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過程。其主要特點包括：

 

1. 熱回收和節能

   蓄熱式加熱爐的核心特點是利用爐內的蓄熱體（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，氣流先流過一個蓄熱體，吸收熱量；接著氣流方向轉變，另一個蓄熱體釋放熱量至爐內。通過這種周期性的交換過程，蓄熱式加熱爐可以實現較高的熱效率。

 

3. 高溫運行

   蓄熱式加熱爐通常在高溫下工作，爐膛溫度通常可以達到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用于金屬加熱、玻璃熔化、陶瓷燒成、石油煉化等工業過程中。尤其適合需要持續高溫的工藝，并且對能源節約有較高要求的生產過程。

 

5. 節能減排

   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，從而實現節能減排的目標。

 

6. 較高的操作溫度和熱穩定性

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

 

 

 

 

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. 高溫穩定性

   要求：耐火材料須能夠承受高溫而不發生軟化、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，能夠穩定地承受高溫工作環境。

   適合材料：高鋁磚、剛玉磚、莫來石磚等耐火材料。

 

2. 優異的熱震穩定性

   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定性，還需具備一定的熱導性能，以確保熱量在爐內的均勻傳遞。

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

   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境。

 

7. 優異的熱膨脹性能

   要求：耐火材料的膨脹系數應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裂紋或脫落，影響加熱爐的整體穩定性。

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

 

8. 易施工性

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

   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：高鋁耐火磚廣泛應用于蓄熱式加熱爐的爐膛、高溫區域。其優異的高溫穩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域，常用于高溫區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，適合應用于需要耐高溫、抗腐蝕、耐磨的區域。

4. 莫來石耐火磚：莫來石磚抗熱震性能優越，適合用于受到溫度劇烈波動的區域，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定的生產過程。