1纤维炉衬的形式及耐火纤维可塑料的特点近几年来,耐火纤维以其耐高温(长期使用温度达1400°C)、耐振动、绝热性好、高温下线变化率小和质量轻(7=160kg/m3)等特点,已部分取代砖结构和浇注料结构,在石油、化工炉(如:裂解炉、转化炉、焦化炉等)上得到广泛应用。耐火纤维炉衬结构主要有模块结构、层铺陶纤结构、纤维喷涂结构、纤维可塑料结构四种形式。在长期施工及使用过程中,我们发现模块结构及层铺陶纤结构具有如下缺点:纤维模块结构是将纤维毯按照设计要求折叠成一定的厚度、形状后,进行预压缩(压缩率为15% ~20%),并在安装前用捆扎带或组合件等将其固定的一种结构形110t:0.不大于热面550t0.105热面900t0. 175热面1350t0.205化学成分50.2~0.5Zr21515Si24646注:*牌号含义:x-表示纤维;表示可塑料;数字表示长期使用温度/50耐火纤维可塑料的制样及体积密度、常温耐压强度、烧后线收缩率的检验标准均执行GB8932― 88中致密耐火浇注料的有关要求。
*导热系数按高温平板法测定。
腰‘甚至脱落现象。
规范要求,层铺陶纤结构施工时,须保证里层对接、面层搭接,锚固两侧各搭接50mm,且顺气流方向搭接;同层耐火纤毯(毡)之间及里、外层之间均应错缝100mm以上。这些要求,保证了层铺陶纤结构的整体性,确保了炉壁板不会被气流侵蚀。
但是,也为今后的检修及改造带来了不便。
针对以上问题,我国在20世纪80年代后期,从国外引进了纤维喷涂技术。就加热炉衬里来说,纤维喷涂技术是将散状纤维棉在一次性整体喷涂过程中形成三维网络结构炉衬,其施工工艺决定了具有如下特点:避免纤维炉衬在高温下产生定向收缩,提高了工业窑炉的热效率;增强抗气流冲刷能力,延长纤维炉衬的使用寿命;有效地解决了工业窑炉异形部位的施工难题,加快了施工进度;锚固件用量少,且全部隐蔽在纤维层里,可以有效地防止顶头烧损,避免热短路;根据加热炉工况可选用多种纤维分层复合喷涂,以求合理用材,降低成本;便于旧炉改造,减少停工损失。在石化行业现役的大量管式加热炉的节能改造和抢修过程中,无需拆卸原炉管即可做全纤维炉衬;也可在砖衬、浇注料炉衬和原纤维炉衬表面喷涂耐火纤维表衬。
同样,纤维喷涂技术也有其自身的缺点,主要表现为:施工时,环境污染严重,纤维棉被人体吸附后,对施工人员的身体健康造成危害;炉衬强度低,使用过程中易被机械力碰撞受损;胶棉比不易控制,仅能通过试喷获得。一般而言,高的胶棉比可以得到高的容重,但喷涂层较易发生脱落现象;反之,低的胶棉比则可以得到较低的容重,但是涂层的集结性能下降,表面较为粗糙,回弹量也较大。
耐火纤维可塑料作为一种新型纤维耐火材料,其主要成分为纤维状材料,因此具有耐火纤维炉衬的全部优点。耐火纤维可塑料是由纤维、结合剂、填充料和外加剂等组成,呈软坯状的气硬性材料。不需加水及搅拌,开袋后即可使用。因此,具有无污染,施工工艺简单,强度较纤维喷涂有较大提高,配合比稳定且可进行施工前预控,工作效率高,施工工期短等优点。
2耐火纤维可塑料的理化指标及主要化学成分耐火纤维可塑料根据使用温度的不同,可划分5种牌号,详见表1. 3耐火纤维可塑料的施工准备3.1材料运抵施工现场的材料应质量证明文件(生产厂质检部门出具的产品合格证、检测报告及地方技术监督部门签发的全面检测报告)齐全,文件上应按照材料牌号分别列出各项指标值。
对进入施工现场的材料,应由建设(监理)单位、质量监督部门、材料供应部门、施工单位及材料生产厂家共同对照有关标准进行检查、验收。
由于该材料为气硬性材料,因此在夏季,材料应存放在气温较低的库房内,以免凝固;在冬季,材料应存放在环境温度为5°C以上的库房内,以防止受冻。
进场材料应按照文明施工管理要求摆放整齐,标识清楚,严禁混放。
材料运输应小心轻放,严禁野蛮装卸。
材料应在保质期要求时间内使用完毕,严禁使用过期材料。
3.2检查焊接质量施工应在上道工序施工完毕且对锚固件焊接质量进行验收合格,并办理工序交接卡后进行。锚固件验收标准如下:锚固件应与炉壳牢固固定并保持垂直,在锚固件焊接前应清除浮锈,焊完后应逐个检查焊肉饱满程度,并用0. 5kg手锤轻击,不得有脱落或裂缝开裂现象;锚固件相邻行(列)轴线间距离的允许偏差为±5mm.炉壳内壁除锈、清除油污等,质量达设计要求。
