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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

發布時間:2021-04-01 22:04:24 人氣:

蓄熱體是蓄熱式燃燒系統中完成煙氣余熱回收利用的中間載體。在蓄熱式燃燒系統正常工作過程中,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,實現余熱的回收和助燃空氣或煤氣的高溫預熱,達到高效節能的目的。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,其優點是蜂窩體體積小,換熱與節能效果好,便于實現自動化控制,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能效果。為此,本文中系統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
根據武鋼條材總廠大型分廠蓄熱式加熱爐的現場調研和國內相關資料的報道,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,已部分發生了反應。通過對其端面積灰格孔的描纖區成分分析(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,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,影響加熱爐的生產順行。

蓄熱體熔磨融變形原因分析
目前國內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生反應形成低熔點物質,導致蓄熱體在高溫段出現熔融軟化變形.

此外,蓄熱式燒嘴空氣、煤氣噴口通道面積大,爐內燃燒區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,容易出現不完全燃燒的廢氣進人蓄熱體內二次燃燒的現象,進一步惡化了高溫段蓄熱體的工作條件,造成短時間內高溫段蓄熱體的實際工作溫度高于材質的耐火度而導致蓄熱體溶融變形。另外,蓄熱體材質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生影響,造成蓄熱體抗熱震性下降,導致蓄熱體產生熱震裂紋;在蓄熱箱內的單塊蓄熱體沿氣流方向存在溫度差,會產生溫差熱應力,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生通孔破裂的主要原因。

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