加热炉蜂窝陶瓷蓄热体破损原因分析与改进措施

发布时间：2021-04-01 22:04:24　人气：

蓄热体是蓄热式燃烧系统中完成烟气余热回收利用的中间载体。在蓄热式燃烧系统正常工作过程中，蓄热体周期性地与高温烟气和常温助燃空气或煤气接触，通过蓄热体的蓄热与放热，将高温烟气的热量传递给常温助燃空气或煤气，实现余热的回收和助燃空气或煤气的高温预热，达到高效节能的目的。蜂窝陶瓷蓄热体是目前所用蓄热材料中结构较合理、换热效率较高的一种蓄热体，其优点是蜂窝体体积小，换热与节能效果好，便于实现自动化控制，配套设备简单等，其中以正方形格孔结构蓄热体应用为广泛。但在实际生产中却普遍存在蓄热体格孔积灰堵塞、格孔熔融变形、通孔开裂破碎等问题，导致蓄热体使用寿命较短，严重地影响了蜂窝蓄热体的综合使用性能和蓄热式燃烧的节能效果。为此，本文中系统分析了蜂窝蓄热体的破损形式与破损原因，并提出了延长蜂窝蓄热体使用寿命的具体措施.

1蜂窝陶瓷蓄热体破损形式

根据武钢条材总厂大型分厂蓄热式加热炉的现场调研和国内相关资料的报道，蜂窝陶瓷蓄热体破损形式主要有格孔积灰堵塞、熔融变形与通孔破裂等，如图1所示。
蓄热体的几种损毁形式

2蜂窝蓄热体破损原因分析

2．1蓄热体格孔积灰堵塞原因分析，蓄端面和孔壁中的积灰与蓄热体材料紧密结合在一些，已部分发生了反应。通过对其端面积灰格孔的描纖区成分分析（见图2）可知，积灰中存在大雜

的氧化物。分析认为，加热炉炉气中不可避免地会含有一定量的铁氧化物颗粒和大量粉尘，在正常的生产工艺条件下，铁氧化物颗粒随烟气流动粘在附到蓄热体端面与孔壁上，氧化亚铁熔化或者蓄热体材料与铁氧化物反应形成低熔点物质，会蓄热体端面与孔壁的粉尘粘附能力，一段时间后，就造成了蜂窝蓄热体通孔被粉尘和软溶物质堵死，进而影响了气体的顺利流通和热交换过程，导致炉压升高，影响加热炉的生产顺行。

蓄热体熔磨融变形原因分析

目前国内使用的蜂窝蓄热体主要制作材料有堇青石、莫来石、刚玉、莫来石等，这些材料的耐火度均大于1400ｔ，高于正常情况下烟气的温度，应该不存在材料耐火度不够的问题。但加热炉高温烟气中含有一定量的铁氧化物，根据相关资料报道，铝硅系陶瓷材料在高温下易与铁的氧化物发生反应形成低熔点物质，导致蓄热体在高温段出现熔融软化变形.

此外，蓄热式烧嘴空气、煤气喷口通道面积大，炉内燃烧区高温辐射通过燃烧器空、煤气喷口对蓄热体辐射加热，提高了高温段蓄热体的工作温度；同时，蓄热式加热炉炉压波动较大，且一般保持正压运行，容易出现不完全燃烧的废气进人蓄热体内二次燃烧的现象，进一步恶化了高温段蓄热体的工作条件，造成短时间内高温段蓄热体的实际工作温度高于材质的耐火度而导致蓄热体溶融变形。另外，蓄热体材质的荷重软化温度过低，在重力作用下，蓄热体在高温段也会出现高温变形，甚至塌陷。

2．3蓄热体通孔破裂原因分析

目前国内使用的蜂窝蓄热体壁厚一般在1ｍｍ左右，抗机械冲击和热冲击的能力都较弱。高温条件下长时间、频繁的热冲击对蓄热体微观组织结构将产生影响，造成蓄热体抗热震性下降，导致蓄热体产生热震裂纹；在蓄热箱内的单块蓄热体沿气流方向存在温度差，会产生温差热应力，在材料抗热震性欠佳的条件下，温差热应力将使蓄热体产生裂纹，甚至破碎；常用蜂窝蓄热体的格孔夹角处易引起应力集中，导致格孔应力破损。因此，热震应力、温差热应力和结构应力是蓄热体使用中易产生通孔破裂的主要原因。

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