不定形耐火材料论文

第一篇：不定形耐火材料论文

不定形耐火材料论文

摘要：耐火材料的选取因素，除价格之外，还需考试以下因素：较长的使用寿命；较好的保温效果；较简易的砌筑方式和较快的砌筑速度；维修速度快。耐火喷涂料的使用经验证明其具有以上优点，使用企业节能降耗、挖潜增效明显。本文论述新型不定形耐火材料发展、开发、应用及显着的社会经济效益。

关键词：不定形耐火材料

发展

应用

不定形耐火材料又称散装耐火材料，由散装颗粒及细粉组成，使用前无需烧成也无需成形。它可以根据需要，灵活地改变材料的组成性质和工艺，如耐火材料的成份和粒度;结合剂的种类及添加量;外加剂(如增塑剂、促硬剂、缓硬剂、减水剂等)的选择和调节和施工方法(浇注、捣打、喷涂、投射、可塑施工等)的多样化，使耐火材料的砖体形状向大形化、异形化和整体化结构发展了一大步，被称为第二代耐火材料。

不定形耐火材料是高温窑炉工业耐火内衬技术应用中的重要基础材料之一。耐火浇注料是不定型耐火材料中的重要一种，它的重要特点是供货周期短，不受设备形状限制，不经预先煅烧、松散状混合物配以相适应的锚固件现场成型烘烤后即可直接使用的耐火材料。用耐火浇注料可做成无接缝的衬体，亦称整体耐火材料。高铝质浇注料、高铝低水泥浇注料、钢纤维耐磨浇注料、刚玉质浇注料等不定形耐火材料在水泥窑的内衬设计中得到了广泛的应用，多年来运行于不同部位的热工设备的耐火层。近几年，不定形耐火材料不断发展，许多耐火材料企业研发出新产品。随着水泥窑产量的不断增大，新设备的应用，建窑时间短，有些特定的部位，内衬磨损非常严重，为满足生产需要，在水泥窑内衬设计中开发研制了浇注料预制块。依据不同的工艺要求在不同的部位，不定形耐火材料与浇注料预制块配合使用，更适应水泥窑炉生产需要。而我国耐火材料的消耗量仍维持在先进国家20世纪70年代的水平。

1.不定形耐火材料的分类 1.1浇灌料

一种加水搅拌后具有较好流动性的材料。成型后需经过适当养护，使其凝结、硬化，按一定制度烘烤后便可使用。浇灌料以硅酸铝质熟料、刚玉质材料或碱性耐火熟料为骨料；轻质浇灌料以膨胀珍珠岩、蛭石、陶粒、氧化铝空心球为骨料。结合剂用铝酸钙水泥、水玻璃、硅酸乙酯、聚合氯化铝、粘土或磷酸盐等。外加剂视使用情况而定，其作用在于改善施工性能和提高理化性能。

浇灌料的施工成型方法有震动法、泵注法、压注法、喷射法等。用浇灌料作整体衬里，往往还要与金属或陶瓷锚固件配合使用。如再加不锈钢纤维增强，可提高其抗机械振动和抗热震能力。浇灌料用作各种热处理炉、矿石焙烧炉、催化裂化炉、转化炉等的内衬，也用作熔炼炉和高温熔体流槽的内衬，如铅锌熔化炉、锡槽、盐浴炉、出钢或出铁槽、盛钢桶、钢水真空循环脱气装置吸嘴等。

1.2可塑料

具有可塑性的泥料或泥坯。施加适当外力时，容易变形而不开裂；应力消除后，不再变形。可塑料材质有半硅质、粘土质、高铝质、锆英石质、碳质等，也有轻质可塑料。可塑料必须加入塑化材料，塑化材料多半为高可塑性粘土，还可用增塑剂提高这种粘土的可塑性。增塑剂有羧甲基纤维素、糊精、木质素磺酸盐等。可塑料所用的结合剂有可塑粘土、磷酸、磷酸二氢铝、硫酸铝等。加磷酸或磷酸盐结合剂的氧化铝质可塑料，保存过程中会与氧化铝发生化学反应，生成不溶性的正磷酸铝而使泥料硬化，因此要加保存剂，如草酸、柠檬酸、乙酰丙酮等。

施工方法一般采用捣打法或震动法。用可塑料修筑整体炉衬时，必须配置金属或陶瓷锚固件。可塑料用作均热炉、加热炉、锅炉等热工设备的内衬，还用于包扎加热炉水冷管。

1.3喷补料

以喷射机进行喷补或喷涂用的一种耐火混合料。按喷补方法可分为湿法喷补（或称泥浆法喷补）、半干法喷补和火法（火焰）喷补。湿法喷补借助压缩空气喷送含有20～40%耐火粉料的泥浆，可以达到较高的雾散，附着率高，可进行较均匀的薄层喷补。半干法喷补是在喷头处加水润湿由压缩空气喷送的耐火粉料，加水量为11～14%,附着率较低,可进行较厚层的喷补。火法喷补属于干法喷补,把喷补料送到燃料-氧气喷枪的火焰中，喷补料在喷嘴火焰中部分熔化而附着在砖衬上。喷补料材质有铝硅质、铝硅锆质、镁质、镁钙质、镁铬质等。所用的结合剂有硅酸钠、磷酸盐、聚磷酸盐、沥青、树脂等。为了提高附着率，加有粘土、澎(膨)润土、石灰等加入物。为了保证喷补料能达到良好烧结，还加入助烧结剂，如蛇纹石、纯橄榄石、石灰、耐火粘土、氧化铁等。

1.4耐火涂料

涂覆于耐火砖衬上的材料。根据使用要求和施工方法的不同，耐火涂料有配制成泥膏状和泥浆状等形态。所用结合剂因材质而异，如配制连铸中间包用碱性涂料磷酸盐、聚磷酸盐、硫酸镁；配制高铝质涂料则用粘土、磷酸二氢铝、铝铬磷酸盐、水玻璃等。为了提高涂料的涂抹性，一般要加增塑剂等外加剂。涂料主要用作各种热工设备内衬的保护涂层，或用于修补砖衬局部损坏处。

1.5捣打料

一种可塑性极低或不具有可塑性的散状耐火材料。材质有硅质、粘土质、高铝质、刚玉质、锆英石质、碳化硅质、碳质、镁质等。根据捣打料材质和使用条件，可采用与浇灌料相似的无机结合剂或有机结合剂，如水溶性的糊精、羧甲基纤维素、木质素、磺酸盐、聚乙烯醇；抗水而具有热可塑性的石蜡、沥青、焦油、酚醛树脂、无规聚丙烯等。

捣打料采用强制捣打施工，气孔率较低，密度较高，因此，在不定形耐火材料中，捣打料特别适于作熔炼炉炉衬和盛高温金属熔液的各种容器的衬里。如平炉和电炉炉床、各种感应炉炉衬、高炉出铁沟、盛钢桶等。

1.6投射料

一种半干状的、用投射机投射筑衬的泥料。主要用于修筑整体盛钢桶内衬。材料有硅质、蜡石质、粘土质、高铝质和锆英石质等。使用较多的是高硅质和高铝质投射料。

2.不定形耐火材料的应用 2.1浇注料预制块的特质

浇注料预制块只需在较低温度下热处理，是低碳和绿色耐火材料，是耐火内衬技术中的一个独特的技术。可提高耐火内衬的使用性能，降低耐火材料消耗量，质量稳定、性能可靠。我们知道在浇注料中加入钢纤维其目的是提高浇注料的机械性能，抑制裂纹的产生或在形成裂纹时限制其扩展。图4是用钢纤维浇注料等耐火材料，应用特殊的工艺制成的浇注料预制块的样品图。根据工艺部位及需要做成一定形状，脱模后依据其工况条件进行热处理。

浇注料预制块比通常的相应浇注料具有更佳的应用性能以及带来的施工优越性。其主要特点在于：（1）耐压强度高 与通常产品相比，浇注料预制块有较高的耐压强度，提高约2倍。（2）抗热震性好 浇注料预制块的抗热震性能改进8～10倍。（3）耐磨损性优 浇注料预制块的耐磨损性优于同材质的超低水泥浇注料。（4）节省砌筑时间，无需现场浇注，无需支设与拆卸模具，无需施工机具。成型件发往现场，只需现场安装组合，方便快捷。大量减少了现场施工工序时间，而且质量稳定，不受现场施工条件和人为因素限制，由供货方对生产提供有效保证。（5）节省养护、烘烤时间 在交货时已在供货方提前完成了浇注、养护、干燥和烘烤各个环节，节省了大量的养护、烘烤过程时间，有效地解决了现场急于点火快速升温而导致的浇 注料料炸裂问题，方便用户使用。（6）不受环境温度限制 水泥窑在世界范围内不同国家、不同季节，温差范围较大。现场施工时，有的国家高温达43℃～48℃，而有的国家低温可达零下30℃以下。我国从南方到北方温差也较大，而浇注料的施工受环境温度的限制，在温度出现过度波动时，为使施工正常进行，保证施工质量，均需采用适当的人工控制措施。浇注料预制块可在任意环境下安装。（7）便于更换拆装 在实际生产中更换非常方便，哪一块预制块损坏可直接更换损坏件，就象更换设备零件一样，可在很短的时间内完成更换，实现即时更换即时点火的愿望。（8）更长的储存期 不定形耐火材料通常储存期较短，在干燥的条件，也只有几个月，而预制块则大大延长了储存期，预计可达几年。（9）更长的使用寿命 不定形耐火材料的使用性能，受现场施工条件及人为因素影响较大，如加水量过大，其现场的实际表现为气孔率增大，强度降低，或振捣不到位引起强度降低等，影响使用寿命。而预制块则克服了上述不足，预计寿命提高2～3倍，节省投资，节能环保。美国的Whahl耐火材料供应商，通过系列的试验提出，预制块的抗冲击性方面比普通材料提高了10倍，耐磨损性优于相同级别的超低水泥材料。目前我国有的耐火材料企业将浇注料提前预浇到窑口护板上，经低温烘烤后，发往现场，直接安装生产，使用寿命大于2年。2.2不定形耐火材料在高炉上的应用

