1. Température et conditions environnementales du régénérateur
Lorsque la hauteur totale H du corps de la grille et les températures supérieure et inférieure t1 et t0 dans la structure du régénérateur et les paramètres de fonctionnement sont déterminés, la température des gaz de combustion ti à n'importe quel niveau peut être estimée selon la formule suivante, qui peut être utilisée comme l'une des bases pour la sélection des matériaux réfractaires.
Par conséquent, la sélection des matériaux réfractaires pour le régénérateur doit répondre aux conditions suivantes :
(1) Changements du cycle de température ;
(2) Effet d’oxydation/réduction ;
(3) Érosion solide causée par les mouches ;
(4) L'effet des volatils et du condensat.
Pour le matériau réfractaire du corps de la grille, il est également nécessaire d'avoir une bonne valeur d'échange thermique pour répondre aux besoins d'efficacité thermique du corps de la grille.
2. Sélection raisonnable des matériaux réfractaires
1. Couche supérieure du corps de la grille
La chute de température par mètre dans le régénérateur est généralement de 80-100 degré, et la température la plus élevée au sommet du corps de la grille atteint 1380-1400 degré. Dans la couche supérieure du corps en treillis à une température supérieure à 1300 degrés, il est conseillé d'utiliser de la haute pureté directement liéebriques de magnésieCette brique est cuite à haute température (1780-1800 degré) avec du sable fondu de haute pureté. La teneur en CaO, SiO2 et Fe2O3 est faible et la périclase est directement liée. Il est difficile pour la phase gazeuse et la phase liquide de pénétrer dans la brique. Le corps de la brique a une forte résistance à la corrosion et peut réduire le phénomène de bouchage de la poudre de liaison de surface.
Étant donné que le SiO2 contenu dans le matériau volant pénètre progressivement dans les fissures du corps de la brique et modifie le rapport CaO/SiO2 de la partie matricielle, des diopsides à bas point de fusion CMS2, des scapolites de magnésium C2MS2, des forstérites M2S et des rhodonites de magnésium C3MS2 se formeront, ce qui entraînera un effet de volume important. Les cristaux de périclite peuvent également croître progressivement sous l'action de la vapeur alcaline, provoquant la fissuration, la rupture et le décollement du corps de la brique, ce qui réduit la durée de vie du corps de la brique.
Dans une atmosphère réductrice non faible, le vanadate de calcium est en phase liquide, qui pénètre dans la brique pour favoriser la croissance des cristaux de périclase et provoque également la déformation du corps de la brique.
2. Couche intermédiaire du treillis
La température de la couche intermédiaire du réseau est d'environ 800-1100 degrés, et des matériaux réfractaires en magnésie-chrome, en forstérite et en magnésie-alumine peuvent être sélectionnés. Les matériaux en magnésie-alumine ont une forte résistance à l'érosion par les sulfates, mais sont coûteux. Ce type de matériau réfractaire n'est pas encore largement utilisé en Chine. La température d'utilisation des briques en forstérite ne doit pas dépasser 1050 degrés, et elles sont utilisées dans la zone de basse température de la couche intermédiaire.
Il existe un phénomène de liquéfaction et de solidification répétées du sulfate dans la couche intermédiaire du réseau. Cela est dû au catalyseur de craquage de la chaîne carbonée V2O5 résiduel dans le pétrole lourd, qui transforme le SO2 des gaz de combustion en SO3 et corrode progressivement les réfractaires du réseau. Son expansion de solidification peut provoquer des dommages de fragilisation par contrainte correspondants à la structure de la brique.
Au-dessus de 1000 degrés, le sulfate réagit avec MgSO4 pour former NaxMg(yS2O2)2, et l'intensité de la réaction augmente avec l'augmentation du rapport Na2O/SO3. Afin d'améliorer la résistance à la corrosion des briques de magnésie-chrome, la teneur en Cr2O3 doit être augmentée autant que possible et le degré de liaison directe de la phase minérale doit être augmenté afin que le spinelle de chrome enveloppe les particules de périclase, ce qui peut prolonger sa durée de vie.
3. La couche inférieure du treillis et d'autres parties
La température de la couche inférieure du treillis est inférieure à 800 degrés et la corrosion chimique est faible, mais le poids total d'un treillis régénérateur est d'au moins 40-50t, et la charge unitaire de la couche inférieure du treillis est aussi élevée que 8-10t/m2. De plus, il est nécessaire d'utiliser la méthode de la flamme pour faire fondre et nettoyer le treillis. Par conséquent, il est conseillé d'utiliser des briques d'argile à faible porosité de haute qualité avec une forte résistance au fluage et une bonne résistance aux chocs thermiques. Afin d'éviter la réaction de contact entre les briques alcalines et les briques d'argile, des briques à haute teneur en alumine peuvent être utilisées comme couche de transition entre les couches intermédiaire et inférieure du treillis.
