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蜂窝体蓄热体在蓄热式加热炉中的应用

来源:|作者:金瑞 |发布时间:2021-04-09 |次浏览
积相等的蓄热体,蜂窝陶瓷蓄热体的比表面积大于陶瓷小球.因此在需要同等传热面积前提下蜂窝陶瓷蓄热体装载量小.蓄热室的体积小。以常用的外形100 mm×100 mmxl00 min。矩形孔3 mmx3
蓄热式燃烧技术是从19世纪中期开始出现.应用于热风炉、焦炉等规格大且温度高的炉窑中。到20世纪80年代初随着技术的进步.发展到玻璃融化、铝熔化、钢坯加热等各种工业炉窑。推动蓄热式燃烧技术进步的主要方面包括蓄热体应用的发展.蓄热体由格子砖发展到小球状或蜂窝陶瓷蓄热体状.使炉窑
的蓄、换热效率大大提高。缩小了蓄热室体积,能源回收利用效果更加显著。随着采用蜂窝状蓄热体(以下简称蜂窝陶瓷蓄热体)的蓄热式燃烧技术在轧钢加热炉中应用越来越多.更彰显了蜂窝陶瓷蓄热体在蓄热式燃烧系统的设计、使用、维护和稳定性方面的优越性。

1蜂窝陶瓷蓄热体结构的特点
通过在蓄热式轧钢加热炉中对蜂窝陶瓷蓄热体和小球蓄热体的应用实践对比来看.采用蜂窝陶瓷蓄热体结构作为蓄热体的优点有:
(1)体积相等的蓄热体,蜂窝陶瓷蓄热体的比表面积大于陶瓷小球.因此在需要同等传热面积前提下蜂窝陶瓷蓄热体装载量小.蓄热室的体积小。以常用的外形100 mm×100 mmxl00 min。矩形孔3 mmx3 mln.壁厚1 mm的蜂窝陶瓷蓄热体和直径西15的陶瓷小球比表面积做对比.蜂窝陶瓷蓄热体比表面积约为750 m2]m3.而西15的陶瓷小球比表面积约为213 m2/rn3.蜂窝陶瓷蓄热体的比表面积是小球的3.5倍。
(2)蜂窝陶瓷蓄热体孔壁厚小于小球蓄热体直径.因此蜂窝陶瓷蓄热体的透热性好,吸热和放热速度快.蜂窝陶瓷蓄热体壁厚一般采用0.5~1.0 mrn。换热时间短,换热效率高,燃控系统的换向周期一般设定在30~60 S.蓄热后排烟温度在150。180℃。蜂窝状蓄热体和小球状蓄热体对比见图1。
(3)燃料气体在装载蜂窝陶瓷蓄热体的蓄热室内流通通道规则.属于直流通.蜂窝陶瓷蓄热体通道孔为正方形和正六边形.并且蜂窝陶瓷蓄热体安装后保证蜂窝孔朝向炉内.气流延统一方向进入加热炉。而在小球蓄热体的蓄热室内气体流动方向不规则.气体阻力损失大,并且容易堵塞
(4)由于小球蓄热体的体积小并且球体形状可以滚动小球在蓄热室内稳定性差,容易流动发生漏球跑偏现象而蜂窝陶瓷蓄热体的制作形状是正方体(常用外形尺寸,长x宽x厚:200/150/100mmx100 mmx100 mm),体积大并且不会产生流动性,相对于小球蓄热体便于维护和更换!

影响蜂窝陶瓷蓄热体使用效果原因分析及解决措施
在蓄热式加热炉中蓄热体的蓄热效果和寿命周期影响加热炉的生产效率和运行成本。在加热炉长期生产中会造成蜂窝陶瓷蓄热体出现软化变形破裂、堵塞和侵蚀等问题(见图2),蜂窝陶瓷蓄热体出现以上损坏后将直接影响其蓄热能力燃料介质供应烟气排放燃料气体及烟气在蓄热式内的流通状况等。通过总结分析得出造成蜂窝陶瓷蓄热体损坏的主要原因有