高炉是炼铁的一种重要设备.小型高炉曾采用高铝水泥和磷酸高铝质耐火烧注料预制块吊装砌筑,现在普遍采用树脂结合剂铝碳不烧砖砌筑.大型高炉水冷壁用SiC浇注料捣制、炉底垫层和周围砖缝则用耐火浇注料和氮化硅质填料.而其炉墙用耐火材料的一个发展趋势是采用浇注料.日本钢管公司福山厂2号高炉在炉身上部使用了一种Al2O350%,SiO245%的高密度浇注料,经过6年使用,发现很少发生剥落现象.目前,国内外用于高炉出铁沟的不定形耐火材料主要为Al2-O3-SiC-C(简称ASC)质,此外还有莫来石-SiC-C质,Al2O3-C质,镁铝尖晶石等类型.我国主要使用刚玉-SiC系浇注料.日本现在绝大部分高炉出铁沟都使用ASC浇注料和修补用喷补料,部分小高炉出铁沟使用矾土或合成莫来石-SiC-C质捣打料.德国、法国的高炉出铁沟一般也使用ASC质捣打料.最近法国研制出了自流浇注料,使主出铁沟工作衬寿命得到提高。

2.3不定形耐火材料在钢包上的应用

出钢温度的提高和钢液在钢包中停留时间的延长,使钢包用耐火材料发生了很大的变化.钢包曾以定型耐火材料为主体,现被不定形耐火材料替代.钢包的不定形化既可以省力,又能实现工厂自动化施工和干燥,提高整体的经济性.钢包侧墙为不定形时,其维修作业工时可省力40%,钢包内衬全是不定形时,省力效果则为70%.由于Al2O3-尖晶石浇注料有抗蚀性好,结构剥落小,使用寿命长及可改善钢的质量等优点,使它成为当前钢包用耐火材料的主要角色.但它的使用受到温度和钢水停留时间的限制,日本Kawasa-ki公司开发的Al2O3-MgO浇注料,其材料强度和抗渣渗透性有了提高,寿命也比Al2O3-尖晶石浇注料提高20%.目前,在钢包上试用镁质耐火浇注料和铝镁碳质耐火浇注料,也初见成效。

2.4不定形耐火材料在有色冶金中的应用

炼铝反射炉是铝厂耐火材料消耗大户.炉缸用耐火材料已经从砖砌变为整体结构.与炉缸热面金属接触的耐火材料通常为酸盐结合的可塑料、磷酸盐结合砖以及低水泥浇注料,下部侧墙的热面耐火材料组成通常与炉缸相同,隔热材料可用轻质隔热浇注料、隔热粘土砖或陶瓷纤维等;炉顶材料通常为捣打料、烧注料等优质耐火材料;炉门通常用致密浇注料或轻质浇注料,亦可用二者的混合料进行浇注.电解炼铝中,不定形耐火材料主要用在了盛铝桶上.盛铝桶用耐火材料要求能耐铝水的侵蚀,能承受急冷急热的作用和保温性能好.盛铝桶非工作衬一般采用轻质浇注料或轻质高铝砖.如果盛铝桶中的铝液要放置很长的时间,通常采用隔热浇注料,以止铝液在运送过程中凝固.现在为了减轻罐体的自重,加强保温效果,非工作衬采用氧化铝空心球耐火浇注料.工作衬一般采用含SiO2低的高铝砖砌筑,现在有的罐体采用刚玉质耐火浇注.在炼铜工业中,因为CuO作为炉渣的组成部分侵蚀性很强,故粗炼炉中广泛采用碱性耐火材料.如反射炉、转炉、闪速炉及回转阳极炉的各部分均采用碱性的镁铬砖或者以MgO为基质的碱性捣打料,尤其是维修补炉时用.精炼部分由于渣量和温度均下降,则可用浇注料、可塑料、喷涂料和高铝砖等硅酸铝质耐火材料.3.不定形耐火材料的发展

不定形耐火材料是以耐火浇注料为基础而拓展的。早在1918年法国已开始销售铝酸盐水泥，一般认为在1925年欧美国家才以铝酸盐水泥作为耐火浇注料的结合剂，在第二次世界大战时期，美国用耐火浇注料和耐火可塑料作为锅炉和石油设备内衬。日本在1955年开始生产不定形耐火材料。到1960年美、日、联邦德国不定形耐火材料分别占耐火材料产量的12.6％、1.6％和1.6％。1966～1975年不定形耐火材料在工业发达国家实现了品种系列化，质量稳步提高、产量显著增长，1980年以前，美、日、联邦德国的不定形耐火材料产量已分别提高至37.1％、31.7％和36.8％，大致占耐火材料产量的三分之一或稍多一些。20世纪80年代以后，工业发达国家耐火材料产量逐步有所下降，而不定形耐火材料产量并无太大变化，因而不定形耐火材料产量比率相应提高，如以日本为例：1976～1985年耐火材料产量从270万t左右降至200万t左右，而其中不定形耐火材料始终维持在90万t左右，其比率从34％提高到44％。美国不定形耐火材料的比率已达到50％，西欧共同体为35％。到90年代初，不定形耐火材料的产量已接近烧成耐火制品的产量，在耐火材料行业促成了巨大的变化，这也说明了不定形耐火材料的迅速发展。不定形比率的增大,一方面是不定形耐火材料有可与耐火砖相匹敌或者胜过其耐用性的性能,另一方面则是耐火喷涂料和修补料的发展.喷补料是修补冶金炉的主要材料,利用喷补料对炉衬进行修补,提高炉衬寿命,结果造成耐火砖单耗减少,不定形修补材料单耗增大.随着不定形耐火材料的发展,其品种发生了很大的变化.可塑料、捣打料、投射料因劳动强度较大,施工速度慢,近年来其产量显着减少.相反,质量好、施工易于自动化的浇注料、喷补料却明显增加.近年来日本浇注料增长约25%,喷补料增长约15%,而可塑料和捣打料则下降41%和58%.可见,今后耐火材料的发展重点是:加速开发高效浇注料在高温领域的应用(主要是低水泥和超低水泥浇注料及其预制块);研究开发全干振动料、火焰喷补料和高性能涂料;研究改进喷补修补法和施工法的机械化、自动化.参考文献：

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第二篇：不定型耐火材料综述(不定形耐火材料的应用及发展)综述

不定形耐火材料的应用及发展

摘要：耐火材料的选取因素，除价格之外，还需考试以下因素：较长的使用寿命；较好的保温效果；较简易的砌筑方式和较快的砌筑速度；维修速度快。耐火喷涂料的使用经验证明其具有以上优点，使用企业节能降耗、挖潜增效明显。本文论述新型不定形耐火材料发展、开发、应用及显著的社会经济效益。关键词：耐火喷涂料；消耗；故障率；选择维护

一、引言

不定形耐火材料又称散装耐火材料，由散装颗粒及细粉组成，使用前无需烧成也无需成形。它可以根据需要，灵活地改变材料的组成性质和工艺，如耐火材料的成份和粒度;结合剂的种类及添加量;外加剂(如增塑剂、促硬剂、缓硬剂、减水剂等)的选择和调节和施工方法(浇注、捣打、喷涂、投射、可塑施工等)的多样化，使耐火材料的砖体形状向大形化、异形化和整体化结构发展了一大步，被称为第二代耐火材料。

不定形耐火材料是高温窑炉工业耐火内衬技术应用中的重要基础材料之一。耐火浇注料是不定型耐火材料中的重要一种，它的重要特点是供货周期短，不受设备形状限制，不经预先煅烧、松散状混合物配以相适应的锚固件现场成型烘烤后即可直接使用的耐火材料。用耐火浇注料可做成无接缝的衬体，亦称整体耐火材料。高铝质浇注料、高铝低水泥浇注料、钢纤维耐磨浇注料、刚玉质浇注料等不定形耐火材料在水泥窑的内衬设计中得到了广泛的应用，多年来运行于不同部位的热工设备的耐火层。近几年，不定形耐火材料不断发展，许多耐火材料企业研发出新产品。随着水泥窑产量的不断增大，新设备的应用，建窑时间短，有些特定的部位，内衬磨损非常严重，为满足生产需要，在水泥窑内衬设计中开发研制了浇注料预制块。依据不同的工艺要求在不同的部位，不定形耐火材料与浇注料预制块配合使用，更适应水泥窑炉生产需要。而我国耐火材料的消耗量仍维持在先进国家20世纪70年代的水平[1]。

