加热炉蓄热体破损原因及改进方法

孟宪强李然

河北省承德市河钢承钢公司板带事业部卷板作业区067000

摘要：承钢1780双蓄热式加热炉蓄热体出现损坏的形式分析出破损原因，针对原因，找出相应的解决办法，延长蓄热体的使用寿命。

关键词：加热炉蓄热体损坏原因改进方法

1前言

近年来随着能源日渐的短缺紧张，成本压力日益的增加下，蓄热式加热炉以其优异的节能性广泛的用于轧钢生产中。

承钢1780采用的双蓄热式步进加热炉于2008年8月投产，在使用过程中，蓄热体出现了破损，堵塞，坍塌熔融变形等问题，严重的影响了蓄热体的综合使用性和蓄热式的节能性，为此本文系统的分析出蓄热体的破损原因，并提出了改进方法。

2蓄热体破损的原因分析

2.1蓄热体熔融变形的原因及分析

荷重软化温度低，这是造成蓄热体坍塌变形的主要原因之一。如果荷重软化温度低，在正常高温环境长期使用过程中或出现异常高温时，下部蓄热体会因承受不了高温和荷重的共同作用而出现软化、压缩变形，致使该排蓄热体坍塌，甚至带动相邻蓄热体一起坍塌。其后果是蓄热体下部波动被堵塞，上部形成无蓄热体的直接空隙。高温烟气直接从空隙中流走。这样既造成烟气中的热量不能回收利用，优又使得排烟温度过高，对烟气管道中的设备及仪表带来不利影响。

局部高温。因燃料在炉膛内不完全燃烧，在进入蓄热室后产生二次燃烧。导致局部高温，若超出蓄热体承受温度，就会使其软化甚至出现缩孔。

耐腐蚀性能不好，抗渣性差。经过现场观察，因蓄热体和其他杂志发生反应而损坏的现象出现在高温侧第一排。主要是高温下与烟气带来的熔融氧化铁或氧化铁皮小颗粒发生反应，蓄热体内部晶相组织发生变化，从而使得蓄热体耐火度、荷重软化温度、抗渣能力等急剧下降，相互间发生粘结、缩孔、堵塞甚至坍塌。

高温体积稳定性差，重烧变形量大。在使用过程中，蓄热体大多是冷态安装，热态使用。由于蓄热体高温体积稳定性差，重烧变形收缩量大，则在使用过程中会在蓄热室上部形成无蓄热体的空隙，此时蓄热体本身并没有损坏，但烟气大多从上部空隙直接流走，同样不利于正常使用。

耐急冷急热性差。蓄热体频繁的蓄热和释热过程变换，温差变化剧烈，使得蓄热体格孔壁面交替地受到拉应力和挤压应力的作用。如果材料的耐急冷耐急热性差，在投入使用后不久就会因温度变化剧烈和热应力的作用而产生裂纹，严重的会出现碎裂，同时也会出现坍塌，蓄热室下部堵塞、上部产生空洞，不能正常使用。

2.2蓄热体格孔积灰堵塞的原因及分析

通过使用观察，蓄热体的端面和孔壁中的积灰与蓄热体材料紧密结合在一起，通过对积灰的分析发现，积灰中存在大量的铁氧化物。分析认为，加热炉炉气中不可避免的会含有粉尘粘附能力，在用过一段时间后，就会造成蓄热体通孔被粉尘和软融物质堵死。进而影响了气体的流通和热交换过程，导致炉压升高，炉门冒火，影响加热炉的生产能力。

此外，目前1780生产线普遍使用的是小眼蓄热体，孔眼细小，容易堵塞。同时，便于蓄热体的安装蓄热箱上部与顶层蓄热体之间留有缝隙，一般采用耐火纤维毡进行封堵，但一段时间过后会高温粉化吹落，形成蓄热箱上部闪缝。同时蓄热体在高温使用下的收缩也会造成闪缝的加大，导致换热气体偏流或短路，通过蓄热体格孔的气体流速降低，烟气携带粉尘，氧化铁皮颗粒沉积在蓄热体格孔表面和内部，导致格孔积灰堵塞。

2.3蓄热体通孔破裂的原因及分析

目前使用的陶瓷蜂窝蓄热体壁厚一般都在1mm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，频繁地的热冲击对蓄热体的组织结构产生影响，造成蓄热体的抗震性下降，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差度，会产生温差热应力，在抗震材料性能欠佳的条件下，温差热应力将使蓄热体产生裂纹，甚至破碎。蓄热体的的格孔夹角处容易引起应力集中，导致格孔应力破损。换向阀的频繁故障，导致烧嘴不能正常投用，使其他正常蓄热体的热负荷加重，也会造成蓄热体的破裂。因此，热震应力，温差热应力，结构热应力和换向阀不能正常投用是蓄热体使用过程中易产生通孔破裂的主要原因。

3.改进措施

根据上述陶瓷蜂窝蓄热体破损的原因及分析，结合讨论与交流，总结出了如何延缓蓄热体破损，延长试用寿命的改进措施。

1.合理地控制空燃比，保持合适的炉内气氛和温度，尽量减少氧化铁皮的生成，减少高温段蓄热体与铁氧化物反应的低熔点物质生成，从而延缓蓄热体积灰堵塞。严格控制炉压和排烟温度，维持微正压操作，减少炉压的过大波动，防止某些烧嘴的蓄热体工作温度过高而造成熔融变形。

2.加强煤气的质量控制，减少煤气中的粉尘和含水量。增加煤气脱水器和煤气过滤网，在煤气进入蓄热箱前尽量保证煤气的质量，从而减少蓄热体格孔的积灰堵塞。

3.用耐火泥封堵蓄热体上部的闪缝。对于蓄热箱与蓄热体上部之间的闪缝，一般的处理方法是使用耐火纤维毡或石棉封堵，但在长时间高温条件下使纤维毡与石棉粉化，吹落。采用混有高温耐火纤维的耐火泥进行封堵，可使用较长时间，从而避免蓄热箱内换热气体偏流与短路。

4.加热炉分段，蓄热箱内分层使用材质，规格不同的蓄热体或开发出高性能的蓄热体。如二加热段采用耐高温，耐腐蚀抗震性最高材质和孔大壁厚的蓄热体，从而延缓高温段蓄热体的熔融变形和积灰堵塞。

5.定期更换蓄热体。由于高炉煤气的特性和蓄热体的工作环境，使用一段时间后蓄热体的性能下降是必然的，根据蓄热体的工作后的性能对生产的影响定期更换蓄热体。

4.结语

归纳了蜂窝陶瓷蓄热体的主要破损形式有蓄热体的熔融变形，格孔积灰堵塞，蓄热体通孔破裂等，针对不同的破损形式分析了蓄热体破损原因，并总结了相关改进措施。这些改进措施单独或几项综合实施可以有效的改进蓄热体的破损状况，从而延长蓄热体的使用寿命，保证了生产的进行，并节约了成本，减少加热炉的事故发生。

参考文献：

[1]蒋凡，吕元等，蜂窝陶瓷蓄热体的研究现状［J］.陶瓷，2009（4）：53-56.

[2]欧阳德刚，蒋扬虎，张道明等，蜂窝陶瓷蓄热体破损原因及分析［J］.武钢技术，2006，44（5）：29-33.

[3]毕宏伟，姜辉，王玉库等.简析蓄热式加热炉陶瓷蜂窝体的损坏及解决［J］.冶金能源，2009，28（1）：22-23.