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管式加热炉炉衬结构及其所用耐火材料的性能
作者:admin  发布时间:2019-09-19 06:19:44  点击率:616
工业炉炉墙构成定形的炉度,使火焰稳定燃烧,并在炉度内完成一定的传热过程。炉墙按作用有耐火墙和隔热墙之分,耐火墙应有足够的使用温度(国际上一般都以重烧收缩量不大于2%的温度为隔热耐火材料的使用温度),隔热墙有良好的保温性能,既能耐高温又有较小的热损失,一般要求外壁温度在60~80℃以下,最高不超过100℃。
 
因此,在考虑炉墙时,既要考虑内壁温度以确定耐火材料的材质,又要考虑材料的传热性能,以确应拍墙的结如和解应能,以确定炉墙的结构和厚度。
 
(一)炉墙结构
管式炉的炉墙结构有:砖结构、轻质耐热混凝土结构和耐火纤维值结构3种。
 
(1)砖结构,又有砌砖,挂砖和拉砖之分。
1)翻转结构,是最占老的结构形式,具有钢材消耗少,不用异型砖等优点,因此至今仍有使用价值,但为获得稳定的炉请,一般都比较厚。砌砖炉墙一般用耐火砖,保温砖或红砖砌筑
 
当今,只在圆箭炉的辐射室采用分段承重的砌砖炉端总厚度约200mm,耐火层为轻质耐火砖,厚114mm,保温层为水泥蜂石板,厚70~80mm,其余为施工间隙。
 
圆简炉辐射室砌筑炉墙的热影胀表现为直径的胀大,而直径的胀大值仅为胀大值的1/x,加之耐火砖与简壁间有间隙,因此,砌筑圆筒炉炉墙时在立面上不留膨胀缝;而只在分段处留出
膨胀缝20~30mm。
 
平壁砌砖炉墙只有老式箱式炉使用,现在的管式炉不采用图29-19圆简炉分段了。但圆筒炉辐射室的分段承重式砌筑,因圆简炉结构的自身稳 福重式翻转炉墙定性好,当今仍被广泛采用。
 
2) 挂砖炉墙的优点:炉墙结构可靠、检修方便,使用寿命绳或耐火纤维:4一轻质较长。其缺点:需要大量的挂砖架,金属耗量大,异型砖种类紫火转15一托曲板:8一水泥罐石多,施工麻烦,结构策重。
 
箱式炉、立式炉一般采用挂砖结构,由砖架梁,挂砖架和异型耐火砖等组成。
 
目前大部分炉墙均用轻质粘土砖或轻质高铝砖,所以炉墙结构形式趋向于拉砖结构,管式炉一般不再采用挂砖结构了。
 
3)拉砖炉墙,是较简单的炉墙,在厚度较薄下获得稳定好的结构。拉砖是通过拉砖钩和拉砖杆将炉墙与炉子的钢架连接起来,增加炉墙的稳定性。在大型箱式炉中都采用分段承重的拉砖炉墙。拉砖炉墙大致可分为:
 
①抓钉直接拉单块砖结构,此结构是由托砖板轻质耐火砖分段承托,并由抓钉钩住,托砖板焊于炉壳上,同一标高的托砖板是分段处。
 
②水平拉杆拉多块砖结构,此种结构由托砖板把轻质耐火砖分段承托,并由拉钩钩住水平拉杆,通过水平拉杆拉住多块的结构,而每一段约2~3层水平拉打,一段转化炉、裂解炉多用此结构砌筑炉墙。
 
3) 火墙,是在炉腔内独立砌筑的耐火砖墙,一般用重质耐火(下战)传砌成。其作用有二:一是增加炉腔中的再辐射面,使传热均<2500句:二是用作隔墙,将辐射室分作几间,或将辅射室与对流审分(165)54000开。
 
火墙结构形式有两种:一种是阶梯形的,与对流室炉管不发生关系的火墙,如立式炉的火墙,其砌筑高度和厚度的关系,另一种是上下厚度--致的火墙,与对流室管板相接,和对流室管排发生关系的火墙,如箱式炉的火墙。
 
(2)轻质耐火混凝土衬里结构,耐火混凝上(简称耐火浇注料)分为重质耐火混凝土和轻质耐火混凝土,如今管式炉大多数采用轻质耐火混凝土单层结构的村里,其常用的配比是巩土水图29-24阶梯形火墙泥:陶粒(或轻质粘土耐火砖砂):蜂石=1:2:4(手工捣制)或1:2.5:
4.5(机械喷涂),简称1:2:4村里,它具有一定的耐热隔热性能,使用温度为900C,热导率约为0.175~0.233W/m·K(0.15~0.2kcal/m·h·C),单层衬里结构用保温钉(V型或Y型)固定在钢壳上,布置成正方形或三角形排列,间距为250mm,村里厚度随使用部位的温度而定:一般烟肉厚度为50mm,烟道厚度为75mm,对流室厚度为125mm,有护官藏取的护增厚度为150mm,炉底厚度为180mm。炉顶或没有炉管遮藏的炉墙厚度为220mm。
 