二、不定型耐火材料必备的性能 采用高纯度原料配制的不定形耐火材料制品，目前使用温度已达到1900℃以上，在较低温度下使用的不定形耐火材料品种已经普遍应用。不定形耐火材料采用现场施工或整体施工，不经过中间烧成，不会引起变形，因而施工质量保证，成品率高，耐火构件容易达到预期的结构要求，有利于延长构件的使用寿命。不定形耐火材料的耐火结构是整体的，没有砌缝，因此能避免因砖缝造成的缺陷，不易受火焰或高温气体、液体的侵蚀。在温度变化时，整体结构比砖砌体更均匀传布，可以减小由热应力产生的结构损伤，比砖砌结构有更高的抗热震稳定性。不定形耐火材料构筑的窑炉衬，当局部蚀损室50一60m/m时，由于炉衬是整体的，所以不会出现邻近未遭蚀损的炉衬的自然脱落现象，即使使用铝酸钙—刚玉质耐火炉衬，只要保证外壁钢壳的冷却，50一601n/m的炉衬仍很耐用。不定形耐火材料的施工不但在新衬时非常简便，在使用一段时间以后，还可再用它来修补损坏的部位，不需将旧衬完全打掉，延长使用周期。与普通耐火材料相比，采用不定形耐火材料的成本降低35%左右。不定形耐火材料适合于不规则异形构件的施工，适合于高精度构件的制造，它对科研及高精尖端耐火构件有特殊意义。不定形耐火材料的结合剂选择、耐火骨料的材质和粒度级配都可根据使用要求，再加减水剂、促硬剂、缓硬剂、升温硬结剂等外加剂应用于不定形耐火材料的调配，使产品系列化和多样化，适合不同施工方法的特殊要求。

为更好地服务于水泥窑的生产需求，促进我国不定形耐火材料的应用推广，需注重提高不定形耐火材料以下几个主要方面的应用性能。2.1不定型耐火材料的选取方法

在预分解窑炉中，不定型耐火材料既要承受窑内硫、碱、氯等有害成分的侵蚀，又要达到高强耐磨的要求，同时必须具备较好的热震稳定性。由于原燃材料各异，不同的设计院设计的窑型不同，对于这种消耗性材料，各家企业都需选取一种最适合本窑的不定型耐火材料。耐火材料的选取影响因素很多，除了价格因素外，通常需要考虑较长的使用寿命；较好的保温效果；较简易的砌筑方式和较快的砌筑速度；维修速度[2]。2.2耐磨蚀性好、耐侵蚀性高

新技术新装备在水泥工业的不断应用，对运行于热工设备的耐火内衬提出了更高的要求。近几年新型的第四代篦冷机已被广泛应用于水泥窑的生产，第四代篦冷机节能、降耗、冷却效率高；篦床的运动行程比第三代要大得多，在此部位的内衬会被高温运动的物料拉出许多沟槽，磨损严重。这就要求与其相接触的内衬具有高的耐磨蚀性。在整个水泥回转窑煅烧系统中，使用替代燃料或劣质燃料，均会对耐火内衬产生许多的附加影响。在国外，随着水泥技术的发展石油焦、塑料、动物杂碎、污水污泥、溶剂、有机废料等作为二次燃料或替代燃料使用，这的确是工艺上的进步，但由此也附带了一些负面的元素，如氯、硫、碱金属、溴、碘等也带进了燃烧系统中。挥发性成分的浓度提高，导致了锈蚀和高温化学侵蚀的提高。特别是逐步提高的替代燃料、劣质燃料的使用，垃圾焚烧窑的不断发展，水泥回转窑系统，部分热工设备的不定型耐火材料的窑衬对高温负荷和高温化学侵蚀的抵抗性已经成为人们关注的重点。挥发性化合物，如氯、硫和碱，在窑内高温气体中发生反应，生成含硫酸盐和氯化盐的化合物。这些气态或液态化合物在受热后经过工作衬、膨胀缝或裂缝侵入到衬体结构，通常在750℃到1100℃时发生结晶。在水泥窑系统中不同的温度区域，耐磨层和绝热层会不同程度地遭受氯化物（KCl，NaCl）和碱化合物（K2CO3、K2SO4、Na2SO4）等高温化学侵蚀，金属锚固件遭受高温气体腐蚀或硫酸盐和盐酸的化学腐蚀。对水泥生产耐火内衬技术而言，我们必须不仅考虑到水分或液体腐蚀，而且更要考虑到高温气体化学侵蚀，以及硫浸和氯离子对不定形耐火材料的侵蚀作用。生产实践表明在水泥回转窑的设备内部已有部分硫、氯沉积。2.3烘烤性能好

随着低水泥浇注料的广泛应用，同时出现了这种浇注料在干燥加热过程中的剥落和炸裂问题。在加热烘烤时在浇注料的内部产生较大的蒸汽压力，当蒸汽压力超过浇注料抗张强度时就会发生剥落和炸裂。目前，解决浇注料的炸裂问题，一种方法是采用合理的干燥烘烤制度，另一方法是在浇注料中加防炸裂剂，以增大硬化体的透气率，降低浇注料内部最大蒸汽压力值。通常使用的添加剂为金属铝粉、乳酸铝和有机纤维等。生产实际应用表明，现场施工的不定形耐火材料 的性能发挥和使用效果，在很大程度上取决于其施工和烘烤效果，当今，安全高效的烘烤技术的发展倍受关注，研发快速养护、快速烘烤甚至免烘烤的不定形 耐火材料，显得十分必要。特别是对于老水泥厂改造，水泥窑系统中部分改造的设备，存在新的不定形内衬，当新老内衬共存时，由于新内衬养护、烘烤不到位 急于投料，使得浇注料内部的蒸汽压力超过浇注料抗张强度，而导致浇注料内衬的频繁炸裂，影响生产的正常进行。使用新型胶结剂制备了浇注料,对比结果表明:不定型耐火材料的质量和性能被提高。分析了浇注料高温收缩的原因,并提出了改进方法[3]。不定形耐火材料的施工、养护、烘烤、维护的难易，直接影响到其被用户接受的程度。

2.4不定型耐火材料的施工质量控制

近年来，为了提高耐火材料的强度，不少耐火材料生产企业均减少了铝酸盐水泥的用量，产品向低水泥型和超低水泥型发展。低水泥型对水比较敏感，加水量必须严格控制。往往在施工中，操作工人不理解水必须少的道理，以为水越多，流动性越好，浇注就越密实，施工单位为了尽快完成施工任务，多加水，少振动，这种概念是极其错误的，往往成为缩短使用周期的主要原因之一。事实上，在浇注过程中，加水量必须严格加以限制，并适宜地强化振动。不强化振动，水泥浆难以形成；过量的振动，将会导致颗粒的离析。2.5不定型耐火材料的维护

耐火材料的使用在正常生产的过程中，只要耐火材料的耐火度、强度等指标符合生产要求，一般不会产生大的问题，而对耐火材料的使用寿命影响的关键在于开停窑的升降温控制。这是最简单的热胀冷缩原理，只不过在水泥窑炉中，这个原理是宏观的。如何减小开停窑对耐火材料的影响，这是每个水泥生产企业的工艺技术员都必须面对的问题。窑的升温曲线是以窑尾烟室温度来制定的，日常操作中要避免温度的大起大落，并适当加长600～700℃温度段的保温时间，这样在完成烘烤窑的同时，也完成了对预热器系统的烘烤。因为500～600℃是耐 火材料结合水脱水的温度范围，在此温度范围内如果耐火材料不能得到保温，耐火材料的结合水不能及时脱出，后期的水分蒸发会在耐火材料内部产生巨大的内应力，从而使耐火材料内部结构受到损坏，轻则影响耐火材料的使用寿命，重则会使耐火材料大面积剥落[4]。停窑时，必须确定停窑步骤，在每次止料后，停止高温风机运行，给系统一个自然冷却的时间，一般在4～5 h左右，400～1 100℃区间，必须保证8 h以上，400℃以下可以快速冷却。同时，在日常操作中，窑头罩必须保持微负压状态，根据经验控制在-20～-50 Pa左右。某水泥厂家曾对同一工况下正压和负压对耐火材料的影响作过对比，发现正压时耐火材料的使用寿命比负压时缩短三分之一以上。鉴于此，水泥企业必须减少系统中漏风，在操作中，通过对风机的调节，加强系统的通风能力，保证系统的负压状态。

三、不定形耐火材料的应用

近年来，在工业发达国家，不定形耐火材料的产量已占耐火材料总产量的40%以上。据统计，日本1985年耐火材料的总产量为199.74万吨，不定形耐火材料的产量已达86.82万吨，占总产量的43.5%，每年还在以1一2%的速度增长。70年代，我国也开始了不定形耐火材料的研制，在生产纯铝酸钙水泥、刚玉质等高质量耐火骨料基础上发展起来，现已能生产各个工业部门所需的不定形耐火材料。在国外，不但有不定形耐火材料的散装混合料供应市场，而且也有专门制造各种不定形耐火材料的构件或砌块制品加工厂。一方面耐火材料的主要用户如钢铁、水泥、玻璃、有色金属等行业的技术发展对耐火材料提出了更高的质量和品种要求。另一方面,这些行业在激烈的质量和价格竞争中,向耐火材料提出了严峻的降低吨产品耐火材料成本的要求,致使耐火材料企业要以更大的投入加快新的优质产品的开发与研究,以适应和满足这些行业的需求。[5] 3.1浇注料预制块的特质

