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煤粉烘干炉内衬用抗热震耐火浇注料的产品方案

添加时间:2022年2月14日  浏览次数:

摘要:烘干炉主要的作用是对一些带有一定湿度或水分的物料进行控温蒸发脱水,常见的有粮食烘干炉、煤粉烘干炉、河沙烘干炉、污泥烘干炉等,主机设备有辊筒式炉体,炉体内砌筑耐火材料、燃烧机、引风机、收尘器、提升机等有这些设备组成。

青海某能源科技有限公司煤粉烘干炉,主要是对一些煤粉进行高温烘干其炉体内工作温度在1200℃左右,工作时间为白天停炉晚上开炉,日夜间昼反复循环的频繁启停问题对内衬砌筑的耐火材料产生了较大的破坏性。从照片A上可以看出原砌筑的二级高铝砖出现了不同程度的破坏,表面呈现出凹凸锯齿面,砌筑砖缝增大已发生了结构的疏松,照片B可以看出严重地方已出现块状的层剥现象,并且表面已经结出一定厚度的渣皮。A/B照片都示出了内衬原砌筑二级高铝砖在频繁启停炉的工况环境下发生的损毁,其可以总结为①物理性破坏,在对于温度频繁变化的情况下,二级高铝砖发生了不能抵抗急冷急热的速变反应而产生断面、掉块。②高温下的化学侵蚀反应,由于煤粉中含有大量的SiO2AL2O3Fe2O3CaOMgOTio2SO2等不同的氧化物,在高温下二级高铝砖与熔融煤灰中的CaOSiO2反应生成C2ASCAS2系低熔点硅酸盐所以煤粉对高铝砖的侵蚀渗透程度大,而留在高铝砖表面上的灰渣少且分散,不同耐火材料抗煤灰侵蚀性不同,这主要取决于耐火材料的组成与结构,其中,结构的致密度尤其重要。煤灰对耐火材料的侵蚀其实就是煤灰与耐火材料中各矿物元素互相侵蚀与渗透的结果,在侵蚀过程中还伴随着各种化学反应来抑制或促进侵蚀。煤灰对耐火砖的侵蚀作用由强到弱依次为:对高铝砖的侵蚀最强,碳化硅和镁铝砖次之,刚玉砖受到的侵蚀作用最弱。

抗热震浇注料

青海某能源科技有限公司烘干炉高铝砖损毁我们着重从抗热震性方面来分析,耐火材料的热震损毁主要是由于材料内部使用时产生不规则分布的热应力,分析热应力产生来源可以总结为:(1)耐火材料在加热或者冷却过程中其内产生一定的温度梯度导致材料内部产生张应力或拉应力:(2)耐火材料内部组成与纤维结构的不均匀性导致不规则的膨胀收缩产生的应力。因此,耐火材料抗热震的是对耐火材料抵抗在热震过程中产生的热应力对材料内部损毁能力的评价。

一:耐火材料在热震损毁过程中的裂纹扩展理论

耐火材料在热震过程中的损毁主要是由于其内部不规则分布的热应力导致裂纹的扩展继而产生的破坏作用。材料内部的热应力损毁可以归结为两大类:(1)瞬时断裂,(2)热震损伤,即在急冷急热循环作用下,材料发生开裂、剥落、破碎,最终整体损坏。对于陶瓷、玻璃等结构和组成相对均匀的材料来说裂纹产生即意味着材料的破坏,热应力在其内部的破坏可认为是瞬时断裂。然而,耐火材料由于其内部组成结构复杂性,热应力在其内部引发的裂纹扩展无法使材料达到瞬时断裂,裂纹扩展在耐火材料内部的能耗主要发生在气孔、物相相界、晶界等等位置的扩展偏转,即认为是热应力损伤。耐火材料在热震过程中不规则分布的热应力影响材料内部裂纹的产生、扩展方式和扩展速度,继而影响材料的性能与使用寿命。

二:提高耐火材料在热震环境下的应变能力

耐火材料以一种整体结构用于炉衬,在高温环境中使用时需承受频繁的热冲击,其抗热冲击的能力直接影响其使用寿命。采取增韧增强的方法,设置裂纹扩展过程中附加能量损耗机制或者增加裂纹扩展势垒,可以提高耐火材料断裂能和断裂韧性,从而改善材料的抗热震性能。一般地改善途径有热膨胀系数失配、纳米增韧、纤维晶须增强、原位生长自增强增韧、相变增韧等。随着高温装置炉衬使用工况的日趋复杂和使用寿命的不断提高,人们对高温使用性能的要求越来越高。除了要求材料具备良好的耐火度外,更重要的是要求材料具备优秀的高温机械性能,尤其是良好的抗热震性能。

由于抗热震问题的复杂性,对热震损毁的物理本质研究方面迄今仍未建立起较为完善的理论。一方面,影响耐火材料抗热震性能的因素多种多样,而在目前大部分测试均偏重于某一项主导因素的评价,缺少对其他因素的综合评价;另一方面,目前多以添加第二相来改善断裂韧度和高温性能,缺乏材料组成自身热物理性质、结构特征因素、实际工作环境等方面对热震稳定性能的认识和系统的理论分析。

三:烘干炉内衬耐火材料推荐

抗热震耐火浇注料作为抗热震型耐火浇注料里的一种,即有较低的使用成本又有中温强度下的热震性能,材料选用的耐火骨料和粉料分别用三级和一级矾土熟料制成。为了提高基质性能,掺加了电熔棕刚玉粉,并掺加了活性SiO2超微粉和外加剂。用CA-70水泥作促凝剂:同时掺加超微粉和复合外加剂,浇注料中加入一定量钢纤维可提高抗应力一应变能力,提高韧性、热震稳定性、抗开裂及抗剥落性。减小养护、干燥后及热处理后的收缩,延长了的使用寿命。

抗热震耐火浇注料中加入直径Φ0.6mm,长30~40mm的耐热钢纤维1.5%。中温强度明显提高,在1000℃加热3h后,其耐压强度比未加钢纤维的试样提高67.7%,抗折强度提高22.7%。由于浇注料在低温和高温时以水硬产物及陶瓷结合取得强度,在中温时由于水化产物脱水已失去强度,而陶瓷结合此时还未形成,因此加入钢纤维来提高中温强度是非常必要的。浇注料烧后线变化率测定结果表明,浇注料中加入钢纤维减少了其加热后的残余收缩。对浇注料进行热震试验,经31次循环后剥落仅为原试样长度的0.87%~2.60%

抗热震耐火浇注料的性能是优良的,特别是在中低温时,强度增加显著,高温时则有所增加,可能是耐火浇注料本身的特性 应当指出,抗热震耐火浇注料在中低温下检验的性能,如抗热震性和抗机械冲击性等,均比未掺加钢纤维的有明显提高。但是,1400℃高温抗折强度和抗渣性等,钢纤维耐火浇注料则不如未加钢纤维的耐火浇注料。

四:总结

烘干炉作为资源深加工的重要设备,面对严苛的工作环境,耐火材料应具备有一定的抵抗能力,其具有一定的抗热震性是很有必要的。但并非损毁完全是由热震原因造成的,其化学侵蚀也不能忽视。此次就烘干炉耐火材料热震性做简要分析如有不对望及时提出。

关键词:抗热震浇注料   耐火浇注料   
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