1 耐火纖維噴涂技術(shù)的應(yīng)用
1. 1 應(yīng)用范圍
耐火纖維噴涂技術(shù)適用于無固體物料直接與爐襯接觸、無顆粒氣流及燃?xì)饬魉?le; 20 m / s ( 若噴涂表面涂料可增強氣流沖刷化能力 ) 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以用噴涂法施工。
1. 2 特點及優(yōu)越性
(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、露點腐蝕等對爐殼和錨固釘?shù)奈：?, 強化了密封、保溫和耐火性能 , 提高了工業(yè)爐窯的熱效率。
(2) 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)合的密封性。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% , 襯層堅固 , 均勻而且平整 , 具有較強的抗侵蝕能力。
(4) 噴涂襯層經(jīng)濟合理 , 可以根據(jù)工業(yè)爐工況采取多種纖維分層復(fù)合噴涂 , 有利于實現(xiàn)復(fù)合材料傳熱機理的溫度梯度分布 , 降低襯層材料的綜合造價。
(5) 耐火纖維噴涂速度比常規(guī)施工方法提高 4 倍 , 縮短了施工周期 , 尤其在搶修工程更具有優(yōu)勢。涂層結(jié)構(gòu)內(nèi)屬柔性材料 , 噴涂施工竣工后即可投入使用 , 減少近 80% 的烘爐時間。在石化行業(yè)現(xiàn)有的大量管式加熱爐的節(jié)能改造和搶修工程中更具有優(yōu)勢。其無需拆卸原爐管即可作全纖維爐襯 , 也可在原磚襯、澆注料爐襯表面噴涂含鋯耐火纖維表襯 , 保護(hù)了原有磚墻不受火焰直接沖刷 , 降低了磚墻界面溫度 , 提高了爐體的使用壽命。
2 耐火纖維噴涂的質(zhì)量控制
2. 1 爐襯設(shè)計中應(yīng)注意的問題
加熱爐正常運行時火焰的理論高度在 1 m 左右 , 但考慮到燃料及操作不當(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)計溫度高于 1 000 ℃ 的爐內(nèi) , 距爐底 2 m 以下的爐墻襯里宜采用拉磚結(jié)構(gòu) ; 在爐膛內(nèi)設(shè)計溫度低于 500 ℃ 的爐內(nèi) , 距爐底 2 m 以下的爐墻襯里宜采用高鋁纖維層。
對流段爐頂溫度低 , 易形成亞硫酸 (H 2 SO 3 ) ,H 2 SO 3 極易與耐火纖維的主要成分 Al 2 O 3 SiO 2 產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng) , 使纖維斷裂、粉化。對流段爐頂部分的爐襯宜采用燒注料或磚結(jié)構(gòu)。
2. 2 噴涂原材料的質(zhì)量控制
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。噴涂用纖維原材料要求纖維直徑 24 cm , 絲長 80 100 mm , 渣球含量≤ 8% 。
巖棉價格便宜 , 在保溫、隔熱上具有良好的性能 , 工作溫度在 - 268 ～ 700 ℃之間 , 可用于連續(xù)工作溫度在 600 ℃ 以下的爐窯及管道襯層絕熱保溫。
硅酸鋁系耐火纖維容量在 250 kg /m 3 條件下導(dǎo)熱系數(shù)最小。標(biāo)準(zhǔn)型普通硅酸鋁纖維、高鋁纖維分別用于工作溫度在 1 000 ℃ 以下的設(shè)備 , 作耐火、隔熱、保溫層 , 高鋁與含鋯合纖維及含鋯纖維噴涂應(yīng)用于 1 300 ℃ 左右的高溫爐窯。
高溫結(jié)合劑的質(zhì)量性能直接影響噴涂產(chǎn)品的壽命。常用硅酸鋁系列結(jié)合劑屬熱硬性結(jié)合劑。在允許的工作范圍內(nèi) , 結(jié)合劑成分配比應(yīng)用有助于形成粘結(jié)鏈和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) , 既需快速促凝 , 固化后不收縮 , 又要具有均勻、分散、流動性、兼顧初始強化度和熱態(tài)燒結(jié)性能。熱硬性能結(jié)合劑的耐火度不低于 175 ℃ , 黏度 6 . 0 × 10 - 3 ～ 8 . 0 × 10 - 3 Pa • s 。全纖維噴涂爐襯的保溫釘結(jié)構(gòu)有“ V ”、“ V ”、“ L ”等形式 , 一般采用三角形式排布 , 材質(zhì)一般采用Φ 6 mm 的 A 3 鋼或 10T18Niqri 鋼。
噴涂襯施工用水應(yīng)達(dá)到施工用水標(biāo)準(zhǔn)。
2. 3 施工中的質(zhì)量控制
(1) 襯里施工期間直至烘爐的環(huán)境溫度不得低于 5 ℃ , 雨季施工應(yīng)有防雨措施。用木塞或牛皮紙將加熱爐有接管內(nèi)孔及燃燒器全部封堵嚴(yán)密。
(2) 鋼結(jié)構(gòu)除銹標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)達(dá)到 St 3 級。保溫釘焊接應(yīng)滿焊 , 無咬肉 , 垂端偏差≤ 5 mm , 高度誤差± 2 mm , 間距誤差± 5 mm 。
(3) 根據(jù)噴涂層襯里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)表面與保溫釘端應(yīng)有 25 ～ 30 mm 的距離 , 噴涂過程中嚴(yán)禁使用彈料。
(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)禁機械碰撞 , 襯里在使用前不需烘爐。若施工環(huán)境的溫度高 , 須用紅外燈 (250W / 盞• m 3 ) 對爐頂進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
3 耐火纖維噴涂襯里的驗收
(1) 纖維噴涂襯里的厚度用直徑 2 mm 的長探針進(jìn)行檢查 , 平均不少于 1 處 /m 2 , 噴涂襯里總厚度誤差為 0 ～ 10 mm , 采用復(fù)合爐襯時背襯纖維涂層的厚度誤差為 - 10 ～ 0 mm , 襯里表面平整度誤差≤ 10 mm , 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工程每種材料各制 1 組樣塊 ( 包括 100 mm × 10 mm × 20 mm 6 塊 , Φ 180 mm × 20 mm 6 塊 ) 進(jìn)行檢驗 , 如有不符項目 , 則取雙倍樣塊復(fù)驗 , 2 組均達(dá)標(biāo)時判為合格。
4 結(jié) 語
耐火纖維噴涂襯里突出的性能 , 使其獨立成為工業(yè)節(jié)能技術(shù)上的一項重要創(chuàng)新。隨著纖維噴涂應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展 , 其應(yīng)用領(lǐng)域日益擴大。
