發(fā)布時(shí)間：2021-03-16所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 【摘要】耐火纖維噴涂是一種機(jī)械化施工的新技術(shù),其施工速度快、質(zhì)量高、用作爐窯內(nèi)襯使用壽命長。耐火纖維噴涂內(nèi)襯無接縫,密封性高于纖維制品的手工安裝,因此節(jié)能效果好。 關(guān)鍵詞耐火纖維噴涂加熱爐爐襯機(jī)械化施工 1、前言 耐火纖維噴涂技術(shù)是當(dāng)前國內(nèi)、外各
【摘要】耐火纖維噴涂是一種機(jī)械化施工的新技術(shù),其施工速度快、質(zhì)量高、用作爐窯內(nèi)襯使用壽命長。耐火纖維噴涂內(nèi)襯無接縫,密封性高于纖維制品的手工安裝,因此節(jié)能效果好。
關(guān)鍵詞耐火纖維噴涂加熱爐爐襯機(jī)械化施工
1、前言
耐火纖維噴涂技術(shù)是當(dāng)前國內(nèi)、外各行業(yè)纖維施工最新型、最實(shí)用的工業(yè)技術(shù)之一,應(yīng)用于加熱爐等熱工設(shè)備作耐火、隔熱、保溫材料的施工技術(shù),可有效地防止?fàn)t殼及錨固件的燒損,顯著地降低了爐殼散熱損失,提高加熱爐的熱效率與作業(yè)率,提高耐火爐襯的使用壽命。為加熱爐高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、降耗提供了保障。
2耐火纖維噴涂技術(shù)及應(yīng)用
2.1耐火纖維噴涂技術(shù)
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。即通過專用纖維噴涂機(jī)將經(jīng)過預(yù)處理的散狀纖維棉高壓送出噴槍,同時(shí),結(jié)合劑通過專用泵均勻地經(jīng)噴槍噴人纖維流。兩者外混一體直接噴涂到各種工作表面,形成三維網(wǎng)絡(luò)狀制品結(jié)構(gòu),牢固、均勻、平整地粘附于工作面上。施工中根據(jù)纖維噴涂層的工作環(huán)境及厚度相應(yīng)地施以螺柱焊錨固件,纖維噴涂料是彌補(bǔ)現(xiàn)行纖維制品施工缺陷,提高纖維制品綜合性能的更新?lián)Q代產(chǎn)品。(收稿:1996一10一21修回:1997一01一17)
2.2纖維噴涂技術(shù)的應(yīng)用
國內(nèi)自1981年重點(diǎn)推廣硅酸鋁纖維以來冶金爐耐火纖維材料的應(yīng)用取得了迅速的發(fā)展,纖維爐襯以其容重輕、熱容量小、導(dǎo)熱系數(shù)低、施工后不需烘爐即可直接投人使用。實(shí)踐證明,由于纖維2次制品氈毯的施工工藝造成纖維襯層壽命短,維修頻繁,存在下述缺陷:①制品安裝手工勞動(dòng)強(qiáng)度大,人員投人多,施工速度慢,質(zhì)量難以保證,施工環(huán)境惡劣。②纖維制品單元間有接縫,遇溫變時(shí)熱收縮率大,整體效果差,從而導(dǎo)致密封隔熱性能差,易竄火。③異形面、異形結(jié)構(gòu)處難以錨固,露點(diǎn)腐蝕使錨固件損壞,纖維氈、塊脫落。④制品施工過程中,壓縮安裝密度難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。⑤一旦局部損壞,整體錨固強(qiáng)度大大減弱,并且搶修困難。
纖維噴涂采用優(yōu)質(zhì)纖維原棉、高性能纖維系列結(jié)合劑為原材料,采用機(jī)械化施工形成整體大制品。除了具有纖維氈、毯、折疊塊等共性外,其整體無接縫、異形面易施工、速度快、質(zhì)量好等特點(diǎn)是常規(guī)纖維制品安裝爐襯所無法替代的。纖維噴涂工藝為冶金工廠熱工設(shè)備提供了更加完善的耐火、保溫、隔熱保護(hù)的施工技術(shù)。
