1. Температурные и экологические условия регенератора
Определив общую высоту Н корпуса решетки, верхнюю и нижнюю температуры t1 и t0 в конструкции регенератора и параметры его работы, можно оценить температуру дымовых газов ti на любом уровне по следующей формуле, которую можно использовать в качестве одной из баз при выборе огнеупорных материалов.
Поэтому выбор огнеупорных материалов для регенератора должен отвечать следующим условиям:
(1) Изменения температурного цикла;
(2) Окислительно-восстановительный эффект;
(3) Твердая эрозия от мух;
(4) Влияние летучих веществ и конденсата.
Для огнеупорного материала корпуса решетки также необходимо иметь хорошую величину теплообмена, чтобы соответствовать требованиям тепловой эффективности корпуса решетки.
2. Разумный выбор огнеупорных материалов
1. Верхний слой сетчатого корпуса
Падение температуры на метр в регенераторе обычно составляет 80-100 градусов, а самая высокая температура в верхней части корпуса решетки достигает 1380-1400 градусов. В верхнем слое корпуса решетки при температуре выше 1300 градусов целесообразно использовать непосредственно связанную высокочистуюмагнезиальные кирпичи. Этот кирпич обжигается при высокой температуре (1780-1800 градусов) с высокочистым плавленым песком. Содержание CaO, SiO2 и Fe2O3 низкое, а периклаз напрямую связан. Газовой и жидкой фазам трудно проникнуть в кирпич. Корпус кирпича имеет сильную коррозионную стойкость и может уменьшить явление покрытия поверхностного связующего порошка.
Поскольку SiO2 в летучем материале будет постепенно попадать в трещины кирпичного тела и изменять соотношение CaO/SiO2 матричной части, будут образовываться легкоплавкие фазы диопсид CMS2, магниевый скаполит C2MS2, форстерит M2S и магниевый родонит C3MS2, что приведет к большому объемному эффекту. Кристаллы периклита также могут постепенно расти под действием щелочных паров, вызывая растрескивание, разрушение и отслаивание кирпичного тела, сокращая срок службы кирпичного тела.
В неслабой восстановительной атмосфере ванадат кальция находится в жидкой фазе, которая проникает в кирпич, способствуя росту кристаллов периклаза, а также вызывает деформацию тела кирпича.
2. Средний слой решетки
Температура среднего слоя решетки составляет около 800-1100 градусов, и можно выбрать магнезиально-хромовые, форстеритовые и магнезиально-глиноземистые огнеупорные материалы. Магнезиально-глиноземистые материалы обладают высокой устойчивостью к сульфатной эрозии, но являются дорогими. Этот тип огнеупорных материалов пока не получил широкого распространения в Китае. Температура использования форстеритовых кирпичей не должна превышать 1050 градусов, и они используются в низкотемпературной зоне среднего слоя.
В среднем слое решетки наблюдается явление повторного разжижения и затвердевания сульфата. Это вызвано остаточным катализатором крекинга углеродной цепи V2O5 в тяжелом масле, который превращает SO2 в дымовом газе в SO3 и постепенно разъедает огнеупоры решетки. Его расширение при затвердевании может вызвать соответствующее повреждение от охрупчивания под напряжением в структуре кирпича.
Выше 1000 градусов сульфат будет реагировать с MgSO4 с образованием NaxMg(yS2O2)2, и интенсивность реакции будет увеличиваться с увеличением соотношения Na2O/SO3. Для улучшения коррозионной стойкости магнезиально-хромовых кирпичей следует максимально увеличить содержание Cr2O3 и повысить степень прямого связывания минеральной фазы, чтобы хромовая шпинель обволакивала частицы периклаза, что может продлить срок ее службы.
3. Нижний слой решетки и другие части
Температура нижнего слоя решетки ниже 800 градусов, а химическая коррозия слабая, но общий вес решетки регенератора составляет не менее 40-50т, а удельная нагрузка нижнего слоя решетки достигает 8-10т/м2. Кроме того, необходимо использовать метод пламени для расплавления и очистки решетки. Поэтому целесообразно использовать высококачественные глиняные кирпичи с низкой пористостью, обладающие высокой стойкостью к ползучести и хорошей стойкостью к тепловому удару. Чтобы предотвратить контактную реакцию между щелочными кирпичами и глиняными кирпичами, в качестве переходного слоя между средним и нижним слоями решетки можно использовать высокоглиноземистые кирпичи.
