产品分类

耐材知识

当前位置:首页 > 耐材知识 > 航天炉采用水冷壁敷耐火材料结渣层技术

航天炉采用水冷壁敷耐火材料结渣层技术

添加时间:2019年12月14日  浏览次数:

航天炉采用水冷壁敷耐火材料结渣层技术,此种技术在高温热工设备上被广泛应用,比较典型的如炼铁高炉 (炉身下部) 、电厂锅炉、炼钢电弧炉及一些有色冶炼炉等,这些设备工作温度高,水冷壁工况条件苛刻,但其应用效果都很好,简言之,水冷壁技术在高温热工设备上的应用十分成熟,航天炉选择水冷壁敷以耐火材料是比较合适的。据了解,在我国包括航天炉在内的粉煤加压气化炉的水冷壁上,在水夹套内侧焊有直径 10 mm 的铆钉 ( 亦称渣钉、锚固钉、销钉等) ,采用涂抹和捣打的方式使不定形耐火材料与水冷壁夹套内壁紧密贴合,捣打层总厚度一般在 20 ~ 30 mm,采用热导率大的耐火材料,熔渣粘附到耐火层后温度降低了,渣的粘度增大,熔渣逐渐凝固,渣层厚度在气化炉内达到动态平衡,实现“以渣抗渣”。

业内有人认为捣打料不易保证质量,成型后易产生裂纹,且气孔率较大、密度不够均匀,施工时劳动强度又较大,不如采用浇注料,并建议采用 Al2O3-SiO2- SiC 浇注料; 也有人在电厂锅炉水冷壁施工时认为施工体薄 ( 最薄处厚度仅为 60 mm) 、无法插入振动棒而采用喷涂施工。航天炉施工体厚度只有 20 ~ 30 mm,更不易采用浇注料,特别是 Al2O3-SiO2-SiC 浇注料,因为航天炉内还原性气体 H2 与耐火材料中的 SiO2 会发生反应,生成气态 SiO 并从耐火材料中逸出,导致耐火材料成型体被破坏。

实际上,由于气化炉内为含高浓度CO和H2 的还原性气氛,气化炉水冷壁宜首选SiC系不定形耐火材料,以 SiC 为主的 SiC-Al2O3 系耐火材料在气化炉水冷壁上也有很好的使用效果。SiC 系不定形耐火材料具有极好的耐磨及耐高温性能,且具有高温下强度高、热膨胀系数小,热导率高、抗热冲击性强、热震稳定性好、耐酸性氧化物侵蚀等优点,但 SiC 表面光滑,其吸水率低、粘结性差,用作气化炉水冷壁时需与其他耐火原料进行混配,SiC 与 Al2O3 结合的耐火材料比较普遍。耐火原料中要尽量减少甚至不宜有SiO2 和 Fe2O3 的存在,因为粗合成气中含有大量的 H2,H2 会通过耐火材料裂缝和气孔渗入,与耐火材料中的 SiO2 发生反应,破坏耐火材料的组织结构,使其强度降低,加速耐火材料的损毁; 另外,在强还原性气氛中,耐火材料中的Fe2O3 易还原成 Fe 而析出,造成耐火材料涂层破坏。

SiC 与某些物质的反应情况见表 1

由上述情况可以得出: 采用SiC 做骨料( SiC 含量75%以上) ,Al2O3 微粉及纳米粉为配料,与磷酸二氢铝结合的捣打料,属于气硬性材料,在空气中就能固化。磷酸二氢铝胶体在一定 温度下脱水浓缩发生聚合反应,加上 Al2O3 微粉及纳米粉的凝聚作用,可使捣打料产生一定的强度,在高温下形成陶瓷结合,增强成品的抗侵蚀性和耐磨性; 而耐火材料中 Al2O3 的存在,还能与高温下 SiC 分解出的少量 SiO2 生成莫来石,形成无限固溶体,使耐火材料具有更优良的抗热震性、抗氧化性。

水冷壁的耐火材料表面形成高强度、高热导率、抗侵蚀、不易剥落的保护层后,当熔渣接触 耐火材料时,可以快速冷却降温而粘结在材料表面,形成挂渣保护层,达到 “以渣抗渣”的目的,从而保护水冷壁不受高温、高速气流及熔渣的直接冲击。正常运行的气化炉,水冷壁的SiC涂层表面附着稳定的固态和液态渣层,因此 SiC 涂层表面温度远低于炉内温度,一般仅400 ~500 ℃

航天炉水冷壁所用耐火材料热导率是关键技术指标,热导率高,耐火材料表面温度低,熔渣易凝固沉积,这也是采用水冷技术的关键所在。高热导率的 SiC 是热工设备水冷壁用耐火材料的普遍选择,水冷壁上形成的熔渣层导热系数很低,会阻止热量向外传递,形成很好的隔热层,既保护水冷壁盘管又提高耐火材料的使用寿命。

关键词:水冷   耐火材料   
版权所有 2013-2018 郑州驹达新材料科技有限公司 豫ICP备16012381号-1
电话:0371-60288311 传真:0371-85818311 业务咨询:18537113611
邮箱:zzjdnc@163.com QQ:497985876

豫公网安备 41018302000261号

你好 欢迎订购我公司耐火材料产品
在线客服