【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的結(jié)合劑和添加劑量少，成本相對(duì)較低，因此研制的高性能剛玉莫來(lái)石質(zhì)耐磨澆注料的生產(chǎn)成本比目前使用的普通剛玉莫來(lái)石質(zhì)耐磨澆注料的生產(chǎn)成本低，可在工程實(shí)際中大量使用。本項(xiàng)目產(chǎn)品改善材料組分，添加自制的結(jié)合劑和優(yōu)化外加劑，增強(qiáng)了基質(zhì)的低溫結(jié)合強(qiáng)度，提高了材料的耐磨性和抗剝落性能，熱震穩(wěn)定性良好，使材料的使用壽命明顯提高。從而延長(zhǎng)窯爐的使用壽命，減少檢修次數(shù)，提高設(shè)備運(yùn)行效能。同時(shí)材料的養(yǎng)護(hù)時(shí)間減少，局部可實(shí)現(xiàn)免養(yǎng)護(hù)和烘烤，減少檢修養(yǎng)護(hù)時(shí)間，增加設(shè)備有效運(yùn)行時(shí)間。明顯降低能耗、減少生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)減少未燃盡廢氣、廢渣的排放，減小對(duì)環(huán)境的污染。對(duì)企業(yè)的節(jié)能降耗具有實(shí)際的意義。二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)簡(jiǎn)述本項(xiàng)目國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，存在的主要問題及近期發(fā)展趨勢(shì)，并將本項(xiàng)目與國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)或產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比說(shuō)明。隨著我國(guó)西部大開發(fā)的不斷推進(jìn)，貴州具有豐富的煤炭資源，西電東送重點(diǎn)工程項(xiàng)目得以穩(wěn)步實(shí)施，使貴州真正成為能源大省。同時(shí)貴州充分利用煤炭資源大力發(fā)展煤化工企業(yè)，循環(huán)流化床鍋爐逐年在增加，容量越來(lái)越大。因此，循環(huán)流化床鍋爐用耐磨耐火材料使用量越來(lái)越大。有鑒于此，貴州各地大中電力及煤化工企業(yè)蒸汽鍋爐如雨后春筍般迅速發(fā)展起來(lái)，大中型電力鍋爐為西電東送提供了穩(wěn)定的電源，大中型熱電聯(lián)產(chǎn)鍋爐在為發(fā)電工廠提供高壓蒸汽的同時(shí)，也提供了生產(chǎn)必須的動(dòng)力來(lái)源，中小型鍋爐則直接為工業(yè)生產(chǎn)提供了生產(chǎn)必須的條件。循環(huán)流化床鍋爐的耐火材料內(nèi)襯的工作環(huán)境和損毀特點(diǎn)可歸納如下：（1）中溫，循環(huán)流化床鍋爐的耐火材料內(nèi)襯各部位的工作溫度在850950℃。從耐火材料角度看，此屬中溫區(qū)間，選擇耐火材料時(shí)首先必須考慮材料的中溫性能，尤其是對(duì)于不定形耐火材料，必須考察其中溫理化性能。有機(jī)結(jié)合的材料或水化結(jié)合的水硬性材料，中溫強(qiáng)度往往最差，這些材料在高溫下產(chǎn)生陶瓷結(jié)合強(qiáng)度大大提高。故其高溫下的理化性能指標(biāo)不能用作選擇耐火材料的依據(jù)。（2）熱震，在正常運(yùn)行情況下，每年啟停爐210次。在投運(yùn)初期由于操作不當(dāng)，每年啟停爐數(shù)十次。每次啟停耐火材料內(nèi)襯都要受到一次強(qiáng)烈的熱沖擊。若耐火材料抗熱震性能差，則熱震造成的耐火材料剝落將成為其損毀的致命因素。檢修次數(shù)增多，耐火材料的養(yǎng)護(hù)時(shí)間占很大比例，減少養(yǎng)護(hù)時(shí)間能顯著提高鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)率。（3）沖刷磨損，循環(huán)流化床鍋爐中煙氣流速大，最高可達(dá)29m/s以上，固體物料濃度高，在中溫下高速煙氣夾帶大量的固體顆粒（特別是貴州煤炭高灰份、高灰份熔點(diǎn)更為突出）對(duì)耐火材料內(nèi)襯產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖刷磨損，特別是在旋風(fēng)筒的中心區(qū)沖蝕最為嚴(yán)重。在對(duì)耐火材料按ASTMC704標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行耐磨性能測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，國(guó)產(chǎn)不定形耐火材料和耐火磚均存在一個(gè)問題：即骨料耐磨性好而基質(zhì)（結(jié)合物）耐火材料磨性差。因此基質(zhì)先被沖蝕后，骨料被孤立出來(lái)，最后脫落。而國(guó)外耐磨耐火材料骨料與基質(zhì)一般耐磨性能相當(dāng)，產(chǎn)生均勻沖蝕，使其使用壽命提高。此外煙氣中的SOSOH2S和CO等均對(duì)耐火材料內(nèi)襯產(chǎn)生侵蝕，堿金屬滲透和滲碳也使耐火材料內(nèi)襯變質(zhì)損壞。