鍋爐高溫爐襯耐火纖維板的應(yīng)用

鍋爐高溫爐襯耐火纖維板的應(yīng)用

1熱和密封不良在主回火焰鍋爐的前煙箱門和三個(gè)圓爐的前煙箱門中，900100c的高溫氣氛被加熱和清潔。如果這種高溫?zé)熛涞纳崞骱兔芊獠缓?，它將直接影響鍋爐的使用壽命，并使鍋爐無法正常工作。國(guó)產(chǎn)燃油燃?xì)忮仩t的高溫?zé)熛溟T多采用輕質(zhì)耐熱混凝土,莫耒石輕質(zhì)澆注料。這種材料的密度一般為1200～1500kg/m3,雖然比重質(zhì)爐襯輕了很多,但做出的爐門仍然很重。在使用過程中容易出現(xiàn)裂紋,導(dǎo)致絕熱層過早脫落。為了克服輕質(zhì)耐熱混凝土爐襯的上述缺點(diǎn),筆者嘗試用耐火纖維板做高溫爐門襯材料,收到良好效果。2耐火纖維是一種高溫烤箱材料的優(yōu)點(diǎn)2.1耐水劑的容重耐火纖維制品的容重為130～220kg/m3,僅為輕質(zhì)耐熱混凝土容重的10%～15%。用耐火纖維制品做爐襯材料重量輕,爐門開啟輕便。2.2導(dǎo)熱系數(shù)的確定耐火纖維制品的導(dǎo)熱系數(shù)為0.03～0.04W/(m·℃),輕質(zhì)耐熱混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)為0.4～0.5W/(m·℃)。根據(jù)傳熱原理,散熱量q=λSΔtq=λSΔt,式中λ為導(dǎo)熱系數(shù),S為爐襯厚度,Δt為爐襯內(nèi)外表面溫度差。如果q不變,則λ與S成反比。所以用耐火纖維做爐襯材料,厚度可以減薄。2.3長(zhǎng)壽壽命耐火纖維氈及其它制品耐急冷急熱性好,非常適應(yīng)燃油燃?xì)忮仩t經(jīng)常停開的工作特點(diǎn)。因此使用壽命長(zhǎng)。2.4隔聲效果好能減少燃燒產(chǎn)生的噪音。2.5價(jià)格適中耐火纖維制品的價(jià)格雖然比輕質(zhì)耐熱混凝土貴,但由于采用復(fù)合爐襯,重量輕,費(fèi)用與輕質(zhì)耐熱混凝土接近。3高溫噴霧箱爐的結(jié)構(gòu)3.1鍋爐煙箱門襯保溫層和水溫度對(duì)鍋爐煙箱門襯保溫層的性能影響耐火纖維的材質(zhì)不同,使用溫度也不同(表1)。表1中可以看出,從使用溫度和價(jià)格上考慮,鍋爐煙箱門襯的工作層(接觸火焰部位)宜采用高鋁硅酸鋁纖維,保溫層宜采用普通硅酸鋁纖維。3.2門襯的材料和抗風(fēng)蝕的高鋁纖維板圖7耐火纖維制品的品種很多,有耐火纖維棉、耐火纖維板、針刺毯、氈,耐火纖維磚,纖維管、繩等。其中大部分不抗風(fēng)蝕,即耐不住高速氣流的沖刷。而鍋爐煙箱的門襯必須抗20m/s以上煙速的沖刷,特制的耐火纖維板可以滿足這一要求。鍋爐煙箱門襯最好選耐高溫、抗風(fēng)蝕的高鋁纖維板做工作層,普通硅酸鋁纖維(不一定要求抗風(fēng)蝕)做中間保溫層,外保溫層可選用價(jià)格低廉的巖棉氈,構(gòu)成復(fù)合層。這種復(fù)合層爐襯既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。3.3高溫加熱后耐火纖維的固定爐門先用金屬做成框架,把耐火纖維平鋪在框架內(nèi),用高溫膠粘牢,并用耐熱鋼金屬拉桿固定(見圖1)。耐火纖維受到高溫加熱后要產(chǎn)生收縮,使接縫變大,因此各層間的接縫要錯(cuò)開,接縫要擠緊粘牢。固定金屬拉桿及類板要采用耐熱材料,溫度低于1000℃的部位采用不銹鋼,溫度高于1000℃的部位用耐熱鋼(Cr25Ni20)。4爐門襯厚度的確定根據(jù)最佳熱能原理,爐襯有一個(gè)經(jīng)濟(jì)厚度,其值可根據(jù)穩(wěn)定態(tài)傳熱來求得。穩(wěn)定態(tài)傳熱公式q=-λdtdxq=?λdtdx式中:q-散熱量,W/m2;λ-導(dǎo)熱系數(shù),W/(m·℃);t-溫度,℃。各種玻璃態(tài)耐火纖維氈或毯的導(dǎo)熱系數(shù)可用下式計(jì)算:λ=eA+Bt式中:A和B-常數(shù),數(shù)值見表2。將λ=eA+Bt代入q=-λdtdxq=?