浇注料预制块只需在较低温度下热处理，是低碳和绿色耐火材料，是耐火内衬技术中的一个独特的技术。可提高耐火内衬的使用性能，降低耐火材料消耗量，质量稳定、性能可靠。我们知道在浇注料中加入钢纤维其目的是提高浇注料的机械性能，抑制裂纹的产生或在形成裂纹时限制其扩展。图4是用钢纤维浇注料等耐火材料，应用特殊的工艺制成的浇注料预制块的样品图。根据工艺部位及需要做成一定形状，脱模后依据其工况条件进行热处理。浇注料预制块比通常的相应浇注料具有更佳的应用性能以及带来的施工优越性。其主要特点在于：（1）耐压强度高

与通常产品相比，浇注料预制块有较高的耐压强度，提高约2倍。（2）抗热震性好

浇注料预制块的抗热震性能改进8～10倍。（3）耐磨损性优

浇注料预制块的耐磨损性优于同材质的超低水泥浇注料。（4）节省砌筑时间 无需现场浇注，无需支设与拆卸模具，无需施工机具。成型件发往现场，只需现场安装组合，方便快捷。大量减少了现场施工工序时间，而且质量稳定，不受现场施工条件和人为因素限制，由供货方对生产提供有效保证。（5）节省养护、烘烤时间

在交货时已在供货方提前完成了浇注、养护、干燥和烘烤各个环节，节省了大量的养护、烘烤过程时间，有效地解决了现场急于点火快速升温而导致的浇 注料料炸裂问题，方便用户使用。（6）不受环境温度限制

水泥窑在世界范围内不同国家、不同季节，温差范围较大。现场施工时，有的国家高温达43℃～48℃，而有的国家低温可达零下30℃以下。我国从南方到北方温差也较大，而浇注料的施工受环境温度的限制，在温度出现过度波动时，为使施工正常进行，保证施工质量，均需采用适当的人工控制措施。浇注料预制块可在任意环境下安装。（7）便于更换拆装

在实际生产中更换非常方便，哪一块预制块损坏可直接更换损坏件，就象更换设备零件一样，可在很短的时间内完成更换，实现即时更换即时点火的愿望。（8）更长的储存期

不定形耐火材料通常储存期较短，在干燥的条件，也只有几个月，而预制块则大大延长了储存期，预计可达几年。（9）更长的使用寿命

不定形耐火材料的使用性能，受现场施工条件及人为因素影响较大，如加水量过大，其现场的实际表现为气孔率增大，强度降低，或振捣不到位引起强度降低等，影响使用寿命。而预制块则克服了上述不足，预计寿命提高2～3倍，节省投资，节能环保。美国的Whahl耐火材料供应商，通过系列的试验提出，预制块的抗冲击性方面比普通材料提高了10倍，耐磨损性优于相同级别的超低水泥材料。目前我国有的耐火材料企业将浇注料提前预浇到窑口护板上，经低温烘烤后，发往现场，直接安装生产，使用寿命大于2年。

四、结论

大力发展不定形耐火材料，在特殊部位应用浇注料预制块，是不定形耐火材料施工和应用技术方面的进步，是水泥企业获得设备最大利用率的基本保证之一，也是不定形耐火材料生产企业获得更高经济效益产业链的延伸领域。在开发不定形耐火材料的过程中，应看到它不同于传统耐火材料的生产模式，它具有多学科、高科技、跨学科和技术密集等特点。原料供应、生产、施工和使用单位的密切配合，是开发和应用不定形耐火材料必备条件。我国不定形耐火材料的产量到本世纪末预计将达到175万吨，即占耐火材料总产量的28%。要实现这一目标，应解决好以下三个方面的问题。

4.1加强不定形耐火材料的生产管理和质量监控

杜绝假冒伪产品进入市场由于生产不定形耐火材料的工艺相对简单，无需庞大的压砖机和烧成热工设备，一些耐火材料小厂在缺乏生产技术的情况下土法生产，加之耐火材料市场的质量监控体系不健全，导致低劣产品进人市场，致使窑衬寿命缩短，甚至出现严重的使用事故。这一现象必须坚决制止，才能使不定形耐火材料步人良性发展的轨道。4.2改善不定形耐火材料的包装和储运

不定形耐火材料大多是实效性很强的耐火材料，在运输和存储过程中极易受潮变质，影响使用效果。因此必须采取密封包装，存储的仓库应干燥、通风、不漏雨雪。

4.3加强不定形耐火材料应用技术的研究和开发

不定形耐火材料的使用效果在很大程度上取决于它的施工质量，只有认真施工，才能确保其达到应有的使用效果。

总之，不定型耐火材料的使用直接关系到一个水泥企业大窑的运转率，并直接影响企业的生产成本。不定型耐火材料的选用实践经验证明：如果能选择合适的耐火材料，并采取合理的工艺措施，对企业的节能降耗、挖潜增效会产生巨大的效果。

参考文献：

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[3]尹娈波,邵凤丽.不定型耐火材料的研究,[J].吉林建材，2002（4）：31-32 [4]杨春秋,王景富.提高窑头罩耐火材料使用寿命的有效措施[J].四川水泥,2004(3)[5] 王兆敏.国内外耐火材料发展趋势国外建材科技2006(5):9

第三篇：浅谈循环流化床锅炉与耐火耐磨材料

浅谈循环流化床锅炉与耐火耐磨材料

文章摘要：

关键词：流化床 耐火 耐磨材料

0 前言

循环流化床锅炉在我国投放市场运行十几年来，就以其本身的环保效益好，燃烧效率高，煤种适应性能宽，运行调整、检修维护简单等诸多优点被人们所信赖。该炉型不但用在发电和供热事业上，而且在造纸、纺织、印染、制药、石化…等各行各业被广泛的运用。从目前投运的各锅炉生产厂家制造的循环流化床锅炉运行中反映出的问题看，在锅炉的设计及使用技术是上可行的，优点是确切的，该炉型本身的最大弱点磨损也在不断的治理中逐渐走向完善。但是应用在锅炉上的耐火耐磨材料的使用效果均不太理想，经常由于耐磨材料上的问题影响锅炉的安全运行，更有甚者炉顶塌陷、炉墙鼓包后倒塌，大面积混凝土脱落或局部磨损使受热面管裸露造成水冷壁及三管磨损严重后泄露事故……等等，都严重地困扰着循环流化床锅炉的安全经济运行，给使用单位造成很大麻烦和带来重大的经济损失，问题是相当严重的。所以说循环流化床锅炉能否确保较长时间的安全稳定运行，不但与防磨治理的力度、运行调整的精心操作、按时维修等有关系，也与我们选用的耐温、耐磨材料内在质量以及现场的施工技术、施工管理更有关系。怎么样能根据炉子的磨损机理及磨损轻重，客观地、实事求是地精心选用耐火耐磨材料，精心地施工砌筑到各个部位，做到财尽其用、物尽其才，是循环流化床锅炉在使用过程中需要解决的一个重大课题。1 耐火耐磨材料特性

耐火材料是服务于高温技术的基础材料，由于在高温技术的行业中，耐火材料是辅助性材料，所以往往被人们所忽视。正是由于这一点的存在，往往所选用的耐火耐磨材料产品质量达不到使用要求的标准，运行中经常造成主设备停用事故。例如，冶金系统由于耐火材料使用周期短，经常停炉影响生产，由于耐火度不够冶炼优质钢材达不到标准质量。发电、制药、造纸、化工等行业由于用在炉子上的耐火耐磨材料不过关经常造成停炉，不但给使用单位造成直接的经济损失，而且也给广大人民群众生活带来诸多不便，有时甚至还造成连带经济损失。所以说，虽然耐火耐磨材料在高温技术领域是呈辅助性材料特性出现，但万万不可对该材料掉以轻心，必须根据炉型的特点精心选用合适的耐火耐磨材料，而且还需制定出相应的标准、规范、要求、合理配方，并组织技术力量过硬的队伍去完成施工任务。

耐火材料是种矿产物资，矿产资源质量的好坏是与合成的温度、压力、年限有关系。耐火材料又是一种非均质体，有主、副成分之分，我们通常将其基本成分称为主要成分，而将其它成分称为副成分，而副成分又是有意添加的以提高产品某些方面性能的成分和材料中本身携带的杂质所组成。耐火材料中的主要成分是该材料中的主体，也是我们选中要用材料的唯一标准。最大限度地选用主要成分较高的份额和降低有害成分或杂质较少的份额，是保证耐火材料质量的重要一环。或者通过一些有效的措施办法和手段，例如：使用一些添加剂、结合剂、稳定剂、烧结剂、减水剂、抗水剂、抗氧化剂、促凝剂等等，这些都是为了提高耐火材料本身的抗压、耐温、耐磨、抗冲刷、耐腐蚀的作用，最终的目的就是为了让耐火耐磨材料能够满足在高温条件下的运行要求，为高温领域的技术服好务。

我们知道，耐火耐磨材料的主要功能是抵隅高温作用的，因此，它必须由较高熔点的化合物所组成。只有较高熔点的化合物在原材料中的含量较多时，耐火材料才能获得较高的耐火温度；只有较高的耐火温度才能抵隅高温情况下产生的对耐火材料各种破坏力，这是我们选用耐火耐磨材料的原则。如果我们选用的耐火耐磨材料不能在高温下抵隅由物理、化学、机械等方面产生的作用力，不能抵隅炉渣、烟尘、腐蚀性气体等有害杂质元素的侵蚀，势必就会产生耐火材料的熔融、软化、融蚀、磨损和迸裂损坏。为了避免这类情况发生，我们应优先选用一些适合循环流化床锅炉本身情况的耐火耐磨材料，如果我们一味地选用高挡优质材料，虽然能满足使用要求，但造价昂贵很不经济；如果选用的材料不能满足这种炉型的运行要求，再经济的耐火材料也不能使用在锅炉设备上，所以说选用什么样的材料是一项技术性很强、知识面很广、需要考虑诸多因素的细致工作，决不是一项一般的工作，更不能粗心大意。

