내화 실패의 5가지 일반적인 원인과 해결 방법

Oct 25, 2023

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모든 프로세스 히터는 고온에서 작동하며 가스 연소 또는 덜 일반적으로 오일 연소에서 발생하는 복사열에 의해 가열되는 내화 라이닝 ​​인클로저 내부의 프로세스 튜브로 구성됩니다.

내화 라이닝은 단열 기능이 있고 열 손실을 최소화하므로 고온 환경을 유지하는 데 필수적입니다. 그러나 고온에 노출되면 내화물이 열화되어 복구 작업이 수행되지 않으면 잠재적으로 파손될 수 있습니다.

내화 라이닝의 유형에는 내화 세라믹 섬유, 벽돌, 캐스터블 또는 콘크리트가 포함됩니다. 내화물 고장으로 인해 계획되지 않은 가동 중단이 발생하면 공장의 생산 손실로 인해 하루 100만 달러 이상의 비용이 발생할 수 있습니다.

내화물 고장의 가장 일반적인 원인, 연소된 히터나 용광로의 손상 여부를 검사하는 방법, 정상적인 작동을 방해할 필요 없이 온라인으로 내화물을 수리하는 방법을 아는 것이 좋습니다. 다음은 내화 실패의 일반적인 원인입니다.

1. 서비스 기간에 따른 성능 저하

내화 라이닝은 노화됨에 따라 물리적 특성이 변합니다. 고온 환경은 재료 내 결합제의 미세 구조 변화를 유발하여 표면 또는 내부 강도의 손실을 초래합니다. 내화 재료가 벽돌이나 캐스터블 라이닝과 같은 압축 하중을 전달하는 경우 이는 국지적이거나 광범위한 파손으로 이어질 수 있습니다.

내화물이 많은 복사벽 응용 분야에서 흔히 발생하는 화염 충돌에 노출되면 수명이 짧아집니다.

석유 연소 히터에서는 연소 생성물의 부식제에 의해 내화물 열화가 가속화됩니다. 다행스럽게도 현재는 석유 연소를 사용하는 경우가 거의 없습니다.

2. 부적합한 내화물

내화물의 조합은 가열식 히터의 일반적인 특징입니다. 문과 같은 개구부에는 섬유 및 벽돌 재료를 사용하는 경우가 많으며, 엿보기에는 IFB, 캐스터블 또는 섬유 모듈을 사용할 수 있습니다.

서로 다른 재료를 사용하는 표준화된 설계는 각 재료가 고온에서 다양한 특성을 가지기 때문에 어려울 수 있습니다. 따라서 내화 라이닝이 손상되어 쉘이 뜨거운 연도 가스에 노출되어 핫스팟이 발생할 수 있습니다.

일치하지 않는 내화 재료의 위험을 낮추려면 내화 공급업체와 긴밀히 협력하여 개구부 주변에 유사한 재료가 사용되도록 하는 것이 좋습니다.

3. 지원 상실

모든 유형의 내화 라이닝은 연소된 히터의 외부 강철 쉘에 부착되어 지지됩니다. 기존의 지지대는 쉘에 용접된 앵커링 시스템에 의해 제공됩니다.

쉘과 앵커 사이의 용접 조인트가 부식으로 인해 손상되고 지지력이 손실되는 경우가 많습니다. 부식은 내화 라이닝을 관통하여 냉각기 쉘에 도달할 때 응축되는 뜨거운 연도 가스로 인해 발생합니다. 주변 환경은 가장 약한 부분인 용접 부분의 급속한 산화 또는 부식에 이상적입니다.

지지대가 손실되면 개별 벽돌, 모듈 등이 떨어져 금속 껍질이 노출되어 도미노 효과가 발생하고 인접한 내화 라이닝이 파손될 수 있습니다.

유럽의 한 공장에서는 CCR 플랫포머의 복사 섹션과 대류 섹션 사이의 전이 쉘 덕트에서 핫스팟이 발견되었습니다. 이 경우, 지붕의 세라믹 섬유 담요가 파손되어 쉘이 뜨거운 연도 가스에 노출되었습니다. 이로 인해 외부 쉘 온도가 560°C(1040°F)를 초과했습니다.

고장이 날 때까지 껍질이 과열되는 것을 방지하기 위해 CCR 플랫폼의 생산 속도를 줄여야 했고, 그 결과 하루 $400,000 이상의 생산 손실이 발생했습니다.

공장에서는 Hot-tek의 고온 내화물 수리 서비스를 이용하여 다음 계획된 처리 시점까지 문제를 해결했습니다. 이 서비스에 대해서는 이 백서 뒷부분에서 자세히 설명합니다.