加热炉中耐火纤维喷涂衬里技术的应用

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  摘要:分析加热炉中耐火纤维喷涂衬里技术的具体特点,在现有基础上对技术形式进行掌握,并且进行合理化应用。
  关键词:加热炉;耐火纤维喷涂衬里技术;具体应用
  根据当前加热炉中耐火纤维喷涂衬里技术的实际应用,结合对不同衬里技术的对比,了解其应用使用中的注意事项。通过对耐火纤维喷涂技术在使用环境、结构、材料、施工等整体过程中的优劣分析,对实际应用效果的检查、记录,掌握适合耐火纤维应用的要求和范围。
  1.耐火纤维喷涂衬里特点
  分析耐火纤维喷涂的应用就应该了解耐火纤维喷涂衬里特点。其特点比较突出,主要是整体性好,导热系数低、施工简便快捷等特点。结合当前的一些实际应用,就可以充分了解其各项技术特点。
  对比同是纤维材料的纤维毯(毡)、纤维折叠块炉衬结构和喷涂耐火纤维炉衬结构。发现纤维毯(毡)和纤维折叠块存在着一些难以解决的问题,整体性差是关键。实际安装施工中搭缝处锚固处理就显得尤为重要。在纤维交界的部位,一段时间的运行后,较易在炉壁内形成典型的露点散热、露点腐蚀等现象。而且固定纤维的锚件和陶瓷帽外露在长期高温环境的影响下容易出现松动的现象,导致纤维塌陷,顶部和异性部位施工更加容易出现此类问题。此外纤维毡和折叠块在异性部位和狭小空间施工一般情况下选择小块的毡粘贴,增加了施工难度,并且不易保证施工质量[1]。
  对比耐火砖衬里,耐火砖衬里可以达到较好的衬里强度和表面平整度。但耐火砖衬里在一定厚度范围内兼顾到较高的耐火度、较好的强度和较低导热系数。更大的不足时耐火砖在施工过程中,施工时间较长,异型部位施工难度大,并且需要较长的烘炉时间。
  对于烘炉时间长,不利于设备快速投入生产的问题,在大多数不定型耐火材料(例如:浇注料、捣打料、可塑料等)结构的衬里中也切实存在。浇注料类的不定型耐火材料衬里解决了部分整体性问题并可达到较好的强度,但施工时间依旧较长,异型部位施工和顶部施工也比较艰难。
  分析耐火纤维喷涂衬里结构和施工过程,则是将散状材料和结合剂现场调和直接安装于设备,相对其他衬里材料他保留了不定型耐火材料整体性好、纤维衬里导热系数低和烘炉简单的特点,同时具备了应对异型部位复杂结构的能力强、施工时间短效率高、维修简便的显著优势。例如,在某石化烷基苯装置两台加热炉260m?衬里施工采用纤维喷涂衬里结构,净衬里安装时间用时仅为15天,且自然干燥后无需烘炉。
  但相对于耐火砖、浇注料等部分衬里强度和耐冲刷能力低、表面平整度不足是其的劣势。
  2.目前耐火纤维喷涂村里主要材料及结构
  耐火纤维喷涂衬里分为纤维棉、结合剂、锚固件等。结合加热炉的实际情况和当前实际材料各项指标,配合施工和保护注意事项,在整个设计、施工和使用过程中进行理性分析、谨慎操作、认真防护,可使得衬里更为良好的体现其优势性能并保持其使用寿命。
  (1)喷涂用耐火纤维
  目前常用的耐火纤维喷涂棉主要有含锆、高铝、高纯铝、普铝、低温铝等种类,。成型后导热系数差距不大,设计时主要应考虑其耐火度指标。
  例如:普通硅酸铝纤维棉使用温度在1000 ?C;高纯硅酸铝纤维棉使用温度为1100?C;高铝纤维棉使用温度在1200 ?C[2]
  在实际应中选择应选择优质材料,在满足必要的物理化学指标基础上,材料的渣球含量不易过高,纤维长度适当,可有利保证耐火纤维喷涂衬里的结构稳定和密度控制,并提高施工中便易度。
  施工过程中的分层作业,应该良好完善其加强处理,尤其是顶部和异型部位。在施工间断期间、成型、竣工后的耐火纤维和耐火纤维衬里使用过程中要做好成品保护。成型后的耐火纤维喷涂惧怕水浸、刮碰和强烈震动。
  (2)结合剂
  结合剂是喷涂耐火纤维在安装过程中配合使用的,是属于高温粘结剂种类。相应的耐火纤维类别要配合相应的耐火纤维结合剂。结合剂应同耐火纤维具备相近的物理化学性能和使用温度,并有较好的流动性、浸润性、扩散性和渗透性。结合剂应同时具备常温和高温粘结强度。[2]