村里的最大优点:可塑性强,适用于各种形状复杂的场合,施工简便,--5-有较高的抗冲刷能力;缺点:保温钉与轻质耐火混凝土膨胀率不同而使衬里产生裂纹。
 
(3) 耐火纤维衬里结构,耐火纤维(亦称陶瓷纤维)材料是近十几年发展起来的一种新型耐火材料。它克服了耐火砖和不定形耐火材料所固有的聪性,因此,使用范围迅速扩大。
 
耐火纤维炉墙具有许多优点:耐热、隔热性能好、蓄热小、重量轻,在同等条件下获得最薄,最轻的炉墙;有弹性,抗机械震动和耐热震性好,并有优良的电气绝缘性及吸音等性能:结构简单,施工方便,适用于形状复杂的部位,缺点:抗冲制性能较差,因此,设有吹灰器的对流室和烟气流速较大的烟肉等部位不宜采用。
 
耐火纤维按化学成分分为三类:普通硅酸铝配火纤维,含Al2O,46%~48%,SiO252%~53%,使用温度1000~1200C;高铝耐火纤维,含ALO56%~64%,SiO,35%~44%,使用温度1200~)400C;含络硅酸铝耐火纤维,含Cr,O,4%,使用温度1300~1400C。按制品形状分,有:植、移、纸、带、绳和异型制品等。
 
当今管式炉炉墙所用的耐火纤维,一般含Al2O250%左右,只有直接接触火焰的表面,才用含Al2O260%的高铝耐火纤维,并以甲基纤维素为粘结剂的软毯,它的耐热、保温性能都较好,实因其价格较贵,故只用作耐火层,保温层一般用价格便宜的岩棉板或矿流棉板,耐火纤维衬里结构形式有层村式和叠砌式两种类型,层村式又分铺固钉固定法,其结构与炉内气流方向垂直,耐冲刷性好,可允许气流速度为15%-20m/s,层村式炉村施工简便,其结构与炉内气流方向平行,耐冲刷性较差,一般仅允许气流速度在13~15m/s之间。
 
村里厚度随部位、温度不同而变。一般炉脸温度较低,又有炉管遮蔽的炉墙(如圆筒炉幅射室)衬里厚为60mm,岩棉板厚为80mm,当炉度温度较高时,两层厚均取80mm。没有炉管遮蔽的炉墙,衬里厚为100mm,岩棉板厚为80mm。
 
耐火纤维炉衬,不设膨胀缝,不需烘炉,完工后可直接升温运行,贴面图29-28贴面法完工后,经过7天自然干燥后即可投入运行。
 
(二)炉顶结构
炉顶结构形式有:砖结构和耐火混凝土结构之分,砖结构又分为砌拱和吊挂两种结构形式。管式炉炉顶结构均用吊挂结构形式,如图29-30所示。其结构形式有三:
a为老式箱式炉采用;
b为立式炉所用:
c为改进后的吊砖结构,该结构少用一半吊砖架,用带有密封面的耐火砖代替,加强了严密性;也有用串砖杆吊挂结构,如图29-31所示。吊挂炉顶一般有效厚度为200~250mm(不包括绝热层),所用的耐火砖均为根据需要设计的异型砖。
 
吊砖结构的炉顶太复杂,施工也麻烦。当今大多数管式炉采用混凝土或高铝质耐火纤维结来构筑炉顶,结构简单,施工方便。
 
(三)炉底结构
炉底的材料、结构和砌筑方法要适应炉底工作条件。石油化工用的中型炉子多数为支腿支承,只有大型炉子都直接坐在实心基础上,如炉内温度较高,要考虑散热,则在底部留出若干通风孔,无特殊要求。一般炉底可用粘土砖和隔热砖平砌。
 
(四)烟道结构
烟道常用拱角为60*和120°、烟气温度较高,烟道断面较大或受履动影响大的烟道,常用120*拱顶,烟道断面积相同时,60°顶的烟道高度可小些,但需注意防止拱顶推力而使拱舞产生位移。
 
高温烟道内衬粘土砖的厚度与烟气湿度有关。当烟气温度为500~800C时,烟道内宽小于1m,--般用114mm厚粘土砖;内宽大于1m,用230mm厚粘土砖,烟气温度低于500℃时,可用100号机制红砖做内衬。当烟道没有混凝土外框时,外层用红砖砌筑,其厚度应能保证烟道结构的稳定。
 
地下烟道的上面堆放钢料或有车辆通行、汽锤振动等动载荷的区域时,烟道结构要加固。烟道处于地下水位线以下时,要采取防、排水措施
 
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