下面介绍一些氧化物和非氧化物及复合矿物质的熔点及合成情况。

常用氧化物熔点

氧化物

熔点℃

氧化物

熔点℃

SiO2

1725

AL2O3

2050

MGO

2800

CaO

2570

C2O2

2435

Z1O2

2690

常用耐火氧化物及其复合成的主要耐火矿物示意图

常用非氧化物耐火材料组合示意图

主要耐火复合矿物的熔点

矿物名称

化学组成熔点℃

莫来石

3AL2O3？2SiO2

1810

镁铝尖晶石

MgO？AL2O3

2135

镁铬尖晶石

MgO？CR2O3

2180

锆英石

ZrO2？SiO2

2500

正硅酸钙

2CaO？SiO2

2130

镁橄榄石

2MgO？SiO2

1890

白云石

MgO？CaO

2300(低共熔点)

耐火材料常用非氧化物的熔点

名称

化学组成熔点℃

氮化硼

BN

3000

炭化硼

B4C

2350

炭化硅

SiC

2700

氮化硅

Si3N4

2170

石墨

C

3700

通过以上各表格内数据和示意图我们了解了耐火材料的熔点、组合、复合情况，为掌握耐火材料内在质量和根据实际情况选用那种材料打下了基础。磨损机理

锅炉的运行调整，说穿了就是对燃烧的调整，而燃烧本身又是一种化学反应过程。燃料入炉后，在合适温度、充足氧量、均匀搅拌、足够时间的条件下进行完全燃烧。循环流化床锅炉也不例外，只是炉内的燃烧是采用低温燃烧新技术，炉内的燃烧温度要比煤粉炉、链条炉、旋风炉等炉型低一些。而均匀搅拌和足够燃烬时间却比目前投放市场运行的任何炉型都优越，这就是循环流化床锅炉燃烧效率高的最大优点之一。

循环流化床锅炉的燃烧原理是：新燃料入炉后，立即被卷入到大量的物料中，在炽热的物料里，首先吸热、蒸发水分和挥发份的析出并燃烧，而后进行焦碳的燃烧及灰份的形成。这一系列燃烧过程都是在剧烈的流化循环过程中进行的。中倍率的循环流化床锅炉新入炉的燃料只占整个循环物料的6 ～8%左右甚至更少，可以讲新燃料入炉后在燃烧过程中所放出的全部热量首先传给循环物料和维持炉内温度。循环流化床锅炉在正常运行中，所谓的循环物料就是一种载热体。由于整个燃烧过程都是在剧烈的流化循环中进行，所以说在整个的锅炉运行中，就存在着一个循环物料与各受热面，循环物料与炉衬材料的磨损问题，各处磨损的严重与否，磨损量的多少。经各国的多次实验和实际运行情况总结得出的结果是成下列关系式：A=V3.P.фQ/K，A？？磨损量、V？？循环物料的运动速度、P？？炉内压力、φ？？循环物料直径、Q？？循环物料的浓度、K？？燃用煤种的可磨性系数。即：磨损量与物料运动速度三次方、与炉内压力、物料直径和炉内的物料浓度成正比，而与煤种的可磨性系数成反比例关系。所以讲炉子的密相区由于气、固两种物质流速快，压力相对比较高，物料直径和浓度比较大，致使磨损较严重。而炉膛出口虽然炉内压力、循环物料直径和浓度都较小，但流速在加快，同样磨损也很严重，密相区及炉膛出口均在受热面上打一层耐磨材料，其用意就在这里。

我们经分析知道了磨损是由于物料的运动速度、物料浓度、物料的直径和炉内压力所造成的，而这些因素都是循环流化床锅炉固有的特性，是不以人们的意志为转移的，是无法改变和抗拒的，只有循环物料运动速度是随燃烧调整中送、引风量的多少而随时变化。不论从减轻磨损的角度，还是从经济运行的角度，一定要调整最佳的送、引风量。因为多余的送风，不但能造成过快的烟气流速加速磨损。而且还会造成厂用电上升，排烟热损失增大，锅炉效率下降，白白浪费厂用电和热能源。所以说过多的送风不仅仅是一个造成经济损失的问题，而且也是一个影响安全指标的问题。运行调整中一定要以确保安全为原则，以提高锅炉的经济运行为核心、以为企业创最大的经济效益为目的，以获得炉子满负荷较长运行周期为出发点，实实在在做好运行中的调整工作。

在炉膛内，气、固两种物质的运动是错综复杂的，从宏观上讲是按照设计流向进行的，但从微观上看，物料运动的方向自密相区的始端开始就杂乱无序，物料和入炉的原煤在一、二次风的作用下被强烈流化并向上运动，在向上运动的所有物料粒子都同时受着三个方面的作用力；即粒子本身向下的重力，烟风向上流动对粒子的推动力，以及粒子和粒子之间向上运动时的摩擦力。经分析得知：当粒子本身的重力和粒子向上运动时之间的摩擦力之和大于烟风流动对粒子向上推动力时，该粒子就会向下降落或向烟风推动力较小的四周漂移后沿水冷壁及鳍片下滑，下滑到一定高度当粒子重力和摩擦力之和小于烟风向上流动力时又被托起，较大的颗粒物料直至返回到密相区。煤粒在运动中燃烧了自己变成了飞灰，煤中的杂质变成了物料，原来的物料在强烈运动的摩擦中使自身的质量下降，上升高度不断增加直到最后离开炉膛，炉膛内每时每刻总是这样周而复始地进行着。所以说循环流化床锅炉的炉膛内从微观上分析，有成千上万个小循环。而且在高度上的不论哪个截面，以及截面和截面之间其物料的浓度、直径、炉内压力都不一样，这些参数都和炉膛高度成反比例关系，所以炉内的磨损量也是呈下面比上面严重这种关系变化的。

炉内磨损无论是对受热面还是对炉衬材料，都是从表面开始，逐渐向内延进。由于炉内温度较高且又有一些腐蚀性气体，物料的磨损只占其中的一部分，而且还要经受高温腐蚀、氧化腐蚀、二氧化硫及三原子气体的腐蚀等等。受热面都是用优质金属材料制造的，受各种气体腐蚀的因素较少，主要是受循环物料的磨损，而对炉衬材料来说磨损和腐蚀确是全方位的。我们选用的炉衬材料都是由各种矿物质根据不同化学配方制成的，在配制过程中，选用了各种级配比的骨料和相当数量的粉料以及超细微粉另加添加剂和促凝剂，从而获得一种较理想的高强度、耐磨损、抗冲刷、抗剥落、热稳定性能好的耐火材料。耐火耐磨材料的性能是否能满足循环流化床锅炉的需要是各耐火材料生产厂家的迫切愿望，也是各使用循环流化床锅炉用户的希望所在，所以说选用的耐火耐磨材料质量好坏对后天锅炉安全经济运行十分重要。

根据几个锅炉厂投放市场后若干台循环流化床锅炉的运行情况看，有相当数量的炉子其选用的耐火耐磨炉衬材料，都不能满足运行要求。经几千小时运行，其表面就有明显磨损，各种级配的骨料裸露在表面，有相当一部分一动马上就要掉落。从实际磨损留下的痕迹分析得知；就是所选用的耐磨材料黏合剂或结合剂不能将所有的各种级配的骨料和粉料黏结在一起，使之达到循环流化床锅炉运行所需要的高强度、耐磨损、抗冲刷、抗剥落、热稳定性好的要求。由于耐磨浇注料中的骨料和粉料是均匀分布的，其黏结强度不好致使粉料磨损后，骨料就被裸露在表面就变成了无本之木，就会自然脱落或漫漫的被全部磨光，所保护的受热面和担当的密封作用都将无用，这样的情况还算是不错的。还有一种情况，使用在设备上的耐火材料，不但表面上磨损严重，而且内部变酥松强度急剧下降，这样的耐磨材料经常造成大面积脱落，及早的失去保护受热面和密封的作用，绝大多数还会造成事故停炉，严重影响了热动设备的安全运行。造成这种事情发生的根本原因，不是我们选用的耐火耐磨材料骨料和粉料质量差，不能满足使用要求，而是配制的技术不过关和配比比例不合适。先进发达国家生产的耐磨材料，使用在密相区仅有20-30毫米厚，就可使用五万小时以上而且表面很光滑，质量是非常好的。而从我们使用的耐火耐磨材料磨损留下的痕迹分析，耐火材料中的骨料和各种粉料耐磨性能是可以的，由施工后表面特别光滑，当运行一段时间后，其表面就很粗糙或非常粗糙，这时比较粗糙的表面就会一层一层的脱落，更严重的用手一掰就下来一大块，用锤子一敲发出砰砰的酥松声音，追其根本原因就是使用在耐磨材料中的结合剂或粘结剂不好，不能将各种级配的耐火材料有机结合在一起，不能获得较高的强度和耐磨性能，不能使整个混凝土强度达到骨料的强度，这样就很难抵抗由高温造成的各种腐蚀和破坏，就很难确保炉子的正常运行，经常造成事故停炉就成了必然的结果，就成了一个无法抗拒的事实，所以选用什么样的耐火耐磨材料对后天安全运行意义特别深远和重大。如果一旦选用了不合适的耐火耐磨材料，以后想彻底更换要花费几倍的努力才能实现，这方面的教训实在是太多太多啦。结束语