3耐火纖維噴涂材料的特點(diǎn)及其使用性能
3.1耐火纖維噴涂的特點(diǎn)
纖維噴涂技術(shù)具有以下特點(diǎn):
(1)一次性噴涂所獲得的襯層整體無接縫,散狀棉噴涂過程中,形成三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu),有效地避免了纖維制品在高溫下的定向收縮,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的層鋪、疊加、貼面等施工方法所形成制品單元間接縫的缺陷。從而消除了竄氣、露點(diǎn)腐蝕等對爐殼、錨固釘?shù)奈：?提高了密封、保溫、隔熱性能。
(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。噴涂施工實(shí)用而方便,靈活性大,既可減少錨固件品種,又降低了制品包扎、設(shè)計(jì)安裝復(fù)雜程度,可確保施工質(zhì)量,且整體光潔美觀。
(3)噴涂纖維襯層較常規(guī)纖維制品安裝襯密度大、結(jié)合力強(qiáng),比平鋪氈、毯的導(dǎo)熱系數(shù)低,比立鋪折疊塊的熱強(qiáng)度高,襯層堅(jiān)固、均勻而平整。具有較強(qiáng)的抗風(fēng)蝕和侵蝕能力,表層的硬質(zhì)處理耐氣流沖刷(25一35ms/)和震動(dòng)。
(4)噴涂襯層纖維相互交織成一個(gè)三維空間整體,與結(jié)合劑形成粘結(jié)鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),嚴(yán)密性好。錨固件埋于噴涂層內(nèi)不直接傳遞熱量,爐殼表面散熱及襯層材料的蓄熱損失較常規(guī)安裝形成的制品襯層小,提高了加熱爐的熱效率。
(5)噴涂襯層經(jīng)濟(jì)合理,設(shè)計(jì)靈活性大,有利于實(shí)現(xiàn)復(fù)合襯層傳熱機(jī)理的溫度梯度分布。復(fù)合爐襯的應(yīng)用進(jìn)一步降低了襯層材料的造價(jià),使襯層厚度設(shè)計(jì)更趨于經(jīng)濟(jì)性、合理性。噴涂技術(shù)更易實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料和混合材料襯層的整體成形。
(6)纖維噴涂屬機(jī)械化濕法施工,勞動(dòng)強(qiáng)度低、粉塵污染小,改善了施工環(huán)境,確保了施工質(zhì)量。平均可噴涂30一500k留h纖維棉,比常規(guī)施工提高4.5倍,尤其搶修工程更具有優(yōu)勢。纖維噴涂料屬柔性質(zhì)料,在熱狀態(tài)下不存在剛性材料的自應(yīng)力,噴涂施工后即可投人使用,減少了近45/的烘爐時(shí)間。
32纖維噴涂模塊的理化性能(測試參數(shù))見表1
4纖維噴涂原材料的質(zhì)量性能及應(yīng)用環(huán)境
4.1纖維原棉的選擇
巖棉在保溫、隔熱上具有良好的性能。其容重輕、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸音性好、價(jià)格便宜,制品的工作溫度在一268一70℃之間。采用巖棉材料噴涂形成內(nèi)襯、外包層,可取代其制品層鋪安裝。不同容重巖棉的導(dǎo)熱系數(shù)曲線見圖l
噴涂形成的巖棉制品導(dǎo)熱系數(shù)小,絕熱效果好,使用壽命長�？捎糜谶B續(xù)工作溫度在60℃以下的爐窯復(fù)合襯層絕熱保溫。
