Огнеупоры

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

@Кольчугин,

Не содержаться в чистом виде, исключительно в виде соединений...С углем вроде расписывали в зависимости от температуры - окисление до СО или СО2. Если относительно золы, то в силу большого содеожания кальция и малого щелочей, зола представляет собой материнскую породу, карбонат кальция и при высокой температуре соединения анортит или геленит. Ну и еще специфичные примеси от золы от хим состава самого угля.

 

Вы правы, Андрей, оказывается содержаться в виде солей...

 

Вот что удалось "нарыть по этому поводу:
На примере солей кальция в биоотходах - СаСО3 - Карбонат кальция, Са (ОН) 2 - Гидроксид кальция, СаОСl
В растении кальций находится в виде фосфатов, сульфатов, карбонатов, в форме солей пектиновой и щавелевой кислот. Практически до 65 % кальция в растениях можно извлечь водой. Остальное – обработкой слабой уксусной и соляной кислотами. Больше всего кальция содержится в стареющих клетках...
1) Разложение нерастворимых карбонатов при нагревании CaCO3 t˚C→ CaO+ CO2↑
2) Ca (OH) 2 + CO2 → CaCO3 ↓+ H2O
3) При повышенной температуре СО2 может проявлять окислительные свойства – окисляет металлы - СO2 + Me = MexOy + C, вот только ни кальций, ни магний, ни калий, ни железо в чистом виде в растительных остатках не содержаться...

И с остальными солями металлов та же картина... Ни в среде кислорода, ни в среде углекислого газа никаких энергетически значимых реакций с солями металлов (ЗОЛОЙ) не происходит...
Так что, Павел, не выгорает зола... В реакции вступает, но к выгоранию золы те реакции отношения не имеют...
При горении реакции будут протекать или в виде оксидов, или карбонатов. Они в свою очередь будут взаимодействовать с материалом футеровки. Щелочные оксиды CaO, MgO, Na2O в виде Na2CO3 и K2O в том же виде, будут разрушать шамот с образованием стекол соответствующим по составу полевым шпатам и плагиоклазам. В дальнейшем стекла могут кристаллизоваться при длительном нагреве ниже температуры плавления.
NaAlSi3O8 – CaAl2Si2O8 (непрерывный ряд твердых растворов - под общим названием плагиоклазы). Будут образовываться при большом содержании в золе натрия. При большем количестве калия будут образовываться калиевый полевые шпаты KAlSi3O8. В общем стекла будут попадать в область К[AlSi3O8] — Na[AlSi3O8] — Са[Al2Si2O8], если температуры будут превышать температуру разложения или плавления карбонатов. Оксид магния будет образовывать соединение монтичеллит CaMg[SiO4] и кордиерит (Mg,Fe) 2Al4Si5O18. В эти же минералы будет вовлекаться и железо... Это раекции золы при растительном топливе...
С высокоуглеродистым топливом в силу большого содержания кальция и малого щелочей в золе, зола представляет собой материнскую породу и карбоната кальция и при высокой температуре образуются соединения анортит (химическая формула чистого анортита: CaAl2Si2O8, где CaO — 20,1 %, Al2O3−36, 7 %, SiO2 — 43,2 %. Бесцветный или белый, серый, иногда желтоватый, красноватый. Блеск стеклянный, излом неровный. Прозрачный до полупрозрачного. Твёрдость 6 — 6,5. Плотность 2,76 г/см³)
или геленит (Са2Al2SiO7)...

