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耐火纤 维喷涂技术的应用及质量控制
发布时间:2011-02-25 最后编辑时间2011-02-25 浏览次数:3922次 来源:
耐火纤 维喷涂技术是纤维施工机械化的一项新工艺 , 其实质 是耐火纤维炉衬的第二代技术。该技术 是使用纤维喷枪。粘合剂 通过隔膜泵均匀地喷入纤维流 , 两者混 合直接喷涂到工作表面上 , 形成三 维网络状制品结构。它克服 了小块耐火纤维毡、毯、折叠块炉衬整体性差、接缝多、易定向 收缩产生贯通缝、施工难度大、周期性长等缺点 , 有利于 提高工业炉窑的热效率 , 为企业 节能增效提供了很好的途径。
1  耐火纤 维喷涂技术的应用
1. 1  应用范围
耐火纤 维喷涂技术适用于无固体物料直接与炉衬接触、无颗粒 气流及燃气流速≤ 20 m / s ( 若喷涂 表面涂料可增强气流冲刷化能力 ) 的各种 工业炉窑的耐火衬里。另外 , 通过纤维原料的选用 , 塔、罐、容器等 的外保温也可以用喷涂法施工。
1. 2  特点及优越性
(1) 一次性 喷涂所获得的衬层整体无接缝 , 有效地 避免了纤维制品在高温下的定向收缩 , 消除了窜气、露点腐 蚀等对炉壳和锚固钉的危害 , 强化了密封、保温和耐火性能 , 提高了 工业炉窑的热效率。
(2) 大大降 低复杂异形面如球面、拐角、炉门及 排烟管结合处等部位整体锚固的施工难度 , 提高了 异形结合的密封性。喷涂施工方便、灵活 , 锚固钉用量少 , 且全部 埋在纤维炉衬里 , 有效防止钉头烧损、避免热短路。
(3) 喷涂纤 维衬层具有比平铺毡、毯较低的导热系数 , 比立铺 折叠块有较好的热强度 , 锚固件 埋于喷涂层内不直接传递热量 , 节能率达 15% ~ 30% , 衬层坚固 , 均匀而且平整 , 具有较 强的抗侵蚀能力。
(4) 喷涂衬层经济合理 , 可以根 据工业炉工况采取多种纤维分层复合喷涂 , 有利于 实现复合材料传热机理的温度梯度分布 , 降低衬 层材料的综合造价。
(5) 耐火纤 维喷涂速度比常规施工方法提高 4 倍 , 缩短了施工周期 , 尤其在 抢修工程更具有优势。涂层结 构内属柔性材料 , 喷涂施 工竣工后即可投入使用 , 减少近 80% 的烘炉时间。在石化 行业现有的大量管式加热炉的节能改造和抢修工程中更具有优势。其无需 拆卸原炉管即可作全纤维炉衬 , 也可在原砖衬、浇注料 炉衬表面喷涂含锆耐火纤维表衬 , 保护了 原有砖墙不受火焰直接冲刷 , 降低了砖墙界面温度 , 提高了 炉体的使用寿命。
2  耐火纤 维喷涂的质量控制
2. 1  炉衬设 计中应注意的问题
加热炉 正常运行时火焰的理论高度在 1 m 左右 , 但考虑 到燃料及操作不当等因素的存在 , 致使火焰舔着衬里 , 造成局 部超温而影响衬里寿命和炉的热效应。在炉膛设计温度高于 1 000 ℃ 的炉内 , 距炉底 2 m 以下的 炉墙衬里宜采用拉砖结构 ; 在炉膛 内设计温度低于 500 ℃ 的炉内 , 距炉底 2 m 以下的 炉墙衬里宜采用高铝纤维层。
对流段炉顶温度低 , 易形成亚硫酸 (H 2 SO 3 ) ,H 2 SO 3 极易与 耐火纤维的主要成分 Al 2 O 3 SiO 2 产生化学反应 , 使纤维断裂、粉化。对流段 炉顶部分的炉衬宜采用烧注料或砖结构。