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硅酸鋁系耐火纖維在容重為20gk/m’左右時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)較小。而噴涂纖維容重正處于此范圍,因此成功地替代了制品氈、毯的壓縮安裝。
氧化鋁纖維是多晶結(jié)構(gòu),其IAZO3含量大于78%,在提高其生產(chǎn)液相溫度的同時(shí),耐熱性也隨之大幅度上升,因此其應(yīng)用環(huán)境溫度可高達(dá)1400℃左右。由于氧化鋁纖維中的1A2O3與高鋁纖維中多余的5102在高溫作用下再次形成莫來石,可提高其耐高溫使用效果,同時(shí)可大大降低成本。多晶氧化鋁纖維與高鋁纖維按一定的配比混合而成混合纖維可在1250一140℃溫度范圍內(nèi)使用。混合纖維材料噴涂經(jīng)濟(jì)、實(shí)用,普鋁、高鋁纖維,混合纖維及氧化鋁纖維的加熱線收縮率變化曲線見圖2。
嚴(yán)格控制噴涂原材料的質(zhì)量是保證成品優(yōu)質(zhì)的前提。纖維原棉的化學(xué)組成純度為實(shí)現(xiàn)其較好的耐溫性能、較小的線收縮率、低導(dǎo)熱率及一定的抗拉強(qiáng)度和彈性提供了保障。同時(shí)化學(xué)組成也是決定其使用壽命的一個(gè)因素。噴涂用纖維原材料一般要求纖維絲直徑2一4林m,絲長80一100mm,渣球含量<8%。
.42高溫結(jié)合劑
高溫結(jié)合劑的質(zhì)量性能也直接影響著噴涂產(chǎn)品的壽命。用于纖維散狀料的結(jié)合劑種類繁多,常用的硅酸鋁系列結(jié)合劑屬熱硬性結(jié)合劑,用于巖礦棉噴涂的結(jié)合劑屬氣硬性結(jié)合劑。在允許的工作溫度范圍內(nèi)結(jié)合劑的成分,配比應(yīng)有助于成粘結(jié)鏈和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。既需快速促凝,固化后不收縮,又要有均勻、分散、流動(dòng)性,兼顧初始強(qiáng)度和熱態(tài)燒結(jié)性能。表面固化劑將與纖維涂層一體形成硬質(zhì)層和耐磨層,以抗沖擊和震動(dòng)。
5纖維噴涂施工
采用引進(jìn)噴涂設(shè)備,現(xiàn)場噴涂。施工前首先模擬試噴,以檢驗(yàn)現(xiàn)場條件下設(shè)定的設(shè)備參數(shù)的作業(yè)性能及最佳膠、棉配比,形成設(shè)計(jì)密度和較小的回彈率。噴涂過程中噴槍與被噴涂面垂直,距離為lm左右,原則上自上而下進(jìn)行,圓槍與扁槍并施,以保證噴涂表面均勻無死角。其工藝見圖3
6耐火纖維噴涂技術(shù)在冶金爐窯上應(yīng)用實(shí)例
纖維噴涂技術(shù)的應(yīng)用對加熱爐節(jié)約燃料,縮短施工周期或搶修時(shí)間,降低工程總造價(jià),降低噪聲等均有顯著效果。更有利于實(shí)現(xiàn)冶金行業(yè)耐火、焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼及機(jī)修等各生產(chǎn)環(huán)節(jié)熱工設(shè)備的理想性能指標(biāo)。