人类的生存、生活和生产均离不开用火，为了防止高温造成的损坏，必须将耐火材料这门技术研究好和利用好。地球上的耐温氧化物质分布和含量基本差不多，而后天的合成方法及配比技术，是随各国的技术状况相差很大，我国的耐火材料与发达国家相比落后很多，不论是耐压强度、抗折强度、粘合强度，还是体积密度、真实比重等都与发达国家有较大的差距，在这种情况下我们更应该高度重视为高温技术服务的耐温耐磨材料的质量。在使用前根据情况精心选料，精心配制；在施工中严格按要求精心施工、精心养护；在运行中尽量避免对耐火、耐磨材料造成急冷急热而产生的膨胀不均造成的不应有的损坏。让耐火材料在热动设备、冶金工业、人类生活等方面发挥出他应有的作用，服务好高温技术、服务好人类的生产和生活。同时我们也呼吁国家级科研单位及早研制开发出若干种高强、耐磨、抗冲刷、热稳定性好的耐温耐磨材料，将我国与先进国家在耐火材料领域的差距缩小，从而赶上或超过发达国家，从而让耐温、耐磨这种辅助性材料在为热动设备服务的过程中不能影响其安全经济运行。

第四篇：流化床锅炉耐火保温内衬材料要求

探索了循环流化床锅炉各部位工作特性对其内衬材料的性能要求，并提出了相应的实际应用方案。

关键字：循环流化床锅炉 锅炉内衬 耐磨耐腐蚀性能 引 言

循环流化床锅炉（简称CFBB）的燃烧特点是节约能源，减少对大气的污染，是我国热能动力发展的方向。在CFBB中，飞灰循环倍率较高的情况下，可以提高燃烧效率，增强传热效果，但循环倍率的高低也确定了炉内烟气中固体颗粒的浓度，因此，较高的循环倍率将导致含灰烟气流对内衬及受热面的严重磨损。如果煤质变差，灰分增加，燃煤量也增加，造成烟气中飞灰浓度剧增，更加剧了锅炉内衬的磨损。流化床锅炉的燃烧方式和性质决定了锅炉内衬的工作状况，要长期地经受带煤粒子的高温烟气高速冲刷，并且要在一定的工作年限内保持正常运转而不损坏。而实际情况是，内衬使用寿命一般较短，要频繁地拆换检修，这对整个热力机组不利，造成较大经济损失。解决好CFB锅炉内衬的破坏问题，是进一步发展流化床燃烧技术的 循环流化床锅炉工况分析

CFBB的炉膛运行在一种特殊的流体动力特性下，细颗粒被以超过平均粒径颗粒终端速度的气流输送通过炉膛，同时又有足够的颗粒返混以保证炉膛内的温度分布均匀。

离开炉膛的大部分颗粒，由气固分离装置捕集并以足够高的速率从靠近炉膛底部的回送口再循环进入炉膛，使炉膛内的颗粒返混维持在最低程度。

燃烧一次风（风量通常小于化学当量值）通过布风装置送入炉膛，二次风则在布风装置以上的一定高度从侧壁送入炉膛。燃料在炉膛中燃烧产生热量，这些热量一部分由布置在炉膛内的水冷或蒸汽冷却受热面所吸收，余下部分则被尾部的对流受热面所吸收。

通常被称为快速流态化或稀相返混的特殊流体动力特性的形成，对循环流化床是非常关键的。风速、再循环速率、颗粒特性、物料量和系统几何形状的特殊组合，就可以产生特殊的流体动力特性。在这种流体动力特性下，固体物料被速度大于单颗物料的终端速度的气流所流化，同时在这种流体动力特性下，固体物料并不像在垂直气力输送系统中立即被气流所夹带，相反地物料以颗粒团的形式上下运动、产生高度的返混。这种细长的颗粒团既向上运动、向周围运动，也向下运动。颗粒团不断地形成、解体又重新形成。这种特殊的流体动力特性也可携带一定数量其终端速度远大于截面平均气速的大颗粒物料，这种气固运动方式产生了大的气固滑移速度。上述特性使循环流化床锅炉区别于其它形式的锅炉。

循环流化床锅炉的炉膛中有一定量的固体颗粒，这些颗粒的粒度通常在0.1～0.3mm范围内。固体颗粒包括：

（1）砂或砾石（燃用木屑等低灰燃料时）；

（2）新鲜的或反应过的石灰石（燃用高硫煤或需要脱硫时）；

（3）煤灰（燃用高灰或中灰煤而不需要脱硫时）。

有时床料也可以是组合物料。燃料的粒度（特别对于低灰燃料）并不一定对床料的粒度起控制作用，这是因为在循环流化床锅炉中燃料只占床料总量的很小一部分（1～3%）。流化床锅炉的工作特性决定了它必然对内衬材料的性能有更高的要求。内衬材料的性能要求

对CFBB内衬材料的性能可按下列步骤进行分析：①熟悉系统特点和整体性能；②分析内衬敷设点的工作环境；③了解内衬敷设和锅炉性能的相关因素；④确定内衬的目的与功能。

按照上述步骤对低循环倍率CFBB的几种常见炉型典型内衬进行分析，其性能要求如下：

（1）内循环涡流型湍流床内衬，要求高耐磨、高耐温性和抗冲刷；

（2）高温外循环分离器入口段内衬，要求高耐磨、高耐温性；

（3）中温外循环分离器入口，要求高耐磨、高耐温性；

（4）中、高温外循环分离器筒体，要求耐热、保温、热惰性小；

（5）点火燃烧室烟道，要求耐热；

（6）悬浮室，要求高耐热、耐磨、热惰性小。

对燃用城市废弃物、化工废料等含腐蚀性成分的CFBB，要根据具体情况考虑防腐和内衬材料的稳定性等问题。

蒸发量35t/h以上的外循环CFBB膜式或光管组成的炉膛，炉型为悬吊式。对这种炉膛的湍流床和悬浮室内衬结构设计要求：内衬要薄，宜单层结构，材料的物化性能要高。薄体内衬与CFBB具有快速负荷响应能力的特性相适应。

蒸发量35t/h以下的CFBB一般采用光管宽节距管架式或支撑式水冷壁。这种内衬多采用复合结构。内衬的荷载靠水泥地基承担或用分段卸载方式导给炉室构架。这种结构由耐磨耐热层、绝热层、保温层和密封层组成。该结构热惰性较大，不适应负荷突变的需要。内衬材料的实际应用

材料选择要从材料的物化性质（包括耐磨性、耐热性、耐蚀性、导热性、稳定性、热胀性、收缩率、抗压抗折性和容重）着手，兼顾经济性。结合内衬部位的特点、承载内衬的部件结构、耐温抗磨要求进行综合比较，做到技术先进、结构可靠和经济合理。

其中对内衬材料耐磨性影响最直接的因素是抗压强度。B．CLAVAUD等人曾做了400个样品的磨蚀试验，按ASTM C704法的磨蚀与冷态抗压强度之间的关系见图2。由图2可见，当冷态抗压强度高于80MPa时，磨损量较低；高于120MPa时，磨损量可确保低于12cm3；高于140MPa时，磨损量可低于4cm3。图3为1000℃下热态磨损和1000℃烧后冷态磨损之间的关系。我们认为：一般磨损部位，其材料的冷态抗压强度达到80MPa就够了；对于磨损严重的部位（如旋风筒入口处），其抗压强度最好能达到140MPa左右，这时按ASTM C704法试验的磨损量低于4cm3；对于耐磨浇注料来说，强度应选得更高些。

在湍流床部位，内衬的工作条件恶劣，要求内衬材料应有高耐磨性，耐温好，抗折耐压性好以及导热系数低，容重尽量小的特点。应主要着眼于满足耐磨和耐温这两个条件，再考虑能否满足适应温度频繁变化的抗热震稳定性，导热系数可限定在15～20W/（m．K）范围内。满足这样条件的材料有两种：一种是SiC，另一种是黑体硅酸锆。两种材料性质基本相同。两种材料的缺点是容重都较大（＞2500kg/m3），价格较贵。由于湍流床区域内衬面积只占炉室内衬敷设总面积的1/4左右，使用这种材料寿命长，稳定性好，可减少因炉衬事故而导致的停炉检修次数，节省运行费用。因此，综合效果还是较好。

外循环CFBB分离器入口处是易磨损区，材料应选耐磨的，分离器筒体部分内衬要耐高温。因为对高温型分离器，有一部分未燃尽粒子有时会在这里继续燃烧。CFBB的分离灰主要部分要参与再循环以控制床温和提高燃烧效率。灰入炉温度要求不大于烟气炉膛出口温度与分离器灰出口温度差±5℃范围，这也就要求该区域内衬结构既要耐热又要保温。要求耐热材料的导热系数＜2 W/（m．K）。这种材料可选择高铝制品或其它相近材料。结 语

CFBB内衬材料随着锅炉向高参数、大容量、新技术发展而不断发展，开发了许多新品种、新的施工方法和技术，促进了内衬结构的创新和改进，使耐磨耐热性能不断改善，推动了流化床燃烧技术的进步探索了循环流化床锅炉各部位工作特性对其内衬材料的性能要求，并提出了相应的实际应用方案。

