热风炉在工作时,炉衬受到热交换过程中温度急剧变化的作用、高炉煤气带入灰尘的化学侵蚀作用、机械荷载作用、燃烧气体的冲刷作用等。热风炉炉衬损坏的原因主要有:
(1)热应力作用。热风炉在燃烧时,燃烧室的温度很高,拱顶温度可达到1400~1450℃,从拱顶沿炉墙和格子砖向下,砌体和格砖逐渐被加热。由于热风炉燃烧,送风交替进行,热风炉砌体和格子砖经常处于急冷急热变化之中,砌体出现裂纹、开裂和剥落。
(2)机械荷载作用。热风炉是一种较高的构筑物,其高度一般在35~50m之间。蓄热室格子砖下部承受的最大静荷重达0.8MPa,燃烧室下部承受的静荷重也较高,产生弹性破坏。砌体在长期高温状态的荷重作用下,还发生非弹性破坏、变形和产生裂纹,影响了热风炉的使用寿命。
(3)相变应力。在高温下,热风炉砌体内部耐火材料的矿相发生变化,引起砌砖内部应力,导致砖的破坏。
(4)压力作用。热风炉周期性地进行燃烧和送风,燃烧期内处于低压状态,送风期处于高压状态。传统的大墙和拱顶结构,其拱顶与炉壳间留有较大的空间,大墙与炉壳设置的填料层在长期高温作用下收缩及自然压实后也留下一定的空间。由于这些空间的存在,受高压气体的压力作用,砌体承受了很大的向外推力,易造成砌体倾斜、开裂和松动,然后砌体外的空间周期性地通过砖缝进行充压和卸压,进而加剧对砌体的破坏。热风炉用耐火材料的作用是隔热和承受高温荷载,故确定各部位用炉衬材料的材质和厚度时,应根据砌体所承受的温度、负荷和隔热的要求,以及烟气对砌体的物理、化学作用等条件而定。
(5)烟气粉尘的化学侵蚀。煤气中含有一定量的粉尘,其主要成分是铁的氧化物和碱性氧化物。煤气燃烧后,粉尘随烟气进入蓄热室,部分粉尘将黏附在砖衬和格子砖表面,并与砖中的矿物质起化学反应,形成低熔点化合物。使砖表面不断剥落,或熔化成液态不断向砖内渗透,改变了耐火材料的耐火性能,导致组织破坏,发生龟裂。蓄热室上部化学侵蚀较为严重。
热风炉内砌体破损最严重的地方,一般是温度最高的部位、温差较大的部位以及结构较复杂部位等。内燃式热风炉的拱顶和隔墙易破损,外燃式热风炉是燃烧室和蓄热室的拱顶以及连接通道容易破损。
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