目前廣泛使用的陶瓷蜂窩蓄熱體多采用莫來石質,就理論上講,其耐火度和荷重軟化點都大于1400℃,完全能夠滿足加熱爐煙氣溫度小于1300℃的使用條件,但在實際應用中卻出現破裂或堵塞的現象。
萍鄉市意力科技有限公司綜合多個鋼廠加熱爐蜂窩體的使用情況,將其損壞原因歸納如下:
(1)蜂窩體材質
陶瓷蜂窩體材質的選用非常關鍵,應優先考慮耐急冷急熱性能好、比熱大、密度大的材料。蜂窩體的破裂,很大程度上是由于其材質的選取不合理。煙氣與空氣對陶瓷蜂窩體反復沖刷,導致陶瓷蜂窩體的溫度出現頻繁變化,這對其材質提出了更高的要求。工程中使用的蜂窩體材質耐急冷急熱性能往往不好,容易出現破損現象。
(2)使用環境
爐內的氧化鐵皮和材料本身的氧化鐵含量降低了蜂窩體的耐火度。蜂窩體的主要成分是Al2O3和SiO2。在還原性氣氛中,一些低鋁蓄熱體材料,只要吸收少量的氧化亞鐵,就會在低于1210℃的溫度下形成液相。而莫來石和剛玉的高鋁材料卻要到1380℃并吸收大量的氧化亞鐵之后,才會形成液相。
3)設計因素
蓄熱式加熱爐中,雙蓄熱占絕大多數。由于空氣和煤氣的噴嘴都很大,空氣、煤氣流股混合效果不理想,會導致不完全燃燒。當殘存的空氣和煤氣進入蜂窩體狹小的空間內混合,導致二次燃燒損壞蜂窩體。空氣(或煤氣)和煙氣在蓄熱室內的流動不均勻時,容易導致局部的溫度偏高或偏低,產生熱應力從而影響蜂窩體的使用壽命。
(4)蜂窩體結構
陶瓷蜂窩體的孔距及壁厚的選擇也很關鍵,能影響蜂窩體在吸熱和換熱過程中溫度場的變化和分布,進而影響其使用壽命。孔距太小,在安裝蜂窩體時容易錯位,氣體有效流通面積變小,阻力損失増大;孔距太大,氣體和蜂窩體的換熱不理想。因此,在一定的環境下,蜂窩體應有一個合適的結構與之相適應。
解決措施
萍鄉市意力科技有限公司通過對影響蓄熱體損壞的四大主要因素的分析,綜合實際使用情況,有針對性地提出解決措施。
(1)在陶瓷蜂窩體材料的選用上,不應一味追求含鋁量。含鋁量越高,耐火度越高,但抗熱震性卻越差。在同一蓄熱室內最好采用二種材料,由爐內方向至爐外方向依次采用剛玉、莫來石、堇青石質(或相近材質),達到抗熱震性和耐火度的最佳優化。
(2)在實際生產中,應嚴格控制空燃比,減小鋼坯的氧化燒損,控制氧化亞鐵的生成量,進而阻止氧化亞鐵被吸入蓄熱燒嘴內,造成蜂窩體的損壞。
(3)煤氣不完全燃燒,將在蓄熱體內進行二次燃燒,造成蜂窩體損壞。設計燒嘴時,應充分考慮兩噴口的角度、距離及兩股射流的動量比。同時控制空燃比,保證煤氣完全燃燒。這樣在蜂窩體內,就不存在二次燃燒的問題。
(4)陶瓷蜂窩體孔距及壁厚的選擇要合適。孔眼采用兩種形式,靠近爐膛部位第一層采用大孔厚壁結構,其余采用小孔薄壁結構。不能為了追求比表面極大,選用過于細小的孔眼結構,影響強度并且容易堵塞。每層蜂窩體之間留有部分間隙(弧面連接),使氣流通暢,避免灰塵堵塞。根據孔距與壁厚的大小選擇合適的換向時間。通過理論計算,參考多家鋼廠加熱爐的實際使用情況,小孔薄壁蓄熱體多采用空格為2.8?3mm,壁厚0.8?1mm,換向時間30?60s。較長的換向時間對換向閥等關鍵設備的使用壽命有利
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