工業(yè)爐窯耐火纖維噴涂技術(shù)的應(yīng)用

工業(yè)爐窯耐火纖維噴涂技術(shù)的應(yīng)用

近年來，耐寒纖維纖維以其耐寒（1273.1473k）、振動(dòng)、傳熱、吸聲、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，已被取代為磚瓦結(jié)構(gòu)和注射材料，成為防火、保溫、隔熱、隔熱、隔熱、防火的首選材料，廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、機(jī)械、住房等行業(yè)。耐火纖維噴涂技術(shù)是纖維施工機(jī)械化的一項(xiàng)新工藝。該技術(shù)是使用專用纖維噴槍,將結(jié)合劑通過隔膜泵均勻地噴入纖維,并使二者混合直接噴涂到工件表面上,形成三維網(wǎng)絡(luò)狀制品結(jié)構(gòu)。它克服了小塊耐火纖維氈、毯、折疊塊爐襯整體性差、接縫多,易定向收縮產(chǎn)生貫通縫,施工難度大、周期長(zhǎng)等缺點(diǎn),有利于提高工業(yè)爐窯的熱效率,為企業(yè)節(jié)能增效提供了一條很好的途徑。1抗火焰纖維噴漆技術(shù)的應(yīng)用(1)氣流沖刷及燃?xì)饬魉倌突鹄w維噴涂技術(shù)適用于無固體物料直接與爐襯接觸、無顆粒氣流沖刷及燃?xì)饬魉佟?0m/s(若噴涂表面涂料可增強(qiáng)抗氣流沖刷能力)的各種工業(yè)爐窯的耐火襯里。另外,通過纖維原料的選用,塔、罐、容器等的外保溫也可用噴涂法施工。(2)可選用的纖維噴涂材料我國(guó)工業(yè)爐窯是能耗大戶,其能耗占全國(guó)總能耗的25%。目前,國(guó)內(nèi)大部分爐窯依舊沿用上世紀(jì)50年代的設(shè)計(jì)與技術(shù),爐墻仍采用復(fù)雜的砌磚。其缺點(diǎn)是:爐體點(diǎn)火升溫時(shí),爐墻蓄熱量大,升溫速度慢;爐墻保溫效果差,散熱損失大,工作環(huán)境惡劣;爐墻熱惰性大,不適合自動(dòng)化控制燃燒。爐襯材料由耐火磚至澆注料發(fā)展到輕質(zhì)纖維氈、毯、塊等的應(yīng)用,雖然在一定程度上提高了爐窯技術(shù)性能指標(biāo),但纖維二次制品的層鋪、疊加、穿釘、貼面等施工工藝和質(zhì)量、壽命也暴露出很大的局限性。主要缺點(diǎn)有:人力投入大,施工速度慢,施工質(zhì)量很難控制;纖維制品間有貫通式直縫,密封性差,易竄火;球面及異型結(jié)構(gòu)難以施工,維修和搶修困難。對(duì)于加熱爐等工業(yè)爐襯來說,纖維噴涂材料采用優(yōu)質(zhì)纖維原棉,高性能纖維系列結(jié)合劑為原料,在一次性整體噴涂過程中形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式的爐襯,與其他施工方法形成的纖維爐襯相比,具有以下優(yōu)點(diǎn):1)一次性噴涂所獲得的襯層整體無接縫,有效地避免了纖維制品在高溫下的定向收縮,消除了竄氣、露點(diǎn)腐蝕等對(duì)爐殼、錨固釘?shù)奈：?強(qiáng)化了密封、保溫和耐火性能,提高了工業(yè)爐窯的熱效率。2)應(yīng)用纖維噴涂技術(shù)可以大大降低復(fù)雜異形面,如球面、拐角、爐門及排煙管結(jié)合處等部位整體錨固的施工難度,提高了異形結(jié)合處的密封性能。噴涂施工方便、靈活,錨固釘用量少,且全部埋在纖維爐襯里,有效防止釘頭燒損,避免熱短路。3)噴涂纖維襯層具有比平鋪氈、毯較低的導(dǎo)熱系數(shù),比立鋪折疊塊有較好的熱強(qiáng)度,錨固件埋于噴涂層內(nèi)不直接傳遞熱量,節(jié)能率達(dá)15%～30%。襯層堅(jiān)固、均勻而平整,具有較強(qiáng)的抗侵蝕能力。4)噴涂層經(jīng)濟(jì)合理,可以根據(jù)工業(yè)爐工況采用多種纖維分層復(fù)合噴涂,有利于實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料傳熱機(jī)理的溫度梯度分布,降低襯層材料的綜合造價(jià)。5)耐火纖維噴涂速度比常規(guī)施工方法提高4.5倍,縮短了施工周期,尤其對(duì)搶修工程更具有優(yōu)勢(shì)。涂層結(jié)構(gòu)屬柔性質(zhì)料,噴涂施工竣工后即可投入使用,減少近4/5的烘爐時(shí)間。2爐頂爐頂厚度設(shè)計(jì)加熱爐正常運(yùn)行時(shí)火焰的理論高度在1m左右。