ТЕХНОЛОГИЯ ОГНЕУПОРОВ
ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ
Под химической стойкостью понимают способность огнеупоров не разрушаться в результате различных химических реакций — коррозии. Коррозия заключается в растворении огнеупоров, т. е. в переходе его из твердого состояние в жидкое. Примерно 2/3 огнеупоров разрушаются химическим путем. Взаимодействие огнеупоров со шлаками, пылью, газами, расплавами металлов и другими веществами (такие вещества называют собирательным термином — корродиенты.) протекает различно.
Наиболее распространенный механизм заключается в следующем. Контактирующий с огнеупорной футеровкой шлак вступает в химическое взаимодействие (коррозия), в результате которого образуется расплав шлака и огнеупора. Этот расплав проникает в футеровку или может образовать на рабочей поверхности огнеупора тонкий контактный слой. Контактный слой смывается или стекает. Расплав (смываясь или стекая, в некоторых случаях вымывает, захватывает с собой с поверхности крупные зерна огнеупоров, не успевшие раствориться в шлаке. Этот последний процесс, сопутствующий коррозии, называют эрозией. Причинами образования контактного слоя или проникновения расплава в огнеупор являются миграция компонентов шлака в огнеупор капиллярным н диффузионным способами, а также физико-химические процессы, происходящие в самом огнеупоре под влиянием высокой температуры н градиента температуры.
Шлак, проникший в огнеупор, увеличивает содержание жидкой фазы н также вступает в химическую реакцию с огнеупором. При взаимодействии огнеупора со шлаком бывают два крайних случая:
А) когда скорость оплавления (растворения) огнеупора в шлаке в контактном слое высокая, а скорость диффузии из контактного слоя в шлак небольшая. В этом случае на поверхности футеровки в контактном слое образуется насыщенный раствор огнеупора в шлаке, и дальнейшее растворение огнеупора прекращается. Разрушение огнеупора в этом случае лимитирует механизм смывания контактного слоя н кинетику диффузии в расплавах;
Б) когда скорость диффузии продукта взаимодействия шлака с огнеупором в шлак велика, а скорость растворения огнеупора в шлаке невелика. В этом случае шлак проникает в огнеупор. Разрушение огнеупора лимитируется кинетикой пропитки н скоростью реакций растворения.
Думаю, что в правильно работающей горелке решающее значение имеет вариант А, когда создается промежуточный слой, который прекращает дальнейшую диффузию и растворение шамотного камня... И здесь огромную роль играет высокая температура, которая при превышении пороговых значений (каких? без приборных показаний сказать сложно) начинает выносить в виде аэрозоли расплав защитного слоя, а так как природная (по Валериному) футеровка является хорошим теплоизолятором, а шамот с ростом температуры довольно сильно увеличивает свою теплопроводность, то с утоньшением слоя расплава тепло начинает уходить сквозь стенки шамота и температура в камере сгорания начинает падать... Ну а с падением температуры уменьшается вынос расплава "природной футеровки", что ведет к увеличению её толщины и соответственно в связи с увеличением теплового сопротивления стенки к росту температуры в камере сгорания...
То есть имеем природный саморегулирующий фактор...

 

@Кольчугин, Разрушение огнеупора в нашем конкретном случае заключается в разности КТР пропитанного стеклом кирпича и его материнской основы. При циклическом нагреве пропитанный стеклом слой будет растрескиваться и осыпаться. Валера заметил, что красный кирпич показал большую стойкость - это по причине нежелания взаимодействовать красного железа Fe2O3 со стеклом. Отсюда были сделаны выводы о сильно окислительной атмосфере в горячей зоне (большая альфа) и невысокой температуре до 1300 (с очень большой натяжкой, скорее не выше 1100) градусов, иначе стекло было бы окрашенным. Сопоставляя эти данные с Валериными объяснялками я делала свои выводы относительно недостоверности его информации.
П С Вот теперь Геннадий вы сами понемногу доходите до этих нюансов, на основе которых я делал свои заключения о ГВТТ в Валериной и вашей интерпретации. Вот и сейчас по поводу саморегулирования толщины слоя гарнисажа ваши выводы притянуты за уши, ну скорее Валерины. Т е выводы относительно саморегуляции не верны.
Более правильные выглядели бы таким образом: Внешний слой гарнисажа обогащается щелочными компонентами золы, что приводит к сильному понижению температуры плавления. И в какой то момент времени часть жидкости просто либо сдувается, либо выносится частичками золы, либо уходит на дальнейшую пропитку огнеупора. Такое утверждение тоже не есть пояснение процесса, но оно более обосновано с химической и физической точки зрения.

