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                管式加熱爐爐襯結構及其所用耐火材料的性能
                作者:admin  發布時間:2019-09-19 14:19  點擊率:
                工業爐爐墻構成定形的爐度,使火焰穩定燃燒,并在爐度內完成一定的傳熱過程。爐墻按作用有耐火墻和隔熱墻之分,耐火墻應有足夠的使用溫度(國際上一般都以重燒收縮量不大于2%的溫度為隔熱耐火材料的使用溫度),隔熱墻有良好的保溫性能,既能耐高溫又有較小的熱損失,一般要求外壁溫度在60~80℃以下,最高不超過100℃。
                 
                因此,在考慮爐墻時,既要考慮內壁溫度以確定耐火材料的材質,又要考慮材料的傳熱性能,以確應拍墻的結如和解應能,以確定爐墻的結構和厚度。
                 
                (一)爐墻結構
                管式爐的爐墻結構有:磚結構、輕質耐熱混凝土結構和耐火纖維值結構3種。
                 
                (1)磚結構,又有砌磚,掛磚和拉磚之分。
                1)翻轉結構,是最占老的結構形式,具有鋼材消耗少,不用異型磚等優點,因此至今仍有使用價值,但為獲得穩定的爐請,一般都比較厚。砌磚爐墻一般用耐火磚,保溫磚或紅磚砌筑
                 
                當今,只在圓箭爐的輻射室采用分段承重的砌磚爐端總厚度約200mm,耐火層為輕質耐火磚,厚114mm,保溫層為水泥蜂石板,厚70~80mm,其余為施工間隙。
                 
                圓簡爐輻射室砌筑爐墻的熱影脹表現為直徑的脹大,而直徑的脹大值僅為脹大值的1/x,加之耐火磚與簡壁間有間隙,因此,砌筑圓筒爐爐墻時在立面上不留膨脹縫;而只在分段處留出
                膨脹縫20~30mm。
                 
                平壁砌磚爐墻只有老式箱式爐使用,現在的管式爐不采用圖29-19圓簡爐分段了。但圓筒爐輻射室的分段承重式砌筑,因圓簡爐結構的自身穩 福重式翻轉爐墻定性好,當今仍被廣泛采用。
                 
                2) 掛磚爐墻的優點:爐墻結構可靠、檢修方便,使用壽命繩或耐火纖維:4一輕質較長。其缺點:需要大量的掛磚架,金屬耗量大,異型磚種類紫火轉15一托曲板:8一水泥罐石多,施工麻煩,結構策重。
                 
                箱式爐、立式爐一般采用掛磚結構,由磚架梁,掛磚架和異型耐火磚等組成。
                 
                目前大部分爐墻均用輕質粘土磚或輕質高鋁磚,所以爐墻結構形式趨向于拉磚結構,管式爐一般不再采用掛磚結構了。
                 
                3)拉磚爐墻,是較簡單的爐墻,在厚度較薄下獲得穩定好的結構。拉磚是通過拉磚鉤和拉磚桿將爐墻與爐子的鋼架連接起來,增加爐墻的穩定性。在大型箱式爐中都采用分段承重的拉磚爐墻。拉磚爐墻大致可分為:
                 
                ①抓釘直接拉單塊磚結構,此結構是由托磚板輕質耐火磚分段承托,并由抓釘鉤住,托磚板焊于爐殼上,同一標高的托磚板是分段處。
                 
                ②水平拉桿拉多塊磚結構,此種結構由托磚板把輕質耐火磚分段承托,并由拉鉤鉤住水平拉桿,通過水平拉桿拉住多塊的結構,而每一段約2~3層水平拉打,一段轉化爐、裂解爐多用此結構砌筑爐墻。
                 
                3) 火墻,是在爐腔內獨立砌筑的耐火磚墻,一般用重質耐火(下戰)傳砌成。其作用有二:一是增加爐腔中的再輻射面,使傳熱均<2500句:二是用作隔墻,將輻射室分作幾間,或將輔射室與對流審分(165)54000開。
                 
                火墻結構形式有兩種:一種是階梯形的,與對流室爐管不發生關系的火墻,如立式爐的火墻,其砌筑高度和厚度的關系,另一種是上下厚度--致的火墻,與對流室管板相接,和對流室管排發生關系的火墻,如箱式爐的火墻。
                 
                (2)輕質耐火混凝土襯里結構,耐火混凝上(簡稱耐火澆注料)分為重質耐火混凝土和輕質耐火混凝土,如今管式爐大多數采用輕質耐火混凝土單層結構的村里,其常用的配比是鞏土水圖29-24階梯形火墻泥:陶粒(或輕質粘土耐火磚砂):蜂石=1:2:4(手工搗制)或1:2.5:
                4.5(機械噴涂),簡稱1:2:4村里,它具有一定的耐熱隔熱性能,使用溫度為900C,熱導率約為0.175~0.233W/m·K(0.15~0.2kcal/m·h·C),單層襯里結構用保溫釘(V型或Y型)固定在鋼殼上,布置成正方形或三角形排列,間距為250mm,村里厚度隨使用部位的溫度而定:一般煙肉厚度為50mm,煙道厚度為75mm,對流室厚度為125mm,有護官藏取的護增厚度為150mm,爐底厚度為180mm。爐頂或沒有爐管遮藏的爐墻厚度為220mm。
                 