关键字：循环流化床锅炉 锅炉内衬 耐磨耐腐蚀性能 引 言

循环流化床锅炉（简称CFBB）的燃烧特点是节约能源，减少对大气的污染，是我国热能动力发展的方向。在CFBB中，飞灰循环倍率较高的情况下，可以提高燃烧效率，增强传热效果，但循环倍率的高低也确定了炉内烟气中固体颗粒的浓度，因此，较高的循环倍率将导致含灰烟气流对内衬及受热面的严重磨损。如果煤质变差，灰分增加，燃煤量也增加，造成烟气中飞灰浓度剧增，更加剧了锅炉内衬的磨损。流化床锅炉的燃烧方式和性质决定了锅炉内衬的工作状况，要长期地经受带煤粒子的高温烟气高速冲刷，并且要在一定的工作年限内保持正常运转而不损坏。而实际情况是，内衬使用寿命一般较短，要频繁地拆换检修，这对整个热力机组不利，造成较大经济损失。解决好CFB锅炉内衬的破坏问题，是进一步发展流化床燃烧技术的 循环流化床锅炉工况分析

CFBB的炉膛运行在一种特殊的流体动力特性下，细颗粒被以超过平均粒径颗粒终端速度的气流输送通过炉膛，同时又有足够的颗粒返混以保证炉膛内的温度分布均匀。

离开炉膛的大部分颗粒，由气固分离装置捕集并以足够高的速率从靠近炉膛底部的回送口再循环进入炉膛，使炉膛内的颗粒返混维持在最低程度。

燃烧一次风（风量通常小于化学当量值）通过布风装置送入炉膛，二次风则在布风装置以上的一定高度从侧壁送入炉膛。燃料在炉膛中燃烧产生热量，这些热量一部分由布置在炉膛内的水冷或蒸汽冷却受热面所吸收，余下部分则被尾部的对流受热面所吸收。

通常被称为快速流态化或稀相返混的特殊流体动力特性的形成，对循环流化床是非常关键的。风速、再循环速率、颗粒特性、物料量和系统几何形状的特殊组合，就可以产生特殊的流体动力特性。在这种流体动力特性下，固体物料被速度大于单颗物料的终端速度的气流所流化，同时在这种流体动力特性下，固体物料并不像在垂直气力输送系统中立即被气流所夹带，相反地物料以颗粒团的形式上下运动、产生高度的返混。这种细长的颗粒团既向上运动、向周围运动，也向下运动。颗粒团不断地形成、解体又重新形成。这种特殊的流体动力特性也可携带一定数量其终端速度远大于截面平均气速的大颗粒物料，这种气固运动方式产生了大的气固滑移速度。上述特性使循环流化床锅炉区别于其它形式的锅炉。

循环流化床锅炉的炉膛中有一定量的固体颗粒，这些颗粒的粒度通常在0.1～0.3mm范围内。固体颗粒包括：

（1）砂或砾石（燃用木屑等低灰燃料时）；

（2）新鲜的或反应过的石灰石（燃用高硫煤或需要脱硫时）；

（3）煤灰（燃用高灰或中灰煤而不需要脱硫时）。

有时床料也可以是组合物料。燃料的粒度（特别对于低灰燃料）并不一定对床料的粒度起控制作用，这是因为在循环流化床锅炉中燃料只占床料总量的很小一部分（1～3%）。流化床锅炉的工作特性决定了它必然对内衬材料的性能有更高的要求。内衬材料的性能要求

对CFBB内衬材料的性能可按下列步骤进行分析：①熟悉系统特点和整体性能；②分析内衬敷设点的工作环境；③了解内衬敷设和锅炉性能的相关因素；④确定内衬的目的与功能。

按照上述步骤对低循环倍率CFBB的几种常见炉型典型内衬进行分析，其性能要求如下：

（1）内循环涡流型湍流床内衬，要求高耐磨、高耐温性和抗冲刷；

（2）高温外循环分离器入口段内衬，要求高耐磨、高耐温性；

（3）中温外循环分离器入口，要求高耐磨、高耐温性；

（4）中、高温外循环分离器筒体，要求耐热、保温、热惰性小；

（5）点火燃烧室烟道，要求耐热；

（6）悬浮室，要求高耐热、耐磨、热惰性小。

对燃用城市废弃物、化工废料等含腐蚀性成分的CFBB，要根据具体情况考虑防腐和内衬材料的稳定性等问题。

蒸发量35t/h以上的外循环CFBB膜式或光管组成的炉膛，炉型为悬吊式。对这种炉膛的湍流床和悬浮室内衬结构设计要求：内衬要薄，宜单层结构，材料的物化性能要高。薄体内衬与CFBB具有快速负荷响应能力的特性相适应。

蒸发量35t/h以下的CFBB一般采用光管宽节距管架式或支撑式水冷壁。这种内衬多采用复合结构。内衬的荷载靠水泥地基承担或用分段卸载方式导给炉室构架。这种结构由耐磨耐热层、绝热层、保温层和密封层组成。该结构热惰性较大，不适应负荷突变的需要。内衬材料的实际应用

材料选择要从材料的物化性质（包括耐磨性、耐热性、耐蚀性、导热性、稳定性、热胀性、收缩率、抗压抗折性和容重）着手，兼顾经济性。结合内衬部位的特点、承载内衬的部件结构、耐温抗磨要求进行综合比较，做到技术先进、结构可靠和经济合理。

其中对内衬材料耐磨性影响最直接的因素是抗压强度。B．CLAVAUD等人曾做了400个样品的磨蚀试验，按ASTM C704法的磨蚀与冷态抗压强度之间的关系见图2。由图2可见，当冷态抗压强度高于80MPa时，磨损量较低；高于120MPa时，磨损量可确保低于12cm3；高于140MPa时，磨损量可低于4cm3。图3为1000℃下热态磨损和1000℃烧后冷态磨损之间的关系。我们认为：一般磨损部位，其材料的冷态抗压强度达到80MPa就够了；对于磨损严重的部位（如旋风筒入口处），其抗压强度最好能达到140MPa左右，这时按ASTM C704法试验的磨损量低于4cm3；对于耐磨浇注料来说，强度应选得更高些。

在湍流床部位，内衬的工作条件恶劣，要求内衬材料应有高耐磨性，耐温好，抗折耐压性好以及导热系数低，容重尽量小的特点。应主要着眼于满足耐磨和耐温这两个条件，再考虑能否满足适应温度频繁变化的抗热震稳定性，导热系数可限定在15～20W/（m．K）范围内。满足这样条件的材料有两种：一种是SiC，另一种是黑体硅酸锆。两种材料性质基本相同。两种材料的缺点是容重都较大（＞2500kg/m3），价格较贵。由于湍流床区域内衬面积只占炉室内衬敷设总面积的1/4左右，使用这种材料寿命长，稳定性好，可减少因炉衬事故而导致的停炉检修次数，节省运行费用。因此，综合效果还是较好。

外循环CFBB分离器入口处是易磨损区，材料应选耐磨的，分离器筒体部分内衬要耐高温。因为对高温型分离器，有一部分未燃尽粒子有时会在这里继续燃烧。CFBB的分离灰主要部分要参与再循环以控制床温和提高燃烧效率。灰入炉温度要求不大于烟气炉膛出口温度与分离器灰出口温度差±5℃范围，这也就要求该区域内衬结构既要耐热又要保温。要求耐热材料的导热系数＜2 W/（m．K）。这种材料可选择高铝制品或其它相近材料。结 语

CFBB内衬材料随着锅炉向高参数、大容量、新技术发展而不断发展，开发了许多新品种、新的施工方法和技术，促进了内衬结构的创新和改进，使耐磨耐热性能不断改善，推动了流化床燃烧技术的进步

一、什么是耐火材料？

耐火材料一般是指耐火度在1580oC以上的无机非金属材料.它包括天然矿石及按照一定的目的要求经过一定的工艺制成的各种产品.具有一定的高温力学性能、良好的体积稳定性，是各种高温设备必需的材料．

二、耐火材料种类：

1、酸性耐火材料通常指SiO2含量大于93%的耐火材料，它的主要特点是在高温下能抵抗酸性渣的侵蚀，但易于与碱性熔渣起反应。

2、碱性耐火材料一般是指以氧化镁或氧化镁和氧化钙为主要成分的耐火材料。这类耐火材料的耐火度都较高，抵抗碱性渣的能力强。

3、硅酸铝质耐火材料是指以SiO2-Al2O3为主要成分的耐火材料，按其Al2O3含量的多少可以分为半硅质（Al2O3 15~30%）,粘土质（Al2O3 30~48%），高铝质（Al2O3大于48%）三类。

4、熔铸耐火材料是指用一定方法将配合料高温熔化后，浇注成的具有一定形状的耐火制品。

5、中性耐火材料是指高温下与酸性或碱性熔渣都不易起明显反应的耐火材料，如炭质耐火材料和铬质耐火材料。有的将高铝质耐火材料也归于此类。

6、特种耐火材料是在传统的陶瓷和一般耐火材料的基础上发展起来的新型无机非金属材料。

7、不定形耐火材料是由耐火骨料和粉料、结合剂或另掺外加剂一定比例组成的混合料，能直接使用或加适当的液体调配后使用。不定型耐火材料是一种不经煅烧的新型耐火材料，其耐火度不低于1580℃.随着我国加入世贸组织，国产的耐火材料及耐火制品面临国外的长寿、节能、功能化新型产品的挑战，市场竞争日趋激烈。对此，有关专家指出，我国耐材产业应当加快优化调整，实行强强联合，淘汰落后生产线，加强科研和生产经营，调整产品结构，以尽快适应国内外钢铁工业发展的需要。

