發布時間：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械化施工的新技術,其施工速度快、質量高、用作爐窯內襯使用壽命長。耐火纖維噴涂內襯無接縫,密封性高于纖維制品的手工安裝,因此節能效果好。 關鍵詞耐火纖維噴涂加熱爐爐襯機械化施工 1、前言 耐火纖維噴涂技術是當前國內、外各
【摘要】耐火纖維噴涂是一種機械化施工的新技術,其施工速度快、質量高、用作爐窯內襯使用壽命長。耐火纖維噴涂內襯無接縫,密封性高于纖維制品的手工安裝,因此節能效果好。
關鍵詞耐火纖維噴涂加熱爐爐襯機械化施工
1、前言
耐火纖維噴涂技術是當前國內、外各行業纖維施工最新型、最實用的工業技術之一,應用于加熱爐等熱工設備作耐火、隔熱、保溫材料的施工技術,可有效地防止爐殼及錨固件的燒損,顯著地降低了爐殼散熱損失,提高加熱爐的熱效率與作業率,提高耐火爐襯的使用壽命。為加熱爐高產、穩產、降耗提供了保障。
2耐火纖維噴涂技術及應用
2.1耐火纖維噴涂技術
耐火纖維噴涂技術是纖維施工機械化的一項新工藝。即通過專用纖維噴涂機將經過預處理的散狀纖維棉高壓送出噴槍,同時,結合劑通過專用泵均勻地經噴槍噴人纖維流。兩者外混一體直接噴涂到各種工作表面,形成三維網絡狀制品結構,牢固、均勻、平整地粘附于工作面上。施工中根據纖維噴涂層的工作環境及厚度相應地施以螺柱焊錨固件,纖維噴涂料是彌補現行纖維制品施工缺陷,提高纖維制品綜合性能的更新換代產品。(收稿:1996一10一21修回:1997一01一17)
2.2纖維噴涂技術的應用
國內自1981年重點推廣硅酸鋁纖維以來冶金爐耐火纖維材料的應用取得了迅速的發展,纖維爐襯以其容重輕、熱容量小、導熱系數低、施工后不需烘爐即可直接投人使用。實踐證明,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制品安裝手工勞動強度大,人員投人多,施工速度慢,質量難以保證,施工環境惡劣。②纖維制品單元間有接縫,遇溫變時熱收縮率大,整體效果差,從而導致密封隔熱性能差,易竄火。③異形面、異形結構處難以錨固,露點腐蝕使錨固件損壞,纖維氈、塊脫落。④制品施工過程中,壓縮安裝密度難以達到設計要求。⑤一旦局部損壞,整體錨固強度大大減弱,并且搶修困難。
纖維噴涂采用優質纖維原棉、高性能纖維系列結合劑為原材料,采用機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、質量好等特點是常規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備提供了更加完善的耐火、保溫、隔熱保護的施工技術。
3耐火纖維噴涂材料的特點及其使用性能
3.1耐火纖維噴涂的特點
纖維噴涂技術具有以下特點:
(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,形成三維網絡狀結構,有效地避免了纖維制品在高溫下的定向收縮,彌補了傳統的層鋪、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、露點腐蝕等對爐殼、錨固釘的危害,提高了密封、保溫、隔熱性能。
(2)應用纖維噴涂技術可以大大降低復雜異形面(如球面、拐角、爐門及排煙管結合處等部位整體錨固)的施工難度,提高了異形結合處的密封性能。噴涂施工實用而方便,靈活性大,既可減少錨固件品種,又降低了制品包扎、設計安裝復雜程度,可確保施工質量,且整體光潔美觀。
(3)噴涂纖維襯層較常規纖維制品安裝襯密度大、結合力強,比平鋪氈、毯的導熱系數低,比立鋪折疊塊的熱強度高,襯層堅固、均勻而平整。具有較強的抗風蝕和侵蝕能力,表層的硬質處理耐氣流沖刷(25一35ms/)和震動。
(4)噴涂襯層纖維相互交織成一個三維空間整體,與結合劑形成粘結鏈網絡結構,嚴密性好。錨固件埋于噴涂層內不直接傳遞熱量,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)噴涂襯層經濟合理,設計靈活性大,有利于實現復合襯層傳熱機理的溫度梯度分布。復合爐襯的應用進一步降低了襯層材料的造價,使襯層厚度設計更趨于經濟性、合理性。噴涂技術更易實現復合材料和混合材料襯層的整體成形。
(6)纖維噴涂屬機械化濕法施工,勞動強度低、粉塵污染小,改善了施工環境,確保了施工質量。平均可噴涂30一500k留h纖維棉,比常規施工提高4.5倍,尤其搶修工程更具有優勢。纖維噴涂料屬柔性質料,在熱狀態下不存在剛性材料的自應力,噴涂施工后即可投人使用,減少了近45/的烘爐時間。
32纖維噴涂模塊的理化性能(測試參數)見表1
4纖維噴涂原材料的質量性能及應用環境
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、導熱系數低、吸音性好、價格便宜,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襯、外包層,可取代其制品層鋪安裝。不同容重巖棉的導熱系數曲線見圖l
噴涂形成的巖棉制品導熱系數小,絕熱效果好,使用壽命長�？捎糜谶B續工作溫度在60℃以下的爐窯復合襯層絕熱保溫。