鞍鋼厚板廠連續(xù)推鋼式加熱爐始建于!9!年,預(yù)熱段爐頂及排煙系統(tǒng)原設(shè)計(jì)為輕型纖維結(jié)構(gòu)。采用纖維氈折疊塊弓形件串釘固定方法安裝,爐溫1350~1400℃,爐尾煙氣溫度950一1050℃。生產(chǎn)運(yùn)行一年左右,預(yù)熱段爐頂纖維塊便大面積脫落,相繼上排煙豎煙道內(nèi)纖維塊也嚴(yán)重脫落,造成鋼板燒壞,頂梁燒彎。此后經(jīng)幾次修補(bǔ),均未奏效。經(jīng)最終論證,預(yù)熱段爐頂搗打澆注料,豎煙道采用纖維噴涂,啟用新鋼板,噴涂厚度20mm。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn),纖維噴涂襯層使用效果很好,爐殼溫度測試最高72℃。而預(yù)熱段的澆注料爐頂至今已塌了兩次,嚴(yán)重影響生產(chǎn)。
1995年厚板廠步進(jìn)板坯加熱爐籌建。由于推鋼爐噴涂纖維襯性能特點(diǎn)優(yōu)越,步進(jìn)爐所有纖維隔熱、保溫部位均采用噴涂施工,包括預(yù)熱段爐頂也由原吊掛磚整體澆注改為機(jī)械噴涂纖維240mm。其他如爐門、進(jìn)料端、排煙系統(tǒng)管道及換熱器室邊板等共計(jì)噴涂面積達(dá)1060余mZ。由于工期緊,噴涂纖維施工與爐體安裝交叉作業(yè),直徑為2.8m的排煙管在結(jié)構(gòu)制作廠家噴涂,干燥后,途經(jīng)25km由汽車運(yùn)至施工現(xiàn)場,經(jīng)鋼絲繩吊裝,打錘法蘭連結(jié)安裝,襯層完好無損。標(biāo)高9.5m平臺(tái)上的換熱器室邊板及頂蓋板分3.6mx8.2m,3.6mx7·3m等1塊鋼板于地面噴涂20mm厚,自然干燥后經(jīng)3跨吊車,3次吊運(yùn),吊至.95m平臺(tái)上進(jìn)行組裝焊接,無任何損壞。由于噴涂纖維施工中采取分體、分部作業(yè),不僅降低了高空作業(yè)的施工難度,而且縮短了工期,節(jié)約了材料。該爐自投產(chǎn)以來,噴涂纖維襯使用效果頗佳,與同能力推鋼式爐相比節(jié)能15%,鋼坯加熱速度快,質(zhì)量好。表2為推鋼、步進(jìn)兩座爐的不同襯層材料的預(yù)熱段爐頂幾個(gè)參數(shù)的測試結(jié)果比較。
由表2可見,以纖維噴涂代替澆注料襯,大大減少了爐體散熱量,并且可避免澆注料頂因膨脹不均而造成的塌頂。纖維噴涂既增加了爐體嚴(yán)密性又減少了噪音污染。
鞍鋼北部機(jī)械廠臺(tái)車熱處理爐,大修改造采用高鋁纖維噴涂,最高爐溫1150℃,噴涂層厚200mm。測試結(jié)果對比見表3。
纖維噴涂技術(shù)以其技術(shù)上的先進(jìn)性和投資的經(jīng)濟(jì)性獲得了冶金行業(yè)用戶的普遍認(rèn)可。鞍鋼北部焊接材料廠焊劑加熱爐,半連軋廠罩式爐,型材廠的坯料加熱爐,燒結(jié)總廠球團(tuán)焙燒窯以及西部機(jī)械廠、弓礦回轉(zhuǎn)窯、大重集團(tuán)熱處理廠等爐窯設(shè)備均已采用耐火纖維噴涂爐襯,并獲得了良好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。
7經(jīng)濟(jì)效果分析
(1)節(jié)能定量分析。以鞍鋼厚板廠兩座爐測試結(jié)果為例,僅從散熱損失減少而論,1mZ爐頂節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤6632kg/年。
(2)統(tǒng)計(jì)資料表明,如果我國十幾萬座高溫爐窯普遍采用纖維噴涂技術(shù),可節(jié)約340-5000萬t標(biāo)準(zhǔn)煤/年.
(3)以纖維噴涂爐襯代替耐火磚及澆注料襯,爐墻厚度可減薄12/,爐子重量減輕13/,基礎(chǔ)費(fèi)用降低20%,并可節(jié)省結(jié)構(gòu)用鋼材童,節(jié)約人力、物力,總造價(jià)平均可降低10%。