  结合剂的有效应用也是喷涂耐火纤维衬里成型的关键。一般情况下,性能良好的结合剂与纤维棉的均匀混合,在相互作用的影响下,会提升纤维衬里的整体强度,以保证符合设备使用和生产应用要求。
  (3)锚固件
  同绝大多数衬里结构一样,耐火纤维喷涂的锚固件在材质的选用上是需要考虑炉内温度的。一般情况下可选择Φ6mm~Φ8mm直径可承受其安装位置相应温度钢筋制作。样式也有多种,有V型、L型、Y型等等。
  (4)复合材质衬里结构的应用
  结合当前使用耐火纤维喷涂衬里设备的实际要求,进行设计。在创新设计的时候,按照现有的设备运行指标进行落实,在后续实践过程中凸显出技术的优势。在满足设备使用条件下,可考虑多棉种其分层结构。纤维喷涂复合衬里材料的合理化应用很重要,根据加热原理和不同程度的纤维组织等要求合理使用材料,进行成本节约。比如采用衬里结构为:普铝耐火纤维喷涂+高铝耐火纤维喷涂的复合衬里,相对于单纯的使用高铝耐火纤维喷涂衬里会节约下大量材料成本。
  (5)衬里内部结构的控制
  将锚固件设计成埋设于衬里内部方式,有利于减少热向炉壁的直接传导;施工中分层采用网状加固结构,可加强衬里牢固度;迎火面可适当粘合剂混合比例提高迎火表面的衬里密度,有利于增强纤维喷涂衬里表面强度。
  3. 耐火纤维喷涂衬里技术的应用情况
  近些年来耐火纤维喷涂在各行各业中应用越来越广泛。对于温度较为稳定、气流冲刷力较低的加热炉辐射室内衬里,耐火纤维喷涂方式尤为适用。具有施工快、节能好、维修方便的较大优势。大量的石油化工行业加热炉在进行改造过程中选择使用了耐火纤维喷涂结构的衬里,多年运行效果均比较良好。
  如2011年某加氢车间的F101加热炉,原有下端砌筑衬里经过长时间运行出现损坏,从多年来的停工检验情况和实际应用等可知,衬里修补施工难度比较大。使用砌筑的方式局部修复只能有较好的强度。但施工过程中却极大可能出现空隙和改变原有衬里设计尺寸。这样的修复很难保证衬里的使用周期。为保证加热炉衬里的修复方案更为合理,需要对加热炉的各项技术指标进行分析,只有保证各项指标符合要求,才能保证加热炉的正常运行。经过分析后,使用耐火纤维喷涂对损坏部位衬里进行修补,修补后生产周期内运行效果良好,修补处外壁温度明显低于周围温度。以此为实践基础,此加热炉在后期进行节能改造过程中将辐射室全部衬里更换为耐火纤维喷涂衬里,施工和使用的实际情况中可知,对炉内异型部位喷涂纤维衬里安装施工速度没有明显减慢,整体施工时间相比砌筑衬里安装时间缩短50%以上,安装完成后无需烘炉。加热炉运行中,利用红外线测温枪检测,炉外壁温度相比改造前明显降低,保温节能效果良好。
  衬里的改造是个提升加热炉热效率的有效过程,只有实现技术的合理有效应用,才能收到更加良好的效果。
  结束语
  通过对于耐火纤维喷涂技术在加热炉中的应用观察和了解,耐火纤维喷涂衬里的性能指标与大量的加热炉对衬里的要求标准相符,其在各类衬里结构中所具备的优势也较为有利于加热炉减少散热损失,提升整体效率。不过,无论是在加热炉的新建或者衬里改造中,衬里的选用都应紧密结合加热炉的详细技术参数进行选择,并反复论证,严格按照要求落实。以免出现技术应用不合理或者其他问题,而产生不良影响。
  本次研究中对耐火纤维喷涂衬里具体技术形式和部分应用进行了阐述,分析了耐火纤维喷涂衬里的优劣,以及其在加热炉的有效应用。通过研究和实践将技术应用合理化,才能促进设备效能不断提高。
  参考文献:
  [1]吴建生.耐火纤维喷涂衬里技术在加热炉中的应用[J].化工建设工程,2003(05):40-41.
  [2]中華人民共和国国家经济贸易委员会.附录D耐火纤维及结合剂理化性能指标.石油化工筑炉工程施工及验收规范SH3534-2001:56.
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