燃料及操作不當(dāng)?shù)纫蛩氐拇嬖?致使火焰舔著襯里,造成局部超溫而影響襯里壽命和爐的熱效應(yīng)。在爐膛設(shè)計(jì)溫度高于1000℃的爐內(nèi),距爐底2m以下的爐墻襯里宜采用拉磚結(jié)構(gòu);在爐膛設(shè)計(jì)溫度低于500℃的爐內(nèi),距爐底2m以下的爐墻襯里宜采用高鋁纖維層。對(duì)流段爐頂溫度低,易形成硫酸(H2SO3),H2SO3極易與耐火纖維的主要成分Al2O3、SiO2產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),使纖維斷裂、粉化。對(duì)流段爐頂部分的爐襯宜使用澆注料或磚結(jié)構(gòu)。在輻射室至對(duì)流室的過渡段等煙氣流速較大部位,襯里噴涂完成后需刷一層約1～2mm厚的專用高溫?zé)o機(jī)涂料,加強(qiáng)過渡段襯里的抗氣流沖刷能力。設(shè)計(jì)纖維爐襯厚度的經(jīng)驗(yàn)值見表1。3熱調(diào)查和試驗(yàn)用硅酸鋁纖維高溫嚴(yán)格控制噴涂原料的質(zhì)量是保證成品優(yōu)質(zhì)的前提。噴涂用纖維原材料要求纖維直徑2～4μm,絲長(zhǎng)80～100mm,渣球含量≤8%。巖棉在保溫、隔熱上具有良好的性能,價(jià)格便宜,工作溫度在-268～700℃之間?？捎糜谶B續(xù)工作溫度在600℃以下的爐窯及管道襯層絕熱保溫。硅酸鋁系列耐火纖維密度在250～300kg/m3條件下導(dǎo)熱系數(shù)最小。標(biāo)準(zhǔn)型普通硅酸鋁纖維、高鋁纖維噴涂分別用于工作溫度在1000℃、1200℃以下的熱工設(shè)備,作耐火、隔熱、保溫層,高鋁與含鋯復(fù)合纖維及含鋯纖維噴涂應(yīng)用于1300℃左右的高溫爐窯。高溫結(jié)合劑的質(zhì)量性能直接影響著噴涂產(chǎn)品的壽命。常用硅酸鋁系列結(jié)合劑屬熱硬性結(jié)合劑。在允許的工作溫度范圍內(nèi),結(jié)合劑成分、配比應(yīng)有助于形成粘結(jié)鏈和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),既要快速促凝、固化后不收縮,又要具有均勻、分散、流動(dòng)性,兼顧初始強(qiáng)化度和熱態(tài)燒結(jié)性能。熱硬性結(jié)合劑的耐火度不低于1750℃,粘度6.0×10-3～8.0×10-3Pa·s。全纖維噴涂爐襯的保溫釘結(jié)構(gòu)有“V”、“Y”、“L”等形式,一般采用三角形式排布。材質(zhì)一般采用?6mm的A3鋼或1Cr18Ni9Ti鋼。噴涂襯里施工用水應(yīng)達(dá)到工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)。4層間保溫釘安裝(1)襯里施工期間直至烘爐時(shí)的環(huán)境溫度不得低于5℃,雨季施工還應(yīng)有防雨措施,用木塞或牛皮紙將加熱爐所有接管內(nèi)孔及燃燒器孔全部封堵嚴(yán)密。(2)鋼結(jié)構(gòu)除銹標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)達(dá)到St3級(jí)。保溫釘焊接根部應(yīng)滿焊、無咬肉,垂直偏差≤5mm,高度誤差為±2mm,間距誤差±5mm。(3)根據(jù)噴涂襯里的厚度分層噴涂耐火纖維,每層間掛不銹鋼網(wǎng),襯里應(yīng)將保溫釘完全覆蓋,且內(nèi)表面與保溫釘頂端應(yīng)有25～30mm的距離,噴涂過程中嚴(yán)禁使用回彈料。(4)舊爐襯在噴涂耐火纖維前必須用鋼絲刷徹底清理原耐火磚表面,除去粉塵及油污,凡表面疏松處均應(yīng)剔除。(5)纖維襯里噴涂成型后嚴(yán)禁機(jī)械碰撞,襯里在使用前不需烘爐。若施工環(huán)境的濕度高,須用燈對(duì)爐頂進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。5表面平整度誤差(1)纖維噴涂襯里的厚度用直徑2mm的長(zhǎng)探針進(jìn)行檢查,平均不少于1處/m2;噴涂襯里總厚度誤差為0～+10mm;采用復(fù)合爐襯時(shí)背襯纖維涂層的厚度誤差為-10～0mm;襯里表面平整度誤差≤10mm/m;襯里表面不應(yīng)存在明顯疏松和縫隙。(2)纖維噴涂襯里的物理性能以每項(xiàng)工程每種材