蓄熱式加熱爐的特點及對耐火材料的要求

蓄熱式加熱爐的特點

 

蓄熱式加熱爐（Regenerative Furnace）是一種通過使用蓄熱體來回收廢氣熱量，從而提高能源利用效率的加熱爐。它通常用于金屬加熱、玻璃熔煉以及陶瓷和耐火材料的燒成等高溫工業(yè)過程。其主要特點包括：

 

1. 熱回收和節(jié)能

   蓄熱式加熱爐的核心特點是利用爐內(nèi)的蓄熱體（通常為耐火磚或耐火顆粒）吸收和儲存廢氣中的熱量。蓄熱體在加熱階段被熱廢氣加熱至高溫，然后在下一周期中將儲存的熱量釋放給新進氣流，從而提高了熱效率，減少了能源消耗。

 

2. 間歇操作

   蓄熱式加熱爐一般采用間歇操作的方式，在每個周期內(nèi)，氣流先流過一個蓄熱體，吸收熱量；接著氣流方向轉(zhuǎn)變，另一個蓄熱體釋放熱量至爐內(nèi)。通過這種周期性的交換過程，蓄熱式加熱爐可以實現(xiàn)較高的熱效率。

 

3. 高溫運行

   蓄熱式加熱爐通常在高溫下工作，爐膛溫度通?？梢赃_到1300°C到1500°C，部分高溫熔煉工藝可以達到更高的溫度。為了保證爐內(nèi)熱量的有效管理和避免能量損失，需要使用高性能的耐火材料。

 

4. 適用范圍廣

   蓄熱式加熱爐廣泛應(yīng)用于金屬加熱、玻璃熔化、陶瓷燒成、石油煉化等工業(yè)過程中。尤其適合需要持續(xù)高溫的工藝，并且對能源節(jié)約有較高要求的生產(chǎn)過程。

 

5. 節(jié)能減排

   由于廢氣熱量得到了有效回收和利用，蓄熱式加熱爐能夠顯著降低燃料消耗和排放量，從而實現(xiàn)節(jié)能減排的目標。

 

6. 較高的操作溫度和熱穩(wěn)定性

   蓄熱式加熱爐在熱交換過程中可能經(jīng)歷劇烈的溫度波動，因此要求其耐火材料具有較高的熱穩(wěn)定性和抗熱震性。

 

 

 

 

蓄熱式加熱爐對耐火材料的要求

 

由于蓄熱式加熱爐在高溫、復雜的化學環(huán)境中工作，對耐火材料的性能要求非常高。具體要求如下：

 

1. 高溫穩(wěn)定性

   要求：耐火材料須能夠承受高溫而不發(fā)生軟化、變形或熔化。蓄熱式加熱爐的工作溫度常常在1300°C以上，因此耐火材料需具備高耐火度，能夠穩(wěn)定地承受高溫工作環(huán)境。

   適合材料：高鋁磚、剛玉磚、莫來石磚等耐火材料。

 

2. 優(yōu)異的熱震穩(wěn)定性

   要求：由于蓄熱式加熱爐存在熱交換過程，耐火材料將會經(jīng)歷反復的升溫和降溫周期，造成熱膨脹和熱收縮。因此，耐火材料需具備良好的抗熱震性能，以減少因溫度變化劇烈引起的裂紋或破損。

   建議材料：剛玉、莫來石、鎂鋁尖晶石等材料通常具有較好的抗熱震性能。

 

3. 高抗腐蝕性

   要求：蓄熱式加熱爐的爐膛和蓄熱體會接觸到高溫燃氣和爐內(nèi)的化學氣氛，如氧化性氣體、酸性或堿性氣體等。耐火材料需要具有良好的耐腐蝕性，能夠防止因化學反應(yīng)導致的侵蝕、溶解或劣化。

   建議材料：高鋁磚、剛玉磚、鎂鋁尖晶石磚、鋯磚等耐化學腐蝕的材料。

 

4. 良好的熱導性

   要求：蓄熱式加熱爐通過蓄熱體儲存熱量并釋放熱量，因此耐火材料不僅要具備高溫穩(wěn)定性，還需具備一定的熱導性能，以確保熱量在爐內(nèi)的均勻傳遞。

   建議材料：剛玉、鋁土礦、莫來石等具有良好熱導性的材料。

 

5. 耐磨性

   要求：在加熱過程中，鋼水或其他物料的流動以及熔渣的存在可能會對耐火材料表面產(chǎn)生沖刷作用，造成耐火材料的磨損。因此，耐火材料還需要具有良好的耐磨性，特別是在爐底和側(cè)壁等部位。

   建議材料：剛玉磚、高鋁磚等具有較好耐磨性能的材料。

 

6. 良好的機械強度

   要求：耐火材料應(yīng)具有足夠的機械強度，以抵御高溫下爐內(nèi)氣流、物料沖刷等因素的作用，避免在高溫和高負荷下發(fā)生破裂。

   建議材料：高鋁磚、剛玉磚等材料具有較高的機械強度，適合高負荷的工作環(huán)境。

 

7. 優(yōu)異的熱膨脹性能

   要求：耐火材料的膨脹系數(shù)應(yīng)與爐膛的溫度變化和蓄熱體的熱交換特性相匹配。過大的膨脹或收縮會導致耐火材料出現(xiàn)裂紋或脫落，影響加熱爐的整體穩(wěn)定性。

   建議材料：鎂鋁尖晶石、莫來石等材料具有較低的膨脹系數(shù)，適合用作蓄熱體或內(nèi)襯材料。

 

8. 易施工性

   要求：耐火材料應(yīng)易于施工，且能夠滿足蓄熱式加熱爐內(nèi)襯、蓄熱體等部位的特殊形狀和尺寸要求。施工過程中應(yīng)避免產(chǎn)生氣泡、空隙等缺陷，保證內(nèi)襯的整體性和穩(wěn)定性。

   材料：可使用耐火澆注料或澆筑材料來施工復雜形狀的蓄熱體或爐膛部位。

 

常見耐火材料選擇

 

根據(jù)蓄熱式加熱爐的要求，常用的耐火材料有：

 

1. 高鋁耐火磚：高鋁耐火磚廣泛應(yīng)用于蓄熱式加熱爐的爐膛、高溫區(qū)域。其優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性和抗腐蝕性使其成為常用的耐火材料。

2. 剛玉耐火磚：剛玉磚適用于要求高耐溫和耐磨損的區(qū)域，常用于高溫區(qū)和爐底等易受沖刷的部位。

3. 鎂鋁尖晶石耐火磚：鎂鋁尖晶石磚具有較強的抗堿性和耐高溫性能，適合應(yīng)用于需要耐高溫、抗腐蝕、耐磨的區(qū)域。

4. 莫來石耐火磚：莫來石磚抗熱震性能優(yōu)越，適合用于受到溫度劇烈波動的區(qū)域，如蓄熱體和爐膛墻壁。

5. 耐火澆注料：耐火澆注料在某些特殊區(qū)域，如爐膛或爐門的修補和澆注，能夠提供良好的施工性和密封性。

 

蓄熱式加熱爐通過回收廢氣熱量，提高能源利用效率，適合長時間高溫操作。其對耐火材料的要求主要包括耐高溫、抗熱震、抗腐蝕、耐磨損、機械強度高、熱膨脹系數(shù)小等。選擇合適的耐火材料不僅能提高爐體的使用壽命，還能確保能源利用和穩(wěn)定的生產(chǎn)過程。