Выбор материала для решетчатых кирпичей для регенератора стеклодувной печи
Решетчатая структура является важнейшим компонентом регенератора для аккумулирования и передачи тепла. Она требует, чтобы решетчатые кирпичи были термостойкими, коррозионностойкими, способными аккумулировать большое количество тепла, быстро передавать тепло и обладать хорошей устойчивостью к быстрому нагреву и охлаждению.
Эффективность аккумулирования тепла в регенераторе обычно измеряется размером теплоприемной поверхности решетки, то есть площадью поверхности решетки, способной к теплообмену. Большая площадь теплоаккумулирующей поверхности позволяет накапливать больше тепла и отдавать больше тепла, тем самым эффективно повышая температуру предварительного нагрева воздуха и газа, что более выгодно для сжигания топлива.
Как выбрать рифленые кирпичи для регенератора
В зависимости от температуры и количества летучих частиц в верхней, средней и нижней секциях регенератора используются различные щелочные рифленые кирпичи.
Верхняя секция (выше 1400℃) характеризуется высокой температурой и большим количеством летучих частиц, которые легко образуют жидкую фазу с кирпичами. Это приводит к прилипанию летучих частиц и напряжению в кирпичах. Поэтому для верхней секции используются циркониевые кирпичи или кирпичи из высокочистой магнезии (98%), обладающие превосходной ползучестью при высоких температурах. Поскольку MgO в высокочистых магниевых кирпичах реагирует с ультрадисперсным порошком SiO2 из летучих органических соединений, попадающих в регенератор, образуя низкотемпературную эвтектику, в верхних решетчатых секциях (№ 1 и № 3), куда легко попадают летучие органические соединения, часто используются циркониевые кирпичи, тогда как в торцевых решетчатых секциях, менее подверженных воздействию летучих органических соединений, часто используются 98%-ные высокочистые магниевые кирпичи.
В верхней секции (1000-1400℃) оседание летучих органических соединений менее интенсивно, поэтому можно использовать высокочистые магниевые кирпичи.
В центральной секции (800-1000℃) очень мало летучей золы, но это зона сульфатной агломерации, что делает ее склонной к реакции с магниевыми кирпичами с образованием силиката магния (MgSiO3). Одновременно SO2 и SO3, образующиеся в ходе реакции сульфата натрия в исходном сырье и при сжигании топлива, также легко вступают в реакцию с оксидом магния:
MgO + SO2 → MgSO3 MgO + SO3 → MgSO4
Получающийся сульфат магния или сульфит магния подвергается многократным твердожидкостным превращениям, вызывая объемное расширение и приводя к структурным повреждениям магнезиальных кирпичей. Поэтому для этого раздела выбраны магнезиально-хромовые кирпичи прямого скрепления (DMC-12) с хорошей термической стабильностью и низкой пористостью. В регионах с высокими требованиями к охране окружающей среды использование магнезиально-хромовых кирпичей не допускается; вместо них обычно используются кирпичи из периклаза и форстерита.
Нижняя часть (ниже 800℃) подвергается чередованию высоких и низких температур, несет большие нагрузки и менее подвержена эрозии щелочными материалами. Поэтому требуются материалы с хорошей термической стабильностью и несущей способностью, как правило, низкопористые глиняные кирпичи (DN-12, DN-13 или DN-15) или силлиманитовые кирпичи. Использование общего подхода без учета свойств различных щелочных кирпичей приведет к повреждению других частей решетки при повреждении одной из них, что сократит общий срок службы решетки. Поскольку большинство щелочных огнеупорных кирпичей, включая магнезиально-хромовые кирпичи, легко повреждаются в атмосфере, содержащей крекинг-углеводороды (восстановительная атмосфера), щелочные кирпичи можно использовать только в воздушных регенераторах, а не в газовых.
Для регенераторных решетчатых конструкций, подверженных эрозии, обычно используется следующая конфигурация кирпичной кладки снизу вверх: кирпичи с низкой пористостью или силлиманитовые кирпичи → непосредственно связанные магнезиально-хромовые, магнезиально-циркониевые или форстеритовые кирпичи, содержащие 12% хрома → 96% высокочистые плавленые магнезиевые кирпичи → 98% высокочистые плавленые магнезиевые кирпичи → 24 слоя магнезиально-циркониевых кирпичей (VZ) или спеченных циркониево-корундовых кирпичей. Для экономии инвестиций, для последних 12 пар регенераторных решеток, где эрозия менее выражена, верхняя часть может быть построена без магнезиально-циркониевых или спеченных циркониево-корундовых кирпичей, вместо этого используя 98% высокочистые плавленые магнезиевые кирпичи, непосредственно уложенные сверху.
С развитием огнеупорных материалов решетчатый кирпич эволюционировал от полосового кирпича к цилиндрическому и крестообразному. Способ укладки решетчатого кирпича также претерпел изменения: от традиционной кладки полосовым кирпичом в виде корзин и сетки до современной прямой укладки цилиндрическим и крестообразным кирпичом. Усовершенствованный решетчатый кирпич не только проще в строительстве, но и имеет более рациональную структуру и более высокую стабильность сцепления между кирпичами. Это позволяет значительно увеличить высоту укладки, что приводит к большей теплоаккумулирующей способности. Сравнение полосового, цилиндрического и крестообразного кирпича.