                村里的最大優點:可塑性強,適用于各種形狀復雜的場合,施工簡便,--5-有較高的抗沖刷能力;缺點:保溫釘與輕質耐火混凝土膨脹率不同而使襯里產生裂紋。
                 
                (3) 耐火纖維襯里結構,耐火纖維(亦稱陶瓷纖維)材料是近十幾年發展起來的一種新型耐火材料。它克服了耐火磚和不定形耐火材料所固有的聰性,因此,使用范圍迅速擴大。
                 
                耐火纖維爐墻具有許多優點:耐熱、隔熱性能好、蓄熱小、重量輕,在同等條件下獲得最薄,最輕的爐墻;有彈性,抗機械震動和耐熱震性好,并有優良的電氣絕緣性及吸音等性能:結構簡單,施工方便,適用于形狀復雜的部位,缺點:抗沖制性能較差,因此,設有吹灰器的對流室和煙氣流速較大的煙肉等部位不宜采用。
                 
                耐火纖維按化學成分分為三類:普通硅酸鋁配火纖維,含Al2O,46%~48%,SiO252%~53%,使用溫度1000~1200C;高鋁耐火纖維,含ALO56%~64%,SiO,35%~44%,使用溫度1200~)400C;含絡硅酸鋁耐火纖維,含Cr,O,4%,使用溫度1300~1400C。按制品形狀分,有:植、移、紙、帶、繩和異型制品等。
                 
                當今管式爐爐墻所用的耐火纖維,一般含Al2O250%左右,只有直接接觸火焰的表面,才用含Al2O260%的高鋁耐火纖維,并以甲基纖維素為粘結劑的軟毯,它的耐熱、保溫性能都較好,實因其價格較貴,故只用作耐火層,保溫層一般用價格便宜的巖棉板或礦流棉板,耐火纖維襯里結構形式有層村式和疊砌式兩種類型,層村式又分鋪固釘固定法,其結構與爐內氣流方向垂直,耐沖刷性好,可允許氣流速度為15%-20m/s,層村式爐村施工簡便,其結構與爐內氣流方向平行,耐沖刷性較差,一般僅允許氣流速度在13~15m/s之間。
                 
                村里厚度隨部位、溫度不同而變。一般爐臉溫度較低,又有爐管遮蔽的爐墻(如圓筒爐幅射室)襯里厚為60mm,巖棉板厚為80mm,當爐度溫度較高時,兩層厚均取80mm。沒有爐管遮蔽的爐墻,襯里厚為100mm,巖棉板厚為80mm。
                 
                耐火纖維爐襯,不設膨脹縫,不需烘爐,完工后可直接升溫運行,貼面圖29-28貼面法完工后,經過7天自然干燥后即可投入運行。
                 
                (二)爐頂結構
                爐頂結構形式有:磚結構和耐火混凝土結構之分,磚結構又分為砌拱和吊掛兩種結構形式。管式爐爐頂結構均用吊掛結構形式,如圖29-30所示。其結構形式有三:
                a為老式箱式爐采用;
                b為立式爐所用:
                c為改進后的吊磚結構,該結構少用一半吊磚架,用帶有密封面的耐火磚代替,加強了嚴密性;也有用串磚桿吊掛結構,如圖29-31所示。吊掛爐頂一般有效厚度為200~250mm(不包括絕熱層),所用的耐火磚均為根據需要設計的異型磚。
                 
                吊磚結構的爐頂太復雜,施工也麻煩。當今大多數管式爐采用混凝土或高鋁質耐火纖維結來構筑爐頂,結構簡單,施工方便。
                 
                (三)爐底結構
                爐底的材料、結構和砌筑方法要適應爐底工作條件。石油化工用的中型爐子多數為支腿支承,只有大型爐子都直接坐在實心基礎上,如爐內溫度較高,要考慮散熱,則在底部留出若干通風孔,無特殊要求。一般爐底可用粘土磚和隔熱磚平砌。
                 
                (四)煙道結構
                煙道常用拱角為60*和120°、煙氣溫度較高,煙道斷面較大或受履動影響大的煙道,常用120*拱頂,煙道斷面積相同時,60°頂的煙道高度可小些,但需注意防止拱頂推力而使拱舞產生位移。
                 
                高溫煙道內襯粘土磚的厚度與煙氣濕度有關。當煙氣溫度為500~800C時,煙道內寬小于1m,--般用114mm厚粘土磚;內寬大于1m,用230mm厚粘土磚,煙氣溫度低于500℃時,可用100號機制紅磚做內襯。當煙道沒有混凝土外框時,外層用紅磚砌筑,其厚度應能保證煙道結構的穩定。
                 
                地下煙道的上面堆放鋼料或有車輛通行、汽錘振動等動載荷的區域時,煙道結構要加固。煙道處于地下水位線以下時,要采取防、排水措施
                 
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