一、按球徑選擇
理論認為采用直徑均一的耐火球對改善球床的各種性能都是較為理想的。試驗研究和生產(chǎn)實踐證明,增大球徑可以減少球床壓頭損失,這已被測驗研究和生產(chǎn)實踐所證實。對流給熱系數(shù)隨耐火球直徑變化,當球徑由40mm降到25mm時,對流給熱系數(shù)相對增加15%,在其它條件不變時,耐火球的直徑愈小,傳熱面積,即周期傳熱量就愈大。采用直徑小的耐火球對傳熱有利,直徑大的耐火球對輻射給熱有利,所以使綜合給熱系數(shù)上升的幅度變小。若保持蓄熱面積不變,球床截面固定,改用大球會導致球床高度增加,結果造成球床阻力變大。熱風爐上部球床如采用80mm這種球徑的球床結構,上部球床單位體積球床的加熱面積相應減少25%[2],同時因球徑增加,對流傳熱系數(shù)減小,對提高風溫有一定的影響。

合適的耐火球直徑,既能使球床具有良好的熱工特性,又不致使其阻力增加過大,兩相兼顧,目前φ40mm/φ60mm是球式熱風爐用耐火球的理想球徑。

在實際應用中按耐火球直徑和材質品質分段的多段式球床結構已基本確立。兩段式球床多采用φ40mm/φ60mm耐火球組合形式,三段式球床采用φ40mm/φ60mm/φ80mm耐火球組合形式。

球床上部高溫區(qū)采用大球徑耐火球,有利于發(fā)展輻射傳熱、降低氣體阻損,以及穩(wěn)定熱風出口溫度;下部中、低溫區(qū)采用較小球徑,有利于改善對流傳熱和降低廢氣出口溫度,達到提高熱效率的目的。

二、按材質選擇

1、普通材質耐火球的比較

一般的高鋁質耐火球,其耐火度不低于1750～1790℃;荷重軟化開始溫度不低于1420～1500℃;由于Al2O3屬兩性氧化物,故抗酸性渣侵蝕的能力較好,但弱于硅質耐火球,抗堿性渣侵蝕的性能也較好,但弱于鎂鋁質耐火球;當制品中Al2O3含量愈高,其熱穩(wěn)定性會顯著降低。高鋁質耐火球用于球床上段高溫區(qū),其耐火度和荷重軟化溫度已夠用,而熱穩(wěn)定性和抗渣性顯得不足。實際應用后,經(jīng)常出現(xiàn)表面裂紋和渣化粘結現(xiàn)象,導致床層透氣性變差,清球周期縮短。

硅質耐火球是以氧化硅為主要成分的酸性材料,其荷重軟化溫度高和抗酸性渣侵蝕能力強,但其密度小,僅為1.9t/m3,貯熱能力較低,硅質耐火球熱穩(wěn)定性和體積穩(wěn)定性較差。實際應用后,球體表面開裂嚴重,抗堿性煤氣灰塵侵蝕的能力較差,渣化粘結多,清球困難。

普通鎂鋁球是以氧化鎂為主要成分并含有氧化鋁的堿性材料,鎂鋁球密度高,熱容量大,貯熱能力強,導熱能力很強,抗渣性能優(yōu),但鎂鋁球亦存在著堿性耐火材料通病,即抗水化問題。實際應用后,鎂質材料本身易發(fā)生水化反應,球體在水化作用下加之爐內溫度作用,其強度變差,球體有疏松、粉化現(xiàn)象,致使鎂鋁球結構強度降低,重新裝球時易破碎,且存放時間短。另外其熱震穩(wěn)定性、體積穩(wěn)定性也較高鋁球差。

表1普通材質耐火球理化特性比較

2、優(yōu)質耐火球的比較

隨著煤氣干法布袋除塵技術的發(fā)展,球式熱風爐的換球周期得以延長,球式熱風爐得到推廣應用,荷重軟化溫度高,熱容量高,各種性能優(yōu)質的耐火球材質已經(jīng)研制成功,鎂鋁鉻球和剛玉球等材質已經(jīng)成功應用到柳鋼750m3和1080m3高爐的球式熱風爐上,優(yōu)質耐火球理化特性見表2。

表2優(yōu)質耐火球理化特性比較

對于蓄熱量需求一定的熱風爐,優(yōu)質耐火球的裝入可使熱風爐外形體積縮小,減少投資總成本。對于鉻剛玉球的性能研究表明,鉻剛玉球的密度大,比普通耐火球高23%。若1m3內裝同樣直徑(60mm)的球,可裝3278個,低蠕變球重量為1t,鉻剛玉球重量為1.185t。但由于剛玉球的一次投資成本較高,應用尚不廣泛。目前應用較多的是價格較低的優(yōu)質低蠕變高鋁質耐火球。

3、耐火球的組合應用

優(yōu)質耐火球為一機多球制及隧道窯生產(chǎn),球體狀態(tài)無明顯環(huán)痕,呈標準球形,無縱橫誤差,球體斷勻。理論和實踐研究表明,球床中下部應用普通高鋁質耐火球已能滿足工況要求。優(yōu)質耐火球在球床上部應用,不易出現(xiàn)變形、渣化、粘結。若粉塵超標,球床堵塞,可卸球凈化后再裝入繼續(xù)使用。

  更多耐火材料咨詢歡迎關注鄭州豫宏耐火材料有限公司官網(wǎng)網(wǎng)站m.wznjl.com.cn.