 

Андей, а как же тогда об'яснить высокую долговечность футеровки ГВТТ?
Причем не только у Валеры... Но и еще у не менее 20 человек?
Получается что образующийся граничный слой расплава все-таки прерывает и диффузию и капилярку...
Как раз гипотеза о саморегуляции и об'ясняет упоство Валеры в категорическом неприятии утепления тела горелки снаружи... И это при том, что стоит она у него на улице, и атмосферу греет будь здоров!
По поводу температуры, Вы, Андрей не правы... У всех кто сделал горелку прут 14 арматуры раскаляется добела за пять минут. А это как раз и соответствует 1350-1400×С...
Может и нет саморегуляций (это моя гипотеза) и правы Вы с версией о повышении температуры плавления... Только проверить это можно изготовив и утеплив горелку, ну или дождавшись пока это сделает кто-то...

 

@Кольчугин, 1200 тоже будет добела. 1300 красный кирпич уплывет, 1400 такая же судьба постигнет и шамот. Почитайте о свойствах фарфора. Именно такая минеральная фаза будет образовываться при разрушении шамотного огнеупора.

 

Андрей, Вы не учитываете аэродинамические факторы внутри камеры сгорания, а именно втягивание в струю воздуха раскаленных ПГ (монооксид углерода с синтез-газом для краткости тоже обзову ПГ-ми) и в попадание в области разряжения (они образуются у стенок камеры сгорания) генераторного и пиролизного газов, только попавших в камеру сгорания из слоя восстановления (отдавшие свою энергию, т. е. охлажденные)... Андрей мы оба правы (отношении температур), потому что в КС горелки в разных зонах и температура тоже разная... Самая высокая в хвосте пламени перед слоем кокса и самая низкая в зоне выхода струи воздуха из сопла патрубка... Валера говорит о температуре у боковых стенок в 1000-1100 градусов и перед слоем кокса в 1300-1350 на сухом топливе и 1450-1500 (на влажном)... А 1500-1650 после каталитической камеры дожига (дает прибавку в 200 градусов)...

 

@Кольчугин, Монооксид углерода быстро переведет красное железо в зеленое. Однако такого явления не наблюдается. Выводы? Я про избыточную альфу уже написал...

 

Избыточная альфа компенсируется механизмом газификации: С+СО2=2СО-Q... К тому же самый большой поток, а они разделены на три, скользит по своду, являясь воздушным затвором и выходит в сопло, смешавшись с ПГ, дает факел, греющий теплообменник... А два других потока работают на раскал камеры сгорания, производство ПГ и газификацию углерода (средний, поток с наибольшей скоростью) и очистку пода от золы, заодно выжигая весь низ...
Нельзя в этой горелке сильно дуть... Кислород двух потоков должен выгореть весь до подхода к слою кокса... Кто дует сильнее у того камеру сгорания заливает расплавами золы... Потому что слой кокса должен не гореть, а газифицироваться... Кто пытался сжигать кокс потерпели фиаско... В том числе и Игорь (Таймень)... Он пытался ее сделать, но видать Валера хорошо молился, чтобы у него не получилось... Шучу...

 

@Кольчугин, Пока все еще вижу противоречие между газификацией кокса, малым содержанием кислорода, температурой и краснотой кирпича футеровки. Если кирпич стоит и он красный, то какой то, как минимум один пункт не соответствует действительности. Это как сделать быстро, качественно и недорого. Только вероятность последнего изречения на порядок выше, чем заявленные параметры ГВТТ в перечисленных выше пунктах.
Насчет гарнисажа на футеровке, это один из способов защиты футеровки в металлургии. И действительно, охлаждение огнеупора улучшает его стойкость, за счет ограничения проникновения расплава в глубину кирпича. Но остается проблема термостойкости, о которой я уже писал. Т е циклические протопки будут активно разрушать футеровку. Но при непрерывной кампании защита будет вполне надежной.