2. 2  喷涂原 材料的质量控制
严格控 制喷涂原材料的质量是保证成品优质的前提。喷涂用 纤维原材料要求纤维直径 24 cm , 丝长 80 100 mm , 渣球含量≤ 8% 。 岩棉价格便宜 , 在保温、隔热上 具有良好的性能 , 工作温度在 - 268 ~ 700 ℃之间 , 可用于 连续工作温度在 600 ℃ 以下的 炉窑及管道衬层绝热保温。
硅酸铝 系耐火纤维容量在 250 kg /m 3 条件下导热系数最小。标准型 普通硅酸铝纤维、高铝纤 维分别用于工作温度在 1 000 ℃ 以下的设备 , 作耐火、隔热、保温层 , 高铝与 含锆合纤维及含锆纤维喷涂应用于 1 300 ℃ 左右的高温炉窑。
高温结 合剂的质量性能直接影响喷涂产品的寿命。常用硅 酸铝系列结合剂属热硬性结合剂。在允许的工作范围内 , 结合剂 成分配比应用有助于形成粘结链和网络结构 , 既需快速促凝 , 固化后不收缩 , 又要具有均匀、分散、流动性、兼顾初 始强化度和热态烧结性能。热硬性 能结合剂的耐火度不低于 175 ℃ , 黏度 6 . 0 × 10 - 3 ~ 8 . 0 × 10 - 3 Pa · s 。全纤维 喷涂炉衬的保温钉结构有“ V ”、“ V ”、“ L ”等形式 , 一般采 用三角形式排布 , 材质一般采用Φ 6 mm 的 A 3 钢或 10T18Niqri 钢。
喷涂衬 施工用水应达到施工用水标准。
2. 3  施工中的质量控制
(1) 衬里施 工期间直至烘炉的环境温度不得低于 5 ℃ , 雨季施 工应有防雨措施。用木塞 或牛皮纸将加热炉有接管内孔及燃烧器全部封堵严密。
(2) 钢结构 除锈标准应达到 St 3 级。保温钉焊接应满焊 , 无咬肉 , 垂端偏差≤ 5 mm , 高度误差± 2 mm , 间距误差± 5 mm 。
(3) 根据喷 涂层衬里厚度分层喷涂耐火纤维 , 每层间挂不锈钢网 , 衬里应 将保温钉完全覆盖 , 且内表 面与保温钉端应有 25 ~ 30 mm 的距离 , 喷涂过 程中严禁使用弹料。
(4) 旧炉衬 在喷涂耐火纤维前必须用钢丝刷彻底清理原耐火砖表面 , 除去粉尘及油污 , 凡表面 疏松处均应剔除。
(5) 纤维衬 里喷涂成型后严禁机械碰撞 , 衬里在 使用前不需烘炉。若施工环境的温度高 , 须用红外灯 (250W / 盏· m 3 ) 对炉顶进行养护。
3 耐火纤 维喷涂衬里的验收
(1) 纤维喷 涂衬里的厚度用直径 2 mm 的长探针进行检查 , 平均不少于 1 处 /m 2 , 喷涂衬 里总厚度误差为 0 ~ 10 mm , 采用复 合炉衬时背衬纤维涂层的厚度误差为 - 10 ~ 0 mm , 衬里表面平整度误差≤ 10 mm , 衬里表 面不应存在明显疏松和缝隙。
(2) 纤维喷 涂衬里的物理性能以每项工程每种材料各制 1 组样块 ( 包括 100 mm × 10 mm × 20 mm 6 块 , Φ 180 mm × 20 mm 6 块 ) 进行检验 , 如有不符项目 , 则取双倍样块复验 , 2 组均达标时判为合格。
4 结语
耐火纤 维喷涂衬里突出的性能 , 使其独 立成为工业节能技术上的一项重要创新。随着纤 维喷涂应用技术的发展 , 其应用领域日益扩大。
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