在硫磺反應(yīng)爐內(nèi)，H2S燃燒爐工作溫度較高，是設(shè)計(jì)溫度最高的單體設(shè)備之一。在其設(shè)計(jì)中，為了提高硫磺的回收率，普遍采用對(duì)原料氣及空氣進(jìn)行預(yù)熱的辦法來(lái)提高爐膛溫度。目前，反應(yīng)爐的操作溫度從1050℃提高至1450℃，再加上烷類(lèi)氣體的助燃，爐膛溫度還有可能達(dá)到1600 ℃。所以對(duì)爐內(nèi)所砌筑的耐火材料是很大的挑戰(zhàn)。
硫磺的制作目前普遍采用克勞斯工藝，從含有H2S的酸性氣體中回收硫磺，這種生產(chǎn)工藝常見(jiàn)于煤氣化或石油化工行業(yè)，因?yàn)檫@類(lèi)行業(yè)的生產(chǎn)中H2S是主要的副產(chǎn)物，其工藝原理是將硫磺回收裝置采用部分燃燒法，即將全部酸性氣引入燃燒爐，按烴類(lèi)完全燃燒和1/3H2S完全燃燒生成SO2進(jìn)行配風(fēng)。對(duì)H2S來(lái)說(shuō)，反應(yīng)結(jié)果爐內(nèi)約有65％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的H2S轉(zhuǎn)化為Ｓ蒸氣，其余35%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的H2S中1/3燃燒成SO2，2/３保持不變，其中反應(yīng)生成65%的Ｓ蒸氣經(jīng)廢熱鍋爐進(jìn)行冷凝捕集，而爐內(nèi)反應(yīng)剩余H2S和SO2則在轉(zhuǎn)化器內(nèi)催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)一步生成Ｓ。
H2S反應(yīng)爐結(jié)構(gòu)如下圖。為了反應(yīng)均勻，防止沖擊廢熱鍋爐熱端，在爐中間砌一花墻。爐內(nèi)主要介質(zhì)為H2S＋SO2＋含Ｓ蒸氣的高溫過(guò)程氣，操作壓力不大于0.05MPa，操作溫度不大 于1450℃。耐火材料砌筑，厚度400mm。
一：耐火材料砌筑選材難點(diǎn)
（１）爐膛溫度高。工作溫度為1100~1450℃，是工作溫度較高的爐子，且在偶爾工況下，爐膛溫度有可能達(dá)到1600℃或更高。
（２）爐膛內(nèi)存在著H2O以及H2S、SO3、SO2及Ｓ蒸氣等多種腐蝕性組分，H2S具有還原性質(zhì)，由此對(duì)爐襯材料中某些雜質(zhì)性成分有嚴(yán)格的限制要求。
（３）酸性氣燃燒爐，爐內(nèi)部沒(méi)有取熱面，燃燒情況下任何大的波動(dòng)對(duì)爐襯而言都意味著是一次熱沖擊，為此要求爐襯具有良好的抗熱振性。
（４）燃燒爐對(duì)壁溫要求嚴(yán)格，要求爐襯材料的導(dǎo)熱性能良好。
二：國(guó)內(nèi)主流的幾種耐火材料選用
2.1剛玉質(zhì)澆注料材質(zhì)
最早，國(guó)內(nèi)外硫磺回收裝置酸性氣反應(yīng)爐襯里材料普遍采用的是剛玉質(zhì)澆注料襯里，其原因是剛玉質(zhì)澆注料襯里不但耐火溫度較高，而且耐磨性能也較好。但由于其抗熱振性能較差，短周期內(nèi)便有可能出現(xiàn)剝落、脫落等問(wèn)題，隨著時(shí)間逐漸被淘汰。
2.2高鋁磚＋剛玉磚材質(zhì)
原酸性氣燃燒爐的襯里材料為高鋁磚＋剛玉磚材質(zhì)。其磚縫為最薄弱的環(huán)節(jié)之一，由于磚縫損壞而導(dǎo)致砌體整體變形、倒塌時(shí)有發(fā)生。另一方面，高鋁磚、剛玉磚加工制造難度大，難于適合一些異形部位，且成本也較高。
2.3鋼纖維澆注料材質(zhì)
鋼纖維澆注料在催化兩器等場(chǎng)合中由于具有較好的耐火性取得了良好的效果。但在酸性氣燃燒爐場(chǎng)合下，此材質(zhì)容易出現(xiàn)結(jié)塊、深度裂紋等問(wèn)題。
2.4澆注料與搗打料組合材質(zhì)
澆注料與搗打料相結(jié)合是一種非常好的耐高溫襯里，搗打料成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為85%AL2O3+15%SiO2，具有以下顯著特點(diǎn)：①耐高溫（可達(dá)1800℃）且強(qiáng)度高。②爐壁支撐為吊掛式，不易變形，不易脫落。③保溫層為澆注施工，工作層是搗打施工，可制成任何形狀（特別是在特殊形狀），施工方便，且其組合結(jié)構(gòu)致密堅(jiān)實(shí)，墻壁無(wú)縫隙。④襯里由錨固件支撐時(shí)，爐壁可經(jīng)受住剝落和突出，維修方便。⑤襯里材料具有較好抗剝落性，也不會(huì)嵌異物。⑥烘爐時(shí)間短，施工快且經(jīng)濟(jì)。