三、经常使用的耐火材料有那些？

经常使用的普通耐火材料有硅砖、半硅砖、粘土砖、高铝砖、镁砖等。

经常使用的特殊材料有AZS砖、刚玉砖、直接结合镁铬砖、碳化硅砖、氮化硅结合碳化硅砖,氮化物、硅化物、硫化物、硼化物、碳化物等非氧化物耐火材料;氧化钙、氧化铬、氧化铝、氧化镁、氧化铍等耐火材料。

经常使用的隔热耐火材料有硅藻土制品、石棉制品、绝热板等.经常使用的不定形耐火材料有补炉料、耐火捣打料、耐火浇注料、耐火可塑料、耐火泥、耐火喷补料、耐火投射料、耐火涂料、轻质耐火浇注料、炮泥等。

四、耐火材料的物理性能包括那些？

耐火材料的物理性能包括结构性能、热学性能、力学性能、使用性能和作业性能.耐火材料的结构性能包括气孔率、体积密度、吸水率、透气度、气孔孔径分布等.耐火材料的热学性能包括热导率、热膨胀系数、比热、热容、导温系数、热发射率等。

耐火材料的力学性能包括耐压强度、抗拉强度、抗折强度、抗扭强度、剪切强度、冲击强度、耐磨性、蠕变性、粘结强度、弹性模量等。

耐火材料的使用性能包括耐火度、荷重软化温度、重烧线变化、抗热震性、抗渣性、抗酸性、抗碱性、抗水化性、抗CO侵蚀性、导电性、抗氧化性等。

耐火材料的作业性包括稠度、塌落度、流动度、可塑性、粘结性、回弹性、凝结性、硬化性等。

第五篇：耐火公司2014年职代会书记讲话

统一思想、凝聚力量、迎难而上、攻坚克难

为推动耐火公司改革发展贡献力量

——在中钢耐火公司第三届二次职工代表大会上的讲话

党委书记、总经理：薄钧

各位代表、同志们：

值此2014年新春到来之际，中钢耐火公司第三届二次职工代表大会胜利召开，在这里我代表公司党委向出席大会的各位代表和同志们送上新春美好的祝愿，向敬业爱岗、无私奉献，奋战在公司各个岗位的全体职工致以崇高的敬意，向一如既往关心支持公司发展的离退休老领导老同志表示由衷的感谢！

各位代表、同志们，会议结束以后，公司各单位要组织职工认真学习贯彻职代会精神，统一思想、凝聚力量、迎难而上、攻坚克难，为推动耐火公司改革发展贡献力量。下面，我代表公司党委主要讲三个方面的意见。

第一、认真学习贯彻党的十八届三中全会精神，引领中钢耐火公司改革发展步伐。

2013年11月12日党的十八届三中全会作出了关于全面深化改革若干重大问题的决定，全会科学回答了全面深化改革的一系列重大理论和实践问题，明确了改革的方向，拉开了全国各行业各领域的改革序幕。今年是贯彻落实党的十八届三中全会精神，全面深化改革的第一年，也是耐火公司加快改革发展步伐，破解经营难题，迎难而上、攻坚克难，推进企业科学发展的关键时期。深入学习贯彻十八届三中全会精神，特别是全会中关于深化国有企业改革，推动国有企业完善现代企业制度的核心内容和精神实质，对于深化企业内部改革、转换经营机制，推动耐火公司可持续发展具有重大意义。为此，广大党员、干部和职工深入学习贯彻党的十八届三中全会精神是今后一个时期重要的政治任务。在理论学习中，要充分发挥公司两级班 子理论中心组学习的示范带动作用，党员领导干部要以身作则，带头学习，坚持理论联系实际，通过召开中心组学习会、专题报告会、理论研讨会等形式，准确把握十八届三中全会的精神实质，谋划企业战略发展。通过学习要进一步解放思想，在解放思想中统一思想，在困难中加强砺炼、苦练内功，在困难中看到发展的前景、增强发展的信心，把思想和行动统一到中央对当前形势的科学判断上来，统一到中央的决策部署上来，进一步增强机遇意识、发展意识和忧患意识。提高使命感和责任感，以学习贯彻三中全会精神为动力推动全年各项工作的开展。

第二、深入开展党的群众路线教育实践活动。

按照中钢集团党委的工作部署，耐火公司党委在2014年上半年集中开展党的群众路线教育实践活动。在当前钢铁、有色等耐火材料下游行业产能严重过剩，结构重组调整的外部市场环境下，耐火公司经营步履维艰，在严峻市场面前深挖内潜、降本控费，勉强支撑公司生产经营，一线职工收入偏低、积极性受到制约。在公司内外交困的形势下，开展党的群众路线教育实践活动，加强党的作风建设，发扬党的优良传统，密切党与群众的血肉联系，坚决纠正四个方面的不良风气，切实解决职工群众的实际问题，对于凝聚职工队伍、鼓舞职工士气，干群一心、群策群力，共同推动耐火公司改革发展具有重大的现实意义。

在教育实践活动中，公司中层以上领导干部要认真学习领会《中共中央关于改进作风密切联系群众八项规定》、《党政机关厉行节约反对浪费条例》等规章制度，认真学习习近平同志在党的群众路线教育实践活动中的一系列讲话精神。按照“学习动员、查摆问题、整改落实建章立制”三个工作环节扎实推进活动的开展，把为民务实清廉植根于思想行动中。耐火公司班子成员在教育实践活动中，在广大职工群众中要做出表率，要认真落实党员领导干部工作联系点制度的要求，扑下身子、放下身段，多到基层少做办公室，增进与基层一线职工的感情和交流，了解和掌握基层的实际情况，帮助解决生产一线和职工的实际问题。要发挥批评与自我批评的有力武器，认真查找班子和成员在形式主义、官僚主义、享乐主义和奢靡之风等四 个方面存在的主要问题，坚持从职工群众最关心、最迫切的问题入手，着力解决关系职工群众切身利益的问题、着力解决职工群众身边的不正之风问题、着力解决阻碍企业改革发展的深层次问题，把改进领导干部作风成效落实在基层、落实在一线，真正让职工群众看得见、摸得着，努力取得职工群众满意的实效，以优良作风凝聚职工队伍，推动企业发展。

第三、深入开展党的创先争优活动，充分发挥基层党组织和广大共产党员在推动企业改革发展和生产经营中的战斗堡垒和先锋模范作用。

党的十八大明确提出，要全面提高党的建设科学化水平，加强党的执政能力建设、先进性和纯洁性建设，提高拒腐防变和抵御风险能力；要坚定理想信念，坚守共产党人的精神追求；以增强党性、提高素质为重点，加强和改进党员队伍教育管理，健全党员立足岗位创先争优，推动广大共产党员发挥先锋模范作用。目前，公司在职党员达到了980人，占公司全体职工总数的近四分之一，基层党支部、党小组分布在公司各个基层生产工段、车间、科室和班组，做到了党组织在公司的全覆盖。党员作为职工中的先进分子，公司这支党员队伍应该成为推动企业改革发展、生产经营的骨干力量，是职工队伍中的中流砥柱。在这里，公司党委对广大共产党员提出二个方面的要求，一是学习二是发挥作用。加强党员教育是各级党组织一项长期的任务，党员每周政治学习、党支部“三会一课”等制度是党员学习教育的主要渠道，要通过党内组织生活制度的严格落实，使党员教育工作制度化、规范化、经常化。当前，公司各级党组织要组织全体党员深入持久地学习领会十八大、十八届三中全会精神和新党章，深入开展党的群众路线教育实践活动。在学习十八大、十八届三中全会精神的过程中了解国内改革发展趋势、经济走势、了解企业生产经营状况，能够坚定信念、团结一致，攻坚克难，在思想和行动中推动公司改革发展。第二，党员发挥作用主要体现在五个方面，一是党员在加强学习、提高综合素质方面发挥模范带头作用；二是党员在推动公司改革发展、生产经营，维护企 业根本利益方面发挥模范带头作用；三是党员在企业急难险重任务面前发挥模范带头作用；四是党员在技术、管理、服务创新方面发挥模范带头作用；五是党员在做好职工思想政治工作、稳定职工队伍方面发挥模范带头作用。公司二级党组织要引导党员不断实现自我超越，发挥广大党员的五个方面模范带头作用和对职工的带动作用，坚持做到“党内三先”，即有关重要工作、重要任务党员先知道、先研究、先行动，党组织要通过党员责任区、党员示范岗、党内立项竞赛等载体进一步拓宽党员发挥五个方面作用的渠道，在生产经营的实践中锻炼党员队伍，发挥基层党组织的战斗堡垒作用和党员的先锋模范作用，推动生产经营、管理工作上台阶。

各位代表、同志们，2014年是党和国家全面深化改革的关键年，我们要认真学习贯彻党的十八大和党的十八届三中全会精神，扎实开展党的群众路线教育实践活动，提高党的思想、组织、作风建设，认真贯彻落实职代会安排的各项工作部署。统一思想、凝聚力量、迎难而上、攻坚克难，加快企业改革创新步伐，以昂扬的斗志和开拓进取的精神，为促进耐火公司又好又快发展，完成生产经营目标而努力奋斗！谢谢大家！

2014年3月25日