(1)燃料杂质的影响因素。燃料气体杂质主要指煤气中的粉尘灰分水分等这些杂质粘结在一起会造成蜂窝孔堵塞蜂窝孔尺寸越小堵塞越快;同时有害粉尘的存在也造成蜂窝陶瓷蓄热体腐蚀,影响其使用寿命对此需要燃料气体供应或使用单位对燃料做有效的除尘和除水等净化处理保证燃料介质洁净度避免此方面原因加速蜂窝陶瓷蓄热体的损坏,降低蜂窝陶瓷蓄热体的使用寿命。
(2)蜂窝陶瓷蓄热体制造材质的影响因素。由于蜂窝陶瓷蓄热体是长期工作在急冷急热(换向周期大约为30~60s)和带有腐蚀性气分侵蚀的环境中易出现破碎收缩变形等问题。除对蜂窝陶瓷蓄热体孔壁厚度孔径大小设计符合要求外,其材质要有很高的抗热震性抗渣性耐高温和抗腐蚀能力。应根据不同的工作温度和燃料成分选用合适的蜂窝陶瓷蓄热体材料,目前选用做为蜂窝陶瓷蓄热体的材料有堇青石质莫来石质粘土质刚玉质锆英石质针酸铝质等
(3)产职工操作水的影响因素。当生产人员对加热炉操作规程和生产产品的工艺要求掌握不当责任心不强时如出现换向周期设定不合理蓄热箱及烟气排放温度超高炉内气氛控制不符合工艺要求等这类因素都会造成蜂窝蓄热体的加速损坏。
对生产人员上岗培训要严格按照生产工艺要求进行禁止野蛮操作和不按照规程操作。使加热炉在正常工况工艺纪律下生产,这样不仅可以提高蜂窝陶瓷蓄热体的使用效果而日也保护加执炉本体及其他附属设备的正常使用延长炉子寿命。
(4)燃料介质二次燃烧的影响因素。当煤气和空气混合不充分会导致燃料不完全燃烧在加热炉排烟侧当残存的空气和煤气进入蓄热室内混合会导致二次燃烧,由此产生的局部高温很容易使蜂窝陶瓷蓄热体烧熔变形,破坏蓄热体的使用。
此问题首先需要设计单位将空、煤气烧嘴喷口的介质流速交叉角度及间距设计在最佳范围,使空煤气进人炉膛内可以快速混合燃烧,同时要求生产人员在调节空煤气烧嘴及管道阀门开度时配比合理避免人为因素造成燃料不完全燃烧;煤气,空气的供应压力和成分热值稳定,更有利于燃烧状况的控制调节。
蜂窝陶瓷蓄热体能力及使用周期对加热炉生产的影响
蜂窝陶瓷蓄热体使用效果直接影响到加热炉的生产效率和运行成本这两点可从其使用期间的蓄热能力及使用寿命方面进行综合参考(1)蜂窝陶瓷蓄热体烧损破坏或者蜂窝孔堵塞造成蓄热能力不佳影响到加热炉烟气余热回收的利用效果钢坯加热质量和加热时间。
①蜂窝孔破坏和堵塞的蜂窝陶瓷蓄热体能力不足.造成燃料达不到设计的预热温度,排烟温度高;也造成燃料供应和烟气排放不畅,生产时炉压高、炉体冒火,影响加热炉正常炉况、恶化炉区环境。
②煤气的预热温度达不到设计要求,其燃烧温度也达不到加热炉设计要求.造成钢坯加热时间长,煤气消耗量提高,钢坯氧化烧损加重、降低成材率.炉内氧化铁皮积渣加速.缩短加热炉的清渣周期.降低了加热炉生产能力。

优质蜂窝陶瓷蓄热体的使用周期是低品质蜂窝陶瓷蓄热体近2倍.在一个正常生产周期内减少一次蜂窝陶瓷蓄热体更换.既节约蜂窝陶瓷蓄热体备件消耗.降低加热炉运行成本。同时也减少更换蓄热体的停炉检修。减少因此耽误生产线生产,同时节省人力、物力的消耗,降低生产成本。
4结语
蜂窝陶瓷蓄热体在蓄热式加热炉中的应用使蓄热式燃烧技术进一步提高.更加高效地回收烟气的余热.降低排烟温度,改善燃烧条件、提高了燃料利用率和加热炉的热效率。蓄热式燃烧技术进一步创新研发对提高企业效益、保护社会生态环境、节约能源利用有更深远的意义