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加熱爐蜂窩陶瓷蓄熱體破損原因分析與改進措施

發(fā)布時間:2021-04-01 22:04:24 人氣:

蓄熱體是蓄熱式燃燒系統(tǒng)中完成煙氣余熱回收利用的中間載體。在蓄熱式燃燒系統(tǒng)正常工作過程中,蓄熱體周期性地與高溫煙氣和常溫助燃空氣或煤氣接觸,通過蓄熱體的蓄熱與放熱,將高溫煙氣的熱量傳遞給常溫助燃空氣或煤氣,實現(xiàn)余熱的回收和助燃空氣或煤氣的高溫預熱,達到高效節(jié)能的目的。蜂窩陶瓷蓄熱體是目前所用蓄熱材料中結構較合理、換熱效率較高的一種蓄熱體,其優(yōu)點是蜂窩體體積小,換熱與節(jié)能效果好,便于實現(xiàn)自動化控制,配套設備簡單等,其中以正方形格孔結構蓄熱體應用為廣泛。但在實際生產(chǎn)中卻普遍存在蓄熱體格孔積灰堵塞、格孔熔融變形、通孔開裂破碎等問題,導致蓄熱體使用壽命較短,嚴重地影響了蜂窩蓄熱體的綜合使用性能和蓄熱式燃燒的節(jié)能效果。為此,本文中系統(tǒng)分析了蜂窩蓄熱體的破損形式與破損原因,并提出了延長蜂窩蓄熱體使用壽命的具體措施.

1蜂窩陶瓷蓄熱體破損形式
根據(jù)武鋼條材總廠大型分廠蓄熱式加熱爐的現(xiàn)場調(diào)研和國內(nèi)相關資料的報道,蜂窩陶瓷蓄熱體破損形式主要有格孔積灰堵塞、熔融變形與通孔破裂等,如圖1所示。
蓄熱體的幾種損毀形式
2蜂窩蓄熱體破損原因分析
2.1蓄熱體格孔積灰堵塞原因分析,蓄端面和孔壁中的積灰與蓄熱體材料緊密結合在一些,已部分發(fā)生了反應。通過對其端面積灰格孔的描纖區(qū)成分分析(見圖2)可知,積灰中存在大雜
的氧化物。分析認為,加熱爐爐氣中不可避免地會含有一定量的鐵氧化物顆粒和大量粉塵,在正常的生產(chǎn)工藝條件下,鐵氧化物顆粒隨煙氣流動粘在附到蓄熱體端面與孔壁上,氧化亞鐵熔化或者蓄熱體材料與鐵氧化物反應形成低熔點物質(zhì),會蓄熱體端面與孔壁的粉塵粘附能力,一段時間后,就造成了蜂窩蓄熱體通孔被粉塵和軟溶物質(zhì)堵死,進而影響了氣體的順利流通和熱交換過程,導致爐壓升高,影響加熱爐的生產(chǎn)順行。

蓄熱體熔磨融變形原因分析
目前國內(nèi)使用的蜂窩蓄熱體主要制作材料有堇青石、莫來石、剛玉、莫來石等,這些材料的耐火度均大于1400t,高于正常情況下煙氣的溫度,應該不存在材料耐火度不夠的問題。但加熱爐高溫煙氣中含有一定量的鐵氧化物,根據(jù)相關資料報道,鋁硅系陶瓷材料在高溫下易與鐵的氧化物發(fā)生反應形成低熔點物質(zhì),導致蓄熱體在高溫段出現(xiàn)熔融軟化變形.

此外,蓄熱式燒嘴空氣、煤氣噴口通道面積大,爐內(nèi)燃燒區(qū)高溫輻射通過燃燒器空、煤氣噴口對蓄熱體輻射加熱,提高了高溫段蓄熱體的工作溫度;同時,蓄熱式加熱爐爐壓波動較大,且一般保持正壓運行,容易出現(xiàn)不完全燃燒的廢氣進人蓄熱體內(nèi)二次燃燒的現(xiàn)象,進一步惡化了高溫段蓄熱體的工作條件,造成短時間內(nèi)高溫段蓄熱體的實際工作溫度高于材質(zhì)的耐火度而導致蓄熱體溶融變形。另外,蓄熱體材質(zhì)的荷重軟化溫度過低,在重力作用下,蓄熱體在高溫段也會出現(xiàn)高溫變形,甚至塌陷。

2.3蓄熱體通孔破裂原因分析
目前國內(nèi)使用的蜂窩蓄熱體壁厚一般在1mm左右,抗機械沖擊和熱沖擊的能力都較弱。高溫條件下長時間、頻繁的熱沖擊對蓄熱體微觀組織結構將產(chǎn)生影響,造成蓄熱體抗熱震性下降,導致蓄熱體產(chǎn)生熱震裂紋;在蓄熱箱內(nèi)的單塊蓄熱體沿氣流方向存在溫度差,會產(chǎn)生溫差熱應力,在材料抗熱震性欠佳的條件下,溫差熱應力將使蓄熱體產(chǎn)生裂紋,甚至破碎;常用蜂窩蓄熱體的格孔夾角處易引起應力集中,導致格孔應力破損。因此,熱震應力、溫差熱應力和結構應力是蓄熱體使用中易產(chǎn)生通孔破裂的主要原因。

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