工業窯爐襯裏結構及耐火材料的優化配置

發布時間：2016/12/24 9:12:43

　　工業窯爐需要有襯裏材料為其運行保駕護航。為保證襯裏材料更好地服務於各種窯爐設備，對耐火材料進行了一係列的優化配置，以達到窯爐襯裏長壽的預期目的。

　　1.襯裏結構設計的重要性

　　耐火材料是高溫應用技術的基礎，襯裏材料的好壞對整個工程能否順利投產，起著舉足輕重的作用。因此，結合襯裏材料性能與相關工藝進行設計尤為重要。也就是說，既要工藝完整，又要材料配置合理。

　　2.高性能的襯裏材料

　　襯裏材料在使用過程中，不可避免要遭受環境溫度變化的作用，如：烘爐、升溫及操作過程中的溫度變動、蒸汽吹掃、開停車溫度升降等。使用時操作平穩，避免急冷急熱對襯裏造成破壞，提高材料熱震穩定性能，將有利於延長襯裏使用壽命。襯裏是在高溫環境下使用的，在高溫狀態下要熱膨脹，並因此受到擠壓而產生熱應力。當襯裏的內部應力超過其本身強度時，就要產生剝落損毀等。針對使用工況的特殊性與苛刻性，對襯裏材料的性能提出了更高的要求。目前在襯裏性能方麵的優化配置主要體現

　　在以下幾個方麵：

　　①自流澆注料。自流澆注料是一種集優良的流動性、密實性、穩定性於一體的新興高科技材料，被稱為第四代澆注料。隻依靠材料的自重可以達到自動攤平、脫氣、密實，形成結構性能均一的襯體。具有無須振動或稍加外力輔助振動即可成型、無噪音汙染、勞動強度低、縮短工作周期、襯體結構和性能均勻、襯體性能和試塊性能的可比性強等特點，可使用在滑閥、錐段等變徑施工不易部位。目前，自流型高鋁澆注料已成功用於催化裂化新建裝置的三旋煙道錐段部分，以其優異的施工性能，獲得了廠方及施工方的一致好評，填補了國內短板。

　　②高衝刷部位高耐磨襯裏材料。磷酸鹽結合高耐磨襯裏材料克服了傳統雙組分磷酸鹽結合高耐磨襯裏材料的缺點，具有生產供貨周期短、使用方便、施工性能優良、溫度敏感性低、不鼓脹、凝結時間可調、物理力學性能優良等特點。同時，應各用戶和使用環境要求，替代磷酸鹽結合高耐磨襯裏的水硬性高耐磨材料具有更加優良的物理力學性能和更方便的施工性能。

　　③熱工窯爐用耐熱材料。沒有介質衝刷，操作溫度高，要求襯裏材料具有良好的隔熱性能。目前，常用的陶粒、膨脹珍珠岩耐火度低，不能適應高溫環境，我們通過擴展耐火原料，采用部分高檔合成原料，開發出一係列適應各類熱工窯爐各溫度段的耐熱襯裏。該類產品具有導熱係數小、線變化率低、施工性能好等特點。

　　④催化裂化裝置用隔熱耐磨襯裏。催化裂化是重油輕質化重要的二次加工手段，是各煉油廠的核心裝置，它屬於高溫、高壓裝置，內件多且形狀複雜，存在流化催化劑的高速衝刷，所以需采用不定形耐火材料在金屬器壁內作隔熱耐磨襯裏。

　　⑤低鐵型隔熱耐磨襯裏。耐火材料氣孔中沉積的炭黑引起內應力，損毀決定於炭黑的局部濃度。該濃度受鐵夾雜物的分布及力度大小的影響。針對此類侵蝕，通過引進新原料及人工合成新原料，開發出了一係列低鐵隔熱耐磨襯裏係列，滿足有特殊要求的催化裂化襯裏設計，取得了不錯的效果和良好的業績。耐高溫係列單層襯裏材料采用高品質人工合成輕質莫來石熟料作為骨料，純鋁酸鹽水泥作為結合劑，引入高效外加劑而配製成散裝耐火材料。這種耐火材料經過精料、精配後，能達到自反應、自燒結和自膨脹，成型烘烤後可直接使用，能節約大量能源。該材料現場加合適的液體調配即可施工，施工機具少、能任意造型，采用獨特配方，將輕質、耐高溫、隔熱、耐磨、低鐵等普通耐火材料不能具備的性能齊聚一身。

　　⑥環境適應性技術。環境適應性技術是指不定形耐火材料通過引入複合外加劑，能在施工條件惡劣的低溫環境和高溫環境下正常施工，這種能夠適應各種環境溫度施工的材料技術，是環境適應性技術。高溫環境指高於35℃的施工環境，一般結合劑鋁酸鹽水泥屬快硬物質，高溫環境會加速水泥水化的進程，產生大量的水化熱，水化熱的產生促進了水泥結構強度的增長，使襯裏材料迅速硬化，失去施工性能；低溫環境指低於10℃的施工環境，在低溫環境下，水泥水化反應減慢，甚至因為溫度過低而導致材料無法硬化。

　　針對此種情況，通過高溫試驗室的大批量模擬試驗，掌握高溫緩凝技術，能夠使材料在50℃環境溫度下，施工時間從30分鍾延長至兩小時不等，並能滿足物理力學性能；而在低溫試驗中，在5℃環境溫度下，仍可保證材料在3小時內硬化、8小時內脫模。

　　3.高質量的襯裏施工、養護和烘幹

　　隨著襯裏材料性能的發展，材料性能對加水量、攪拌分散、養護等因素更敏感，對施工技術提出了更高要求。此外，襯裏的養護和烘烤對襯裏能夠達到理想狀態是非常重要的。實際設備烘爐時，都是各個設備串聯在一起，由於各個設備離熱源的遠近不同，升溫快慢不一，應充分考慮設備及管道的各個部位，可延長烘爐時間，使襯裏各部位達到或接近熱處理要求。從使用上看，升溫越慢，保溫越長、水分烘得越透越好。

　　綜上所述，通過對襯裏結構及襯裏材料的優化配置，可以更好地達到提高使用壽命、輔助各類熱工窯爐長久、穩定運行的目的。為保證襯裏材料的高性能及穩定性，材料生產廠家應注意“原料是質量隱患的源頭，穩定是原料的01選擇”，生產過程盡量減少不可控因素，實現自動化、機械化、管控一體化生產；每一道工序都應有具體的質量標準和工藝規程，並要保證設備處於正常狀態；檢測設備要規範，盡量與國家檢測機構的檢測設備一致。