工业炉窑耐火纤维喷涂技术的应用

工业炉窑耐火纤维喷涂技术的应用

近年来，耐寒纤维纤维以其耐寒（1273.1473k）、振动、传热、吸声、重量轻等优点，已被取代为砖瓦结构和注射材料，成为防火、保温、隔热、隔热、隔热、防火的首选材料，广泛应用于冶金、石油、化工、机械、住房等行业。耐火纤维喷涂技术是纤维施工机械化的一项新工艺。该技术是使用专用纤维喷枪,将结合剂通过隔膜泵均匀地喷入纤维,并使二者混合直接喷涂到工件表面上,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一条很好的途径。1抗火焰纤维喷漆技术的应用(1)气流冲刷及燃气流速耐火纤维喷涂技术适用于无固体物料直接与炉衬接触、无颗粒气流冲刷及燃气流速≤20m/s(若喷涂表面涂料可增强抗气流冲刷能力)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用喷涂法施工。(2)可选用的纤维喷涂材料我国工业炉窑是能耗大户,其能耗占全国总能耗的25%。目前,国内大部分炉窑依旧沿用上世纪50年代的设计与技术,炉墙仍采用复杂的砌砖。其缺点是:炉体点火升温时,炉墙蓄热量大,升温速度慢;炉墙保温效果差,散热损失大,工作环境恶劣;炉墙热惰性大,不适合自动化控制燃烧。炉衬材料由耐火砖至浇注料发展到轻质纤维毡、毯、块等的应用,虽然在一定程度上提高了炉窑技术性能指标,但纤维二次制品的层铺、叠加、穿钉、贴面等施工工艺和质量、寿命也暴露出很大的局限性。主要缺点有:人力投入大,施工速度慢,施工质量很难控制;纤维制品间有贯通式直缝,密封性差,易窜火;球面及异型结构难以施工,维修和抢修困难。对于加热炉等工业炉衬来说,纤维喷涂材料采用优质纤维原棉,高性能纤维系列结合剂为原料,在一次性整体喷涂过程中形成的三维网络结构形式的炉衬,与其他施工方法形成的纤维炉衬相比,具有以下优点: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、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)应用纤维喷涂技术可以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,提高了异形结合处的密封性能。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、均匀而平整,具有较强的抗侵蚀能力。4)喷涂层经济合理,可以根据工业炉工况采用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4.5倍,缩短了施工周期,尤其对抢修工程更具有优势。涂层结构属柔性质料,喷涂施工竣工后即可投入使用,减少近4/5的烘炉时间。2炉顶炉顶厚度设计加热炉正常运行时火焰的理论高度在1m左右。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1000℃的炉内,距炉底2m以下的炉墙衬里宜采用拉砖结构;在炉膛设计温度低于500℃的炉内,距炉底2m以下的炉墙衬里宜采用高铝纤维层。对流段炉顶温度低,易形成硫酸(H2SO3),H2SO3极易与耐火纤维的主要成分Al2O3、SiO2产生化学反应,使纤维断裂、粉化。对流段炉顶部分的炉衬宜使用浇注料或砖结构。在辐射室至对流室的过渡段等烟气流速较大部位,衬里喷涂完成后需刷一层约1～2mm厚的专用高温无机涂料,加强过渡段衬里的抗气流冲刷能力。设计纤维炉衬厚度的经验值见表1。3热调查和试验用硅酸铝纤维高温严格控制喷涂原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2～4μm,丝长80～100mm,渣球含量≤8%。岩棉在保温、隔热上具有良好的性能,价格便宜,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。硅酸铝系列耐火纤维密度在250～300kg/m3条件下导热系数最小。标准型普通硅酸铝纤维、高铝纤维喷涂分别用于工作温度在1000℃、1200℃以下的热工设备,作耐火、隔热、保温层,高铝与含锆复合纤维及含锆纤维喷涂应用于1300℃左右的高温炉窑。高温结合剂的质量性能直接影响着喷涂产品的寿命。常用硅酸铝系列结合剂属热硬性结合剂。在允许的工作温度范围内,结合剂成分、配比应有助于形成粘结链和网络结构,既要快速促凝、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。热硬性结合剂的耐火度不低于1750℃,粘度6.0×10-3～8.0×10-3Pa·s。全纤维喷涂炉衬的保温钉结构有“V”、“Y”、“L”等形式,一般采用三角形式排布。材质一般采用Ø6mm的A3钢或1Cr18Ni9Ti钢。喷涂衬里施工用水应达到工业用水标准。4层间保温钉安装(1)衬里施工期间直至烘炉时的环境温度不得低于5℃,雨季施工还应有防雨措施,用木塞或牛皮纸将加热炉所有接管内孔及燃烧器孔全部封堵严密。(2)钢结构除锈标准应达到St3级。保温钉焊接根部应满焊、无咬肉,垂直偏差≤5mm,高度误差为±2mm,间距误差±5mm。(3)根据喷涂衬里的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,且内表面与保温钉顶端应有25～30mm的距离,喷涂过程中严禁使用回弹料。(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。若施工环境的湿度高,须用灯对炉顶进行养护。5表面平整度误差(1)纤维喷涂衬里的厚度用直径2mm的长探针进行检查,平均不少于1处/m2;喷涂衬里总厚度误差为0～+10mm;采用复合炉衬时背衬纤维涂层的厚度误差为-10～0mm;衬里表面平整度误差≤10mm/m;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