4纤维可塑料的施工方法及要求施工可采用涂抹法及捣制法。当采用捣制法施工时,须支设模板。模板支设应符合下列要求:模板应有足够的强度及刚度,支模尺寸应准确,并防止在施工过程中变形;模板接缝应严密,不漏浆;模板应涂刷隔离剂,以防止拆除模板时,模板与纤维可塑料粘结。
施工时,其每次布料高度不宜超过300mm.纤维可塑料表面干硬化时间应不大于1h,脱模时间应不大于6h.当纤维可塑料采用手工涂抹法施工时,其施工成型后,表面应进行修整,使表面平整、厚度均且满足设计要求;严禁抹光表面,这是因为纤维可塑料一般含有8%10%的水分,这些水分大部分都通过气孔排出,可塑料表面粗糙,既能增加表面积,又可露出内部气孔,使水分顺利排出。
纤维可塑料与浇注料、耐火纤维、耐火砖等易吸水材料接触时,其接触面应铺聚乙烯薄膜,以防止可塑料在凝固前失水,影响其强度。
可塑料不得在施工前大量开袋,以防材料变硬,施工中应随开随用。
纤维可塑料的施工应连续进行,在前层纤维可塑料初凝前,继续进行后一层纤维可塑料的施工。当施工间歇时间超过初凝时间后,应按施工缝要求进行处理,施工缝留成“踏步茬”形式(见)且应在两锚固钉之间。下次施工时,应将结合面划出沟痕,清除浮层并淋水润湿后方可继续施工。
<5―衬里厚度衬里接触面形式一“踏步茬”图除施工图已有要求外,凡厚度在100mm以上的衬里,均应留设伸缩缝,其布置为井字型,间隔为1000mm,伸缩缝的宽度为34mm,深度为衬里厚度的25%.膨胀缝应均平直,缝内不得有杂物。
施工成型后的纤维可塑料受热面可扎设直径为35mm的通气孔,间距一'般为250300mm,深度为3050mm.该孔的作用是能够缓冲加热炉升温时,衬体的急剧膨胀,防止衬体产生裂纹或脱落。
施工成型后的纤维可塑料严禁被水浸(渍)。
纤维可塑料炉衬施工完毕后,应在通风条件下自然养护7天,不需烘炉,即可升温使用。
表2施工允许偏差值项次项目允许偏差/mm检查方法1垂直度炉墙高度<< 3吊线、尺量检查炉墙高度1 12炉墙高4000mm士152表面平整度炉墙长度<靠尺检查炉墙开度2 10炉墙长4000mm士153线尺厚度50~150mm士5尺量检查厚度150~300mm士104椭圆度(炉墙)直径的0.4%且小于20半径规检查(2)大于3mm的裂缝和由于交叉裂缝局部集5施工验收标准与缺陷处理(1)允许偏差值,见表2.中而可能引起的松动部位以及面积超过20mmX20mm、深度超过10mm的气孔,先用小锤进行敲击检查,确认该部位不可能脱落时,再用同牌号的纤维可塑料填塞裂缝。
衬里已脱落或有可能脱落时应先将该范围的纤维可塑料清除,局部面积不超过100mmX100mm时,可挖成深度不小于50mm的倒锥形孔,将孔壁清理干净并润湿后,用同牌号纤维可塑料补平,见a. 100mm时,则应将衬里层挖至炉壁,然后按照上述第3条方法用同材质纤维可塑料修补,修补的范围内至少应有两个锚固件,见b纤维可塑料的现场施工质量,应以单项工程的每一种牌号或配合比,每20m3为一批留置试块进行检验;当每一种牌号或配合比不足20m3时亦须留置一组。检验项目为:110°C烘干后容重,110°C烘干后耐压强度。
6应用纤维可塑料系列材料在中国石化股份有限公司齐鲁分公司新建140X104t/a加氢裂化装置,中国石化股份有限公司济南分公司30X104t/a催化重整一60X104t/a柴油加氢联合装置改造等工程中得到了应用。装置投用后,至今使用效果良好,未发现炉壁超温等现象。
7建议耐火纤维可塑料结构,其强度与耐火砖、浇注料相比,仍然有很大的差距。考虑到加热炉燃料及操作不当等因素的客观存在,可能使燃烧器喷出的火焰冲刷衬里,造成局部超高温而影响衬里的使用期限和炉的热效率因此,在炉膛火焰能够舔刷到的炉墙衬里迎火面部分,应采用耐火砖或浇注料结构。
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