Les autres parties du régénérateur comprennent le sommet de la couronne, les parois latérales et la couronne de la grille, où les matériaux réfractaires sont relativement faibles en érosion. En général, le sommet de l'arche du régénérateur est fait de briques de silice de haute qualité et les parois latérales sont divisées en trois parties. La paroi du régénérateur dans l'espace supérieur du corps en treillis est faite de briques de silice de haute qualité et la paroi cible peut également être faite de briques de magnésie-chrome directement liées. De la partie au-dessus de la barre de grille à la surface supérieure du corps de grille, la meilleure solution est d'utiliser le même matériau que le corps de grille dans la même section de hauteur, ce qui peut prolonger la durée de vie du mur. Une autre solution consiste à utiliser des briques alcalines ou des briques de magnésie-chrome directement liées qui sont un niveau inférieur au matériau du corps de grille correspondant dans la section supérieure, des briques de magnésie-chrome directement liées dans la section médiane, des briques d'argile à faible porosité dans la section inférieure et des briques d'argile de premier niveau sous la barre de grille. L'arc à barreaux de grille utilise généralement des briques d'argile à faible porosité et peut également utiliser un matériau AZS moulé fusionné avec des arcs de protection en argile.
3. Forme structurelle du corps en treillis
Dans le four de fusion du verre, le corps en treillis du régénérateur est généralement disposé dans des styles Siemens et vannerie avec des briques droites. Cependant, les trous du treillis sont souvent bouchés. Lorsque le blocage est grave, des mesures telles que la réparation à chaud et le remplacement des briques en treillis sont prises. Les conditions de réparation à chaud sont très mauvaises et l'intensité de travail est extrêmement élevée. Des briques cylindriques octogonales sont utilisées pour remplacer les briques droites d'origine. Le treillis est en forme de cheminée et n'est pas facile à bloquer. Aucune réparation à chaud n'est nécessaire pendant toute la durée du four. Il suffit de vérifier régulièrement. S'il y a une petite quantité de blocage, la partie inférieure du treillis peut être nettoyée par fusion à la flamme de bas en haut.
L'une des technologies d'économie d'énergie importantes pour les grands fours de fusion du verre consiste à promouvoir l'utilisation de briques à treillis cylindriques. Les briques à treillis cylindriques octogonales conservent les propriétés physiques et chimiques des briques droites d'origine et sont faciles à poser. Les briques sont alignées de haut en bas sans pratiquement aucune pièce suspendue. La structure est stable, la surface de chauffage par volume unitaire du treillis est élevée et la durée de vie est longue, ce qui est de plus en plus apprécié. L'épaisseur de paroi de la brique cylindrique peut être réduite à 40 mm, ce qui non seulement réduit le poids du treillis unitaire, mais augmente également la conductivité thermique. Le coût du treillis cylindrique est environ 15 % plus élevé que celui du treillis à panier et environ 15 % inférieur à celui du treillis croisé. Cependant, en termes d'économie d'énergie, la différence entre le treillis cylindrique et le treillis croisé n'est pas grande. La consommation de chaleur du treillis à panier augmente de 1 à 2 % par an, et celle du treillis cylindrique d'environ 0,5 % par an. Une grande quantité d'énergie est économisée grâce au ralentissement du « vieillissement ».
Lors de la conception de la structure du régénérateur, une attention particulière doit être accordée à la méthode de connexion entre les briques en treillis cylindriques et l'arc de la grille. La disposition Siemens de briques droites doit être utilisée pour la transition entre les briques en treillis cylindriques et l'arc de la grille, avec une hauteur d'environ 1 m. De cette manière, les trous du treillis peuvent être reliés en douceur de haut en bas et l'uniformité du gaz entrant dans le treillis cylindrique peut être améliorée, ce qui permet de tirer pleinement parti des avantages des briques en treillis cylindriques et d'améliorer l'efficacité thermique du four de fusion du verre.
Actuellement, le régénérateur du four de fusion de verre domestique est progressivement passé de la structure traditionnelle de la route ascendante à une structure cloisonnée ou connectée en forme de boîte. Le renforcement des recherches sur la sélection raisonnable des matériaux réfractaires pour le régénérateur, l'utilisation de configurations cloisonnées et le développement de nouvelles variétés peuvent répondre aux exigences d'amélioration de l'efficacité et de la durée de vie du régénérateur. Cela revêt une grande importance pour la production de verre de haute qualité dans les fours de fusion de verre domestiques et la réalisation rapide des objectifs de développement de faible consommation d'énergie, d'efficacité thermique élevée, de grande échelle de tonnage et de longue durée de vie du four.