Другие части регенератора включают верхнюю часть короны, боковые стенки и корону решетки, где огнеупорные материалы относительно слабы к эрозии. Как правило, верхняя часть арки регенератора изготовлена из высококачественного силикатного кирпича, а боковые стенки разделены на три части. Стенка регенератора в верхнем пространстве решетчатого корпуса изготовлена из высококачественного силикатного кирпича, а целевая стена также может быть изготовлена из непосредственно связанного магнезиально-хромового кирпича. От части над колосниковой решеткой до верхней поверхности корпуса решетки лучшим решением является использование того же материала, что и корпус решетки, в той же секции высоты, что может продлить срок службы стены. Другое решение заключается в использовании щелочных кирпичей или непосредственно связанных магнезиально-хромовых кирпичей, которые находятся на один уровень ниже соответствующего материала корпуса решетки в верхней секции, непосредственно связанных магнезиально-хромовых кирпичей в средней секции, низкопористых глиняных кирпичей в нижней секции и глиняных кирпичей первого уровня под колосниковой решеткой. Для изготовления арки колосниковой решетки обычно используют глиняный кирпич с низкой пористостью, а также можно использовать плавленый литой материал AZS с глиняными защитными арками.
3. Конструктивная форма решетчатого тела
В стекловаренной печи решетчатый корпус регенератора обычно устроен в стиле Сименса и плетения корзин с прямыми кирпичами. Однако отверстия решетки часто засоряются. Когда засор серьезный, принимаются такие меры, как горячий ремонт и замена решетчатых кирпичей. Условия горячего ремонта очень плохие, а трудоемкость чрезвычайно высока. Для замены исходных прямых кирпичей используются восьмиугольные цилиндрические кирпичи. Решетка имеет форму дымохода и ее нелегко засорить. В течение всего периода работы печи горячий ремонт не требуется. Просто регулярно проверяйте. Если есть небольшое количество засора, нижнюю часть решетки можно очистить путем плавления пламенем снизу вверх.
Одной из важных энергосберегающих технологий для больших стекловаренных печей является содействие использованию цилиндрических решетчатых кирпичей. Восьмиугольные цилиндрические решетчатые кирпичи сохраняют физические и химические свойства исходных прямых кирпичей и просты в укладке. Кирпичи выровнены вверх и вниз, в основном без свободно висящих частей. Структура стабильна, площадь нагрева на единицу объема решетки высока, а срок службы велик, что все больше ценится. Толщина стенки цилиндрического кирпича может быть уменьшена до 40мм, что не только снижает вес единичной решетки, но и увеличивает теплопроводность. Стоимость цилиндрической решетки примерно на 15% выше, чем у корзинчатой решетки, и примерно на 15% ниже, чем у крестовой решетки. Однако с точки зрения энергосбережения разница между цилиндрической решеткой и крестовой решеткой невелика. Потребление тепла корзинчатой решеткой увеличивается на 1–2% каждый год, а потребление тепла цилиндрической решеткой увеличивается примерно на 0,5% каждый год. Значительная часть энергии экономится за счет замедления «старения».
При проектировании конструкции регенератора особое внимание следует уделить способу соединения между цилиндрическими решетчатыми кирпичами и сводом колосниковой решетки. Для перехода между цилиндрическими решетчатыми кирпичами и сводом колосниковой решетки следует использовать схему Сименса прямых кирпичей высотой около 1 м. Таким образом, отверстия решетки можно плавно соединить вверх и вниз, а также улучшить равномерность поступления газа в цилиндрическую решетку, что позволит в полной мере раскрыть преимущества цилиндрических решетчатых кирпичей и повысить тепловую эффективность стекловаренной печи.
В настоящее время регенератор бытовой стекловаренной печи постепенно изменился с традиционной конструкции восходящей дороги на коробчатую секционированную или связанную конструкцию. Дальнейшее укрепление исследований по разумному выбору огнеупорных материалов для регенератора, использование секционированных конфигураций и разработка новых разновидностей могут удовлетворить требования повышения эффективности и срока службы регенератора. Это имеет большое значение для производства высококачественного стекла в бытовых стекловаренных печах и скорейшей реализации целей развития низкого потребления энергии, высокой тепловой эффективности, большого тоннажа и длительного срока службы печи.
