管式加熱爐是石油煉制、石油化工和化學、化纖工業(yè)中使用的工藝加熱爐。其工作原理是:燃料在管式加熱爐的輻射室(極少數(shù)在單獨的燃燒室)內燃燒,釋放出的熱量主要通過輻射傳熱和對流傳熱傳遞給爐管,再經(jīng)過傳導傳熱和對流傳熱傳遞給被加熱介質。加熱爐的表面散熱損失關系著加熱爐熱效率。而爐墻保溫效果的好壞,直接影響加熱爐的散熱損失大小。因此,選擇優(yōu)良的保溫材料、*的施工工藝是加熱爐設計中的一個重要環(huán)節(jié)。
爐襯的結構形式
現(xiàn)代管式加熱爐常用的爐襯有三種結構:磚結構、耐火纖維噴涂結構和澆注料結構等。
1、磚結構
磚砌爐襯是采用耐火磚,包括標準耐火磚和異型耐火磚砌筑的爐襯。其優(yōu)點是可以根據(jù)加熱爐不同部位的工作溫度、工作條件、熱負荷的不同,相應選擇不同種類、不同性質、不同等級的耐火磚和耐火泥漿。其缺點是爐襯的整體性和密封性差,施工效率低。
2、耐火纖維噴涂結構
耐火纖維噴涂是通過專用纖維噴涂機,將預處理的散狀纖維棉高壓送出噴槍,同時通過幾套專用流體輸送設備均勻地經(jīng)噴槍外環(huán)將無機結合劑噴入纖維棉中,兩者在槍外混成一體噴射到爐內壁上。耐火纖維噴涂施工技術的優(yōu)點是施工速度快,襯里無接縫,氣密性好,特別適用于對復雜、異型爐墻部位的施工。其缺點是:(1)爐襯強度低,使用過程中容易被機械力破壞;(2)抗氣流沖刷能力較差;(3)施工環(huán)境惡劣、受人為因素的影響質量不穩(wěn)定,難以保證設備在運行使用中的效果。
3、澆注料結構
澆注料結構主要是由耐熱混凝土、澆注料等耐火材料修筑的爐襯。其主要優(yōu)點是爐襯整體性和氣密性好,爐襯壽命高,易實現(xiàn)機械化施工作業(yè),施工效率高。其缺點是耐火材料必須在有效期內使用,爐襯修補不如磚砌爐襯靈活。
澆注料結構的應用
某焦化廠回收車間三系統(tǒng)粗苯管式加熱爐于2012年投用,擔負著脫苯系統(tǒng)富油加熱及產(chǎn)生過熱蒸汽的任務。輻射室的工況條件為:爐膛溫度為650~700。輻射室內襯保溫層材質原設計為耐火纖維噴涂料,厚度為190~240mm,用l型保溫釘固定。使用中,由于開、停工過程蒸汽吹掃的氣流沖刷以及濕氣的侵蝕,加之爐管支架變形對爐襯的機械傷害,保溫層不斷粉化、脫落,造成爐體表面溫度過高(外測溫度達200,正常溫度不超過60),高溫造成爐體變形,保溫層脫落趨勢加劇。在維修過程中,該廠將輻射室保溫層材質更換為zjq70-0.6型輕質耐火澆注料,收到了良好的使用效果。
（1）耐火澆注料的使用步驟
①加水攪拌
澆注料采用分包方式,每袋中除含有主料外,還有一小袋外加劑,將主料和外加劑倒入攪拌機。使用強制式攪拌機前,應將澆注料干混1-2分鐘左右,再加潔凈的自來水攪拌,每100kg澆注料加77%1kg自來水,邊攪拌邊加水至物料均勻,方可出料。混好的濕料及時運至施工現(xiàn)場澆注施工。(若濕料存放時間過長,導致施工性能變差,應將該料丟棄不要,嚴禁將料放回攪拌機內重新加水攪拌繼續(xù)使用)。
②支模澆注
模具支設嚴密牢固(嚴禁大量跑漿),并進行刷油或脫模劑(薄且均勻)。支好模具后,下料時沿模具均勻布料,布料厚度200-400厚時及時開啟振動棒。振動棒做到快進慢出,均勻振動,禁止長時間在同一地方振動,以防止顆粒偏析,當料面泛漿,冒出的氣泡由多變少時,表明該料已經(jīng)澆注完成。澆注體厚度大于400mm時應分層施工,但要求分層施工連續(xù)進行。
③脫模及養(yǎng)護
澆注體模板的拆除應在澆注料產(chǎn)生較高的強度以后(常溫一般12-24h小時)。在強度還未達到可承受較大壓力前,應避免踩壓、碰撞等,否則可能造成裂紋和邊角的損傷。若環(huán)境溫度較低,則應適當延長養(yǎng)護時間,或采取保溫措施(養(yǎng)護溫度能保證在10以上)。如工期較短,應適當提高環(huán)境溫度，加快澆注料體硬化。模具拆除后，澆注體必須在溫濕環(huán)境中繼續(xù)養(yǎng)護12-24小時，方能進行燒烤。
④ 爐襯烘烤
按照制定的烘爐方案及烘爐曲線進行爐襯的烘烤。
（2） 施工注意事項
①加水量應嚴格按比例，多加水將嚴重降低澆注體的強度和高溫性能，在保證施工流動性的前提下應盡量少加水。
②施工用水量溫度應不低于5℃，養(yǎng)護溫度也應在5℃以上，溫度較低時應適當延長養(yǎng)護時間，或設法提高環(huán)境溫度。嚴禁未經(jīng)烘烤的濕澆注體處于0℃以下環(huán)境中。
③攪拌好的澆注料應在25~30分鐘內用完，否則砂漿將失去觸變流動性。失去觸變流動性的澆注料不得加水稀釋再用。
（3） 應用效果
管式爐自投入生產(chǎn)運行至今，通過看火門觀察無可見裂縫、破損和脫落的現(xiàn)象。設備運行效果良好，對爐體表面溫度進行檢測，現(xiàn)場實測溫度56℃。加熱爐的表面散熱損失減小，熱效率提高，由此每年節(jié)約燃料氣100多噸，降低生產(chǎn)成本10多萬元。
采用耐火澆注料保溫工藝，提高 了加熱爐運行熱效率;解決了加熱爐爐墻溫度過高和爐墻襯里脫落的問題。同時也消除了由于爐墻溫度過高，引起墻體外側防腐層起皮、脫落的現(xiàn)象。