砖孔、反复膨胀、会使镁砖崩裂。下部(约占整个格子体高度的40%〜45%)，低气孔优质黏土砖。其抗高温蠕变能力强，抗热震性好。为防止碱性材质与黏土砖之间产生接触反应，可以在中、下部之间设置过渡层(约占整个格子体高度的5%〜10%)，常用抗剥落高铝砖作过渡材质。

另一为锆质系列。该系列为法国所推崇。国内轻工系统的池窑采用的较多。法国西普公司(SEPR)20世纪70年代末推出整个格子体都用同样的十字形电熔锆刚玉格子砖(ER-1681)。形成一个个竖井似的格孔，砖表面光滑、无气孔，不会挂粉尘、不会吸收冷凝气体、无堵塞可能。砖厚减薄为40mm、甚至达30mm，可以节能15%左右。砖的形状在不断地改进，如改成瓦楞状，可以提高换热效果和稳定性。这种材质各方面性能都较理想，使用寿命可达两个窑期(7年以上)。不足之处是价格高昂，但可由其优良性能来弥补。还要注意的是它含有17%〜21%的玻璃相，能在1380〜1410℃间析出。鉴于电熔材料一次投资过大，国内改用了烧结锆刚玉筒形格子砖。筒形砖是在十字形转之后推出的，与十字形砖相比，它不需配套砖形、堆砌方便、稳固性好、其他性能并不逊于十字形砖，故得到迅速推广。使用方法也分上、中、下三部分(每部分高度基本上与碱性材质相同)上部用含ZrO2：33%的烧结锆刚玉砖，中部用含ZrO2：18%左右的烧结锆刚玉砖(通称半锆质砖)，下部仍用低气孔优质黏土砖。烧结AZS砖只要烧结好，达到要求的矿物组成(尤其是斜锆石相)，它的使用效果是较理想的。横焰池窑有多对蓄热室，各对蓄热室的温度和侵蚀情况不同，可分别选材、不必强求一致。