蓄热式加热炉的特点及对耐火材料的要求

蓄热式加热炉的特点

 

蓄热式加热炉（Regenerative Furnace）是一种通过使用蓄热体来回收废气热量，从而提高能源利用效率的加热炉。它通常用于金属加热、玻璃熔炼以及陶瓷和耐火材料的烧成等高温工业过程。其主要特点包括：

 

1. 热回收和节能

   蓄热式加热炉的核心特点是利用炉内的蓄热体（通常为耐火砖或耐火颗粒）吸收和储存废气中的热量。蓄热体在加热阶段被热废气加热至高温，然后在下一周期中将储存的热量释放给新进气流，从而提高了热效率，减少了能源消耗。

 

2. 间歇操作

   蓄热式加热炉一般采用间歇操作的方式，在每个周期内，气流先流过一个蓄热体，吸收热量；接着气流方向转变，另一个蓄热体释放热量至炉内。通过这种周期性的交换过程，蓄热式加热炉可以实现较高的热效率。

 

3. 高温运行

   蓄热式加热炉通常在高温下工作，炉膛温度通常可以达到1300°C到1500°C，部分高温熔炼工艺可以达到更高的温度。为了保证炉内热量的有效管理和避免能量损失，需要使用高性能的耐火材料。

 

4. 适用范围广

   蓄热式加热炉广泛应用于金属加热、玻璃熔化、陶瓷烧成、石油炼化等工业过程中。尤其适合需要持续高温的工艺，并且对能源节约有较高要求的生产过程。

 

5. 节能减排

   由于废气热量得到了有效回收和利用，蓄热式加热炉能够显著降低燃料消耗和排放量，从而实现节能减排的目标。

 

6. 较高的操作温度和热稳定性

   蓄热式加热炉在热交换过程中可能经历剧烈的温度波动，因此要求其耐火材料具有较高的热稳定性和抗热震性。

 

 

 

 

蓄热式加热炉对耐火材料的要求

 

由于蓄热式加热炉在高温、复杂的化学环境中工作，对耐火材料的性能要求非常高。具体要求如下：

 

1. 高温稳定性

   要求：耐火材料须能够承受高温而不发生软化、变形或熔化。蓄热式加热炉的工作温度常常在1300°C以上，因此耐火材料需具备高耐火度，能够稳定地承受高温工作环境。

   适合材料：高铝砖、刚玉砖、莫来石砖等耐火材料。

 

2. 优异的热震稳定性

   要求：由于蓄热式加热炉存在热交换过程，耐火材料将会经历反复的升温和降温周期，造成热膨胀和热收缩。因此，耐火材料需具备良好的抗热震性能，以减少因温度变化剧烈引起的裂纹或破损。

   建议材料：刚玉、莫来石、镁铝尖晶石等材料通常具有较好的抗热震性能。

 

3. 高抗腐蚀性

   要求：蓄热式加热炉的炉膛和蓄热体会接触到高温燃气和炉内的化学气氛，如氧化性气体、酸性或碱性气体等。耐火材料需要具有良好的耐腐蚀性，能够防止因化学反应导致的侵蚀、溶解或劣化。

   建议材料：高铝砖、刚玉砖、镁铝尖晶石砖、锆砖等耐化学腐蚀的材料。

 

4. 良好的热导性

   要求：蓄热式加热炉通过蓄热体储存热量并释放热量，因此耐火材料不仅要具备高温稳定性，还需具备一定的热导性能，以确保热量在炉内的均匀传递。

   建议材料：刚玉、铝土矿、莫来石等具有良好热导性的材料。

 

5. 耐磨性

   要求：在加热过程中，钢水或其他物料的流动以及熔渣的存在可能会对耐火材料表面产生冲刷作用，造成耐火材料的磨损。因此，耐火材料还需要具有良好的耐磨性，特别是在炉底和侧壁等部位。

   建议材料：刚玉砖、高铝砖等具有较好耐磨性能的材料。

 

6. 良好的机械强度

   要求：耐火材料应具有足够的机械强度，以抵御高温下炉内气流、物料冲刷等因素的作用，避免在高温和高负荷下发生破裂。

   建议材料：高铝砖、刚玉砖等材料具有较高的机械强度，适合高负荷的工作环境。

 

7. 优异的热膨胀性能

   要求：耐火材料的膨胀系数应与炉膛的温度变化和蓄热体的热交换特性相匹配。过大的膨胀或收缩会导致耐火材料出现裂纹或脱落，影响加热炉的整体稳定性。

   建议材料：镁铝尖晶石、莫来石等材料具有较低的膨胀系数，适合用作蓄热体或内衬材料。

 

8. 易施工性

   要求：耐火材料应易于施工，且能够满足蓄热式加热炉内衬、蓄热体等部位的特殊形状和尺寸要求。施工过程中应避免产生气泡、空隙等缺陷，保证内衬的整体性和稳定性。

   材料：可使用耐火浇注料或浇筑材料来施工复杂形状的蓄热体或炉膛部位。

 

常见耐火材料选择

 

根据蓄热式加热炉的要求，常用的耐火材料有：

 

1. 高铝耐火砖：高铝耐火砖广泛应用于蓄热式加热炉的炉膛、高温区域。其优异的高温稳定性和抗腐蚀性使其成为常用的耐火材料。

2. 刚玉耐火砖：刚玉砖适用于要求高耐温和耐磨损的区域，常用于高温区和炉底等易受冲刷的部位。

3. 镁铝尖晶石耐火砖：镁铝尖晶石砖具有较强的抗碱性和耐高温性能，适合应用于需要耐高温、抗腐蚀、耐磨的区域。

4. 莫来石耐火砖：莫来石砖抗热震性能优越，适合用于受到温度剧烈波动的区域，如蓄热体和炉膛墙壁。

5. 耐火浇注料：耐火浇注料在某些特殊区域，如炉膛或炉门的修补和浇注，能够提供良好的施工性和密封性。

 

蓄热式加热炉通过回收废气热量，提高能源利用效率，适合长时间高温操作。其对耐火材料的要求主要包括耐高温、抗热震、抗腐蚀、耐磨损、机械强度高、热膨胀系数小等。选择合适的耐火材料不仅能提高炉体的使用寿命，还能确保能源利用和稳定的生产过程。