耐火球是一种重要的耐火材料制品,形状通常为标准的球体。它在工业炉窑中扮演着关键角色,主要作用可以归纳为以下几个方面:
作为蓄热式热回收系统的介质
耐火球最重要的作用是在蓄热式高温空气燃烧技术的系统中,作为蓄热体。
高效回收热量,节约能源
系统通常有两个装满耐火球的蓄热室,交替工作。
周期A:高温废气(如1000℃以上)通过A蓄热室,将其巨大的热量传递给温度较低的耐火球。耐火球吸收并储存热量,废气被冷却后排出。
周期B:随后,助燃空气(或煤气)从相反方向通过已被加热的A蓄热室。冷空气从炽热的耐火球中吸收热量,迅速被预热到很高的温度(通常可达800-1100℃),然后进入炉膛参与燃烧。
通过这种方式,废气中约80%-90%的热量被回收,并用于预热助燃空气,提高了燃料的利用效率,节能效果非常显著。
提升燃烧效率,降低排放
助燃空气被预热到高温后,带入炉内的物理显热大幅增加,使得燃料燃烧更充分、更稳定,火焰温度更高。
这不仅能提高生产效率,还能减少因不完全燃烧产生的有害物质(如CO、NOx等),有利于环保。
其他重要作用
除了作为核心蓄热体外,耐火球还有其他一些应用和功能:
作为气体分布器和过滤层
在一些反应器(如氨分解炉、制氢设备)或竖窑中,耐火球被填充在催化剂床层的上下部。
均匀分布气体:使进入的气流能够均匀地通过整个催化剂床层或物料层,避免出现气流短路或死角。
过滤保护:可以过滤和阻挡气体中携带的粉尘杂质,保护下层的催化剂或精密填料不被污染和堵塞。
缓冲热应力:由于其堆积结构,能缓冲温度变化带来的热应力,保护设备内衬。
作为高温热交换介质
在某些直接接触式的换热过程中,耐火球本身作为热载体,在高温区和低温区之间循环,直接将热量从热源传递给被加热的物料。
耐火球为何能胜任这些工作?
耐火度:能承受高温度而不软化、熔化。
热容量:单位体积能储存大量的热量,这是作为高效蓄热体的关键。
热震稳定性:能够抵抗频繁的冷热交替而不开裂、破碎。
强度:具有较高的常温耐压强度和高温结构强度,能承受上层堆砌的压力和气流的冲击。
化学稳定性:能抵抗各种气体、化学物质的侵蚀。
应用
总而言之,耐火球虽然结构简单,但它是现代高效、节能、环保工业炉窑中不可或缺的关键部件,特别是在蓄热式燃烧技术中,其作用无可替代。