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目前廣泛使用的陶瓷蜂窩蓄熱體多采用莫來(lái)石質(zhì),就理論上講,其耐火度和荷重軟化點(diǎn)都大于1400℃,完全能夠滿(mǎn)足加熱爐煙氣溫度小于1300℃的使用條件,但在實(shí)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(gè)鋼廠(chǎng)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(zhì)
陶瓷蜂窩體材質(zhì)的選用非常關(guān)鍵,應優(yōu)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(zhì)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(zhì)提出了更高的要求。工程中使用的蜂窩體材質(zhì)耐急冷急熱性能往往不好,容易出現破損現象。
(2)使用環(huán)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(huì )在低于1210℃的溫度下形成液相。而莫來(lái)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(huì )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(huì )導致不完全燃燒。當殘存的空氣和煤氣進(jìn)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(dòng)不均勻時(shí),容易導致局部的溫度偏高或偏低,產(chǎn)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(guān)鍵,能影響蜂窩體在吸熱和換熱過(guò)程中溫度場(chǎng)的變化和分布,進(jìn)而影響其使用壽命。孔距太小,在安裝蜂窩體時(shí)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(huán)境下,蜂窩體應有一個(gè)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(guò)對影響蓄熱體損壞的四大主要因素的分析,綜合實(shí)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(lái)石、堇青石質(zhì)(或相近材質(zhì)),達到抗熱震性和耐火度的最佳優(yōu)化。
(2)在實(shí)際生產(chǎn)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(jìn)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(jìn)行二次燃燒,造成蜂窩體損壞。設計燒嘴時(shí),應充分考慮兩噴口的角度、距離及兩股射流的動(dòng)量比。同時(shí)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(wèn)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(guò)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(shí)間。通過(guò)理論計算,參考多家鋼廠(chǎng)加熱爐的實(shí)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(shí)間30?60s。較長(cháng)的換向時(shí)間對換向閥等關(guān)鍵設備的使用壽命有利
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