λdtdx,得X=1qB(eA+BtΝ-eA+Bt)X=1qB(eA+BtN?eA+Bt)(m)式中:t-爐襯內(nèi)某一點(diǎn)的溫度,℃;tN-爐襯內(nèi)表面溫度,℃;X-爐襯內(nèi)某一點(diǎn)距內(nèi)表面距離,m;q-穩(wěn)定態(tài)熱損失,W/m2。各層間的介面溫度可用下式計(jì)算t=1B[ln(eA+BtΝ-qBX)-A]t=1B[ln(eA+BtN?qBX)?A](℃)爐門外壁對(duì)空氣的總散熱量q用下式計(jì)算q=αΣ(tw-th)式中:αΣ-垂直平面(涂漆)對(duì)空氣的總散熱系數(shù),W/(m2·℃);tw-爐門外表面溫度,℃;th-環(huán)境溫度,℃。用實(shí)例說明上述各式的計(jì)算方法。例題:中心回焰式燃?xì)忮仩t的前煙箱門采用耐火纖維復(fù)合爐襯:工作層材質(zhì)為高鋁硅酸鋁纖維板,密度ρ=128kg/m3,厚度為X1,導(dǎo)熱系數(shù)為λ1;中間層為普通硅酸鋁纖維氈,ρ=96kg/m3,厚度為X2,導(dǎo)熱系數(shù)為λ2;外保溫層選用巖棉氈,ρ=160kg/m3,厚度為X3,導(dǎo)熱系數(shù)為λ3。又知爐門襯內(nèi)表面溫度為tN=1000℃,爐門外表面溫度為tw=60℃;環(huán)境溫度為10℃(冬季),試計(jì)算爐門襯各層厚度。解:假設(shè)內(nèi)層與中間層的介面溫度t1=950℃(普通硅酸鋁纖維的安全使用溫度);中間層與外層的介面溫度為t2=600℃(巖棉的安全使用溫度)q=αΣ(tw-th)=9.57×(60-10)=478.5(W/m2)根據(jù)ρ=128kg/m3,查表2得A=-3.18B=1.74×10-3則X1=1478.5×1.74×10-3×(e-3.18+1.74×10-3×1000-e-3.18+1.74×10-3×950)=0.02356(m)X1=1478.5×1.74×10?3×(e?3.18+1.74×10?3×1000?e?3.18+1.74×10?3×950)=0.02356(m)選用厚度為0.03m。t1的校核:t1=11.74×10-3[ln(e-3.18+1.74×10-3×1000-478.5×1.74×10-3×0.03)+3.18]=936℃t1=11.74×10?3[ln(e?3.18+1.74×10?3×1000?478.5×1.74×10?3×0.03)+3.18]=936℃符合普通硅酸鋁纖維安全使用溫度要求。根據(jù)ρ=96kg/m3,查得A=-3.18B=1.94×10-3X2=1478.5×1.94×10-3×(e-3.18+1.94×10-3×936-e-3.18+1.94×10-3×600)=0.1318(m)X2=1478.5×1.94×10?3×(e?3.18+1.94×10?3×936?e?3.18+1.94×10?3×600)=0.1318(m)選用厚度為0.13m。校核t2:t2=11.94×10-3[ln(e-3.18+1.94×10-3×936-478.5×1.94×10-3×0.13)+3.18]=607(℃)t2=11.94×10?3[ln(e?3.18+1.94×10?3×936?478.5×1.94×10?3×0.13)+3.18]=607(℃)符合要求。根據(jù)ρ=160kg/m3,查得A=-3.17B=1.63×10-3X3=1478.5×1.63×10-3×(e-3.17+1.63×10-3×607-e-3.17+1.63×10-3×60)=0.085(m)A=?3.17B=1.63×10?3X3=1478.5×1.63×10?3×(e?3.17+1.63×10?3×607?e?3.17+1.63×10?3×60)=0.085(m)選用厚度為0.085m,t3不需校核。5耐火纖維氈密封由于鍋爐爐膛呈微正壓(一般為100～200Pa),所以密封壓力不高,但是溫度較高。在這種情況下用耐火纖維氈做密封材料比石棉繩要好。但耐火纖維氈耐壓能力差,一般壓縮比控制在3:1范圍內(nèi)。用耐火纖維氈密封可不必象石