 

Красный кирпич родился методом проб и ошибок... Вначале был шамот но он в этом месте в районе коксовой зоны прогреваться не хотел (теплопрозрачность шамота)... Красный в этом плане менее прозрачен и выступает аккумулятором тепла... Тепло необходимо для кондуктивного нагрева соседних кирпичей пиролизного отсека... Держится красный кирпич благодаря поглощению тепла от термохимии, зоне разряжения и гарнисажу ("природной футеровке")... Убрав любой из компонентов, получим пластилин с того красного кирпича... Павел Лобанов (msattey) нарушив пропорции получил расплавление кирпича... А поставив шамотные кирпичи, имеет заливание золой за час работы...
Валера тоже не сразу добился правильной геометрии и к подобной подаче воздуха тоже не сразу пришел...
Сначала было так, и фиаско:

 

@Кольчугин, Чего то совсем сумбурно... Красный кирпич отличается от шамотного повышенным содержанием железа и пониженным содержанием алюминия. Также красный кирпич скорее всего более пористый. Никакой теплопрозрачности шамота в природе не существует. Поставьте ШЛ, вместо ША и будет тоже счастье.

Про гарнисаж понятно, а вот все остальное исключительно богатое воображение...

 

Приведу авторский текст без пояснялок: "Горелка делалась под внутренний диаметр шнека. Диаметр трубы= 120мм, вот и внутренняя ширина камеры- получилась= 130мм. Когда выложили кирпичи- то под них и подогнали расчеты геометрии самой горелки. За пол дня- свояли почти две горелки. Я был уверен в успехе на все 150%. Уверенность была не от теоретических расчетов и предположений, от практических экспериментов. Перед этим. я выложил геометрию той горелки из красного кирпича, обмазал щели глиной. И на одном примитивном, боковом обдуве, используя слабенькую "дуйку" клаптиком газетки и одной спичкой- разжег ту горелку. Да так, что через 5 минут- она гудела как бешеная. Я тогда получил массу ожегов на руках. Из сопла перло что то страшное и раскаленное. Я тогда воткнул в сопло арматурину и через 8 минут она стала красной. Воткнул полосу металл из пятерки- та тоже быстро покраснела. Все гудело и стабильно выдавало плазму жара с той горелке.
Но когда я повторили ту геометрию горелки из шамота, обшили металлическим кожухом, просыпали песком (в общем- "вылезали" ту горелку) и стали запускать, а в ответ- тишина. Не хотела она "Заводиться". Часа три я с танцами с бубном кружил возле того Пепелаца. Сжег литра полтора бензина, литра три олифы, килограмм пять - гущи с под масляных фильтров, полугодовую подшивку газет- а горелка "ржала"на до мной и горела в обычным, поверхностным горением (как в горелке- трубе). Я тогда от того идиотизма...:down: в общем пошел пиво с таранью употреблять (что бы мозги до купы собрать). Пока собирал- шамот раскалился и когда я в сопло выбросил остатки таранки- она в ответ на такое жертвоприношение- тут же выдало жар интенсивного пиролиза...
Как говорится- "Без сто грамм- не разобраться"d- вот когда я успокоился, я понял -что проблема в шамоте (попробуй 15кг камня раскалить жменькой пеллет?). И уже в следующий раз- я весь шамот поменял на красный кирпич. Все проблемы тут же отпали, сами по себе.
И последующие три года эксплуатации той горелки, издевательств над ней- привели к сегодняшнему результату. Это сегодня я ей управляю. а не она - мной. Это сегодня я вроде все понял по топке высокой температуры и вроде всему- нашел объяснение..."
Керамический кирпич. Производится из высококачественной красной глины, составляющей около 85-95% его состава, а также других компонентов. Такой кирпич изготавливают путем формовки, сушки и обжига, при температуре около 1000 градусов Цельсия. Теплопроводность керамического кирпича различной плотности составляет величину 0,4…0,9 Вт/(м·град)

 

ШЛ для теплоизоляции, а задача красного кирпича вобрать в себя как можно больше тепла и передать его кирпичам пиролизного отсека... ША или ШБ могут передать, только они прогреваются гораздо медленнее обычного строительного (красного) кирпича...
Валера пробовал по разному (я приводил его рассказ), а потом пытался найти объяснение... Зачастую неправильное (сказочное), но тем не менее ЭТО РАБОТАЕТ...

 

Какие сказки..?,
теплопроводность красного кирпича в два раза меньше, пирометрический коэффициент выше вот и весь секрет, уложил бы фетр за шамотом было бы гораздо круче)