相關期刊推薦：《工業加熱》由西安電爐研究所有限公司、中國機械工程學會工業爐分會、中國電工技術學會電熱專業委員會、中國電器工業協會電爐及工業爐分會合辦，國內外公開發行的中央級刊物，是我國電爐行業唯一的專業技術期刊。征稿范圍:(1)國內外工業加熱領域內各種類型工業爐(鋼鐵、有色、機械、化工、建材、輕工、石油等)及配套設備方面的研發方向及發展趨勢等。(2)工業加熱領域內各種類型工業爐(鋼鐵、有色、機械、化工、建材、輕工、石油等)及配套設備方面的新裝置、新工藝、新技術、新成果、新材料等方面研究成果及應用實踐等相關內容。
硅酸鋁系耐火纖維在容重為20gk/m’左右時導熱系數較小。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構,其IAZO3含量大于78%,在提高其生產液相溫度的同時,耐熱性也隨之大幅度上升,因此其應用環境溫度可高達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℃溫度范圍內使用�；旌侠w維材料噴涂經濟、實用,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。
嚴格控制噴涂原材料的質量是保證成品優質的前提。纖維原棉的化學組成純度為實現其較好的耐溫性能、較小的線收縮率、低導熱率及一定的抗拉強度和彈性提供了保障。同時化學組成也是決定其使用壽命的一個因素。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高溫結合劑
高溫結合劑的質量性能也直接影響著噴涂產品的壽命。用于纖維散狀料的結合劑種類繁多,常用的硅酸鋁系列結合劑屬熱硬性結合劑,用于巖礦棉噴涂的結合劑屬氣硬性結合劑。在允許的工作溫度范圍內結合劑的成分,配比應有助于成粘結鏈和網絡結構。既需快速促凝,固化后不收縮,又要有均勻、分散、流動性,兼顧初始強度和熱態燒結性能。表面固化劑將與纖維涂層一體形成硬質層和耐磨層,以抗沖擊和震動。
5纖維噴涂施工
采用引進噴涂設備,現場噴涂。施工前首先模擬試噴,以檢驗現場條件下設定的設備參數的作業性能及最佳膠、棉配比,形成設計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耐火纖維噴涂技術在冶金爐窯上應用實例
纖維噴涂技術的應用對加熱爐節約燃料,縮短施工周期或搶修時間,降低工程總造價,降低噪聲等均有顯著效果。更有利于實現冶金行業耐火、焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼及機修等各生產環節熱工設備的理想性能指標。
鞍鋼厚板廠連續推鋼式加熱爐始建于!9!年,預熱段爐頂及排煙系統原設計為輕型纖維結構。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℃。生產運行一年左右,預熱段爐頂纖維塊便大面積脫落,相繼上排煙豎煙道內纖維塊也嚴重脫落,造成鋼板燒壞,頂梁燒彎。此后經幾次修補,均未奏效。經最終論證,預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。經實踐檢驗,纖維噴涂襯層使用效果很好,爐殼溫度測試最高72℃。而預熱段的澆注料爐頂至今已塌了兩次,嚴重影響生產。
1995年厚板廠步進板坯加熱爐籌建。由于推鋼爐噴涂纖維襯性能特點優越,步進爐所有纖維隔熱、保溫部位均采用噴涂施工,包括預熱段爐頂也由原吊掛磚整體澆注改為機械噴涂纖維240mm。其他如爐門、進料端、排煙系統管道及換熱器室邊板等共計噴涂面積達1060余mZ。由于工期緊,噴涂纖維施工與爐體安裝交叉作業,直徑為2.8m的排煙管在結構制作廠家噴涂,干燥后,途經25km由汽車運至施工現場,經鋼絲繩吊裝,打錘法蘭連結安裝,襯層完好無損。標高9.5m平臺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3跨吊車,3次吊運,吊至.95m平臺上進行組裝焊接,無任何損壞。由于噴涂纖維施工中采取分體、分部作業,不僅降低了高空作業的施工難度,而且縮短了工期,節約了材料。該爐自投產以來,噴涂纖維襯使用效果頗佳,與同能力推鋼式爐相比節能15%,鋼坯加熱速度快,質量好。表2為推鋼、步進兩座爐的不同襯層材料的預熱段爐頂幾個參數的測試結果比較。
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密性又減少了噪音污染。
鞍鋼北部機械廠臺車熱處理爐,大修改造采用高鋁纖維噴涂,最高爐溫1150℃,噴涂層厚200mm。測試結果對比見表3。
纖維噴涂技術以其技術上的先進性和投資的經濟性獲得了冶金行業用戶的普遍認可。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,燒結總廠球團焙燒窯以及西部機械廠、弓礦回轉窯、大重集團熱處理廠等爐窯設備均已采用耐火纖維噴涂爐襯,并獲得了良好的綜合經濟效益。
7經濟效果分析
(1)節能定量分析。以鞍鋼厚板廠兩座爐測試結果為例,僅從散熱損失減少而論,1mZ爐頂節約標準煤6632kg/年。
(2)統計資料表明,如果我國十幾萬座高溫爐窯普遍采用纖維噴涂技術,可節約340-5000萬t標準煤/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/,基礎費用降低20%,并可節省結構用鋼材童,節約人力、物力,總造價平均可降低10%。
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