據(jù)美國(guó)Nucla電廠420t/h循環(huán)流化床鍋爐19881990年間運(yùn)行15700h事故率統(tǒng)計(jì)，%,循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)襯的磨損是影響鍋爐連續(xù)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素，僅次于受熱面管(%)?？梢娧h(huán)流化床鍋爐耐火材料內(nèi)襯的正確設(shè)計(jì)和選材是保證其正常運(yùn)行的關(guān)鍵之一。針對(duì)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)耐火材料內(nèi)襯的使用特點(diǎn)，我們與貴州大學(xué)化工學(xué)院合作，結(jié)合貴州具有豐富的優(yōu)質(zhì)鋁礬土資源及剛玉原料的實(shí)際狀況，對(duì)鋁硅系列耐火材料進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，自主開發(fā)出適宜中溫使用的結(jié)合劑，引入合成高溫結(jié)構(gòu)陶瓷原料，在基質(zhì)中形成橋狀結(jié)構(gòu)和針狀增韌，通過(guò)添加適宜的復(fù)合添加劑來(lái)改善澆注料的基質(zhì)，以提高澆注料的中溫性能，提高其熱震穩(wěn)定性能和抗沖刷磨損性能。目前國(guó)內(nèi)外循環(huán)流化床鍋爐用耐磨耐火澆注料一般為低水泥、超低水泥結(jié)合的高鋁質(zhì)耐磨耐火澆注料或剛玉莫來(lái)石質(zhì)耐磨澆注料。高鋁質(zhì)低水泥或超低水泥結(jié)合的耐磨耐火澆注料是以一定顆粒級(jí)配的高鋁礬土熟料骨粉料為主要原料，通過(guò)添加一定量的硅微粉及用高鋁水泥做結(jié)合劑經(jīng)混合而成，其特點(diǎn)是成本較低，但因所使用的高鋁礬土熟料雜質(zhì)較多，同時(shí)在配料中加入了一定量的高鋁水泥，因此在中溫使用時(shí)會(huì)形成一定量熔點(diǎn)和性能較低的鈣長(zhǎng)石和鈣鋁黃長(zhǎng)石，從而導(dǎo)致其在中溫下使用時(shí)澆注料的強(qiáng)度、抗熱震穩(wěn)定性和抗沖刷磨損性能較差，在循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)使用時(shí)壽命較短。剛玉莫來(lái)石質(zhì)低水泥或超低水泥結(jié)合的耐磨澆注料是用高鋁礬土熟料、剛玉、莫來(lái)石為主要原料，通過(guò)添加適量的高鋁水泥或純鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑制備而成；由于在配料中添加了剛玉、莫來(lái)石組分，從而可有效的提高澆注料的抗熱震穩(wěn)定性能和抗沖刷磨損性能，目前在實(shí)際工程中廣泛使用此類澆注料；但由于澆注料所使用的結(jié)合劑仍為高鋁水泥或純鋁酸鈣水泥，因而其中溫強(qiáng)度不是很高、抗熱震穩(wěn)定性能和抗沖刷磨損性能還存在一定的缺陷。因此目前國(guó)內(nèi)外的耐火材料生產(chǎn)企業(yè)都在從不同的角度來(lái)提高澆注料的中溫強(qiáng)度、抗熱震穩(wěn)定性能和抗沖刷磨損性能；有的全用剛玉和莫來(lái)石作原料，用純鋁酸鈣水泥做結(jié)合劑來(lái)制備剛玉莫來(lái)石質(zhì)耐磨澆注料，由于使用的原料雜質(zhì)少，從而可有效的提高澆注料的中溫強(qiáng)度、抗熱震穩(wěn)定性能和抗沖刷磨損性能，但由于其生產(chǎn)成本較高，在實(shí)際工程中很少使用。本項(xiàng)目的研究以燒結(jié)剛玉、莫來(lái)石熟料、電熔剛玉、莫來(lái)石為主要原料，通過(guò)添加一定量自制的結(jié)合劑，并通過(guò)添加復(fù)合添加劑等措施來(lái)改善澆注料的基質(zhì)，從而達(dá)到提高澆注料的中溫強(qiáng)度、抗熱震穩(wěn)定性能和抗沖刷磨損性能的目的。由于研究項(xiàng)目所使用的原料為燒結(jié)剛玉、莫來(lái)石熟料、電熔剛玉、莫來(lái)石，而所添加的結(jié)合劑和添加劑量少，成本相對(duì)較低，因此研制的高性能剛玉莫來(lái)石質(zhì)耐磨澆注料的生產(chǎn)成本比目前使用的普通剛玉莫來(lái)石質(zhì)耐磨澆注料的生產(chǎn)成本低，可在工程實(shí)際中大量使用。三、項(xiàng)目實(shí)施主要內(nèi)容、技術(shù)關(guān)鍵與創(chuàng)新點(diǎn)、預(yù)期目標(biāo)項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容：1）優(yōu)化澆注料的顆粒級(jí)配：根據(jù)等徑球體堆積原理，優(yōu)化出適宜的澆注料顆粒級(jí)配，使制備出的澆注料更加致密，從而達(dá)到提高其性能的目的。2）自制結(jié)合劑的研制：研究出既要有優(yōu)良常溫結(jié)合性能又能在中溫使用時(shí)能與澆注料組分形成陶瓷結(jié)合的結(jié)合劑，以提高其中溫強(qiáng)度和抗沖刷磨損等性能。3）復(fù)合添加劑的選取與優(yōu)化：根據(jù)澆注料在循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的使用環(huán)境，選取和優(yōu)化出在中溫下能提高澆注料抗熱震穩(wěn)定性能和抗沖刷磨損等性能的添加劑。4）對(duì)澆注料的配方進(jìn)行優(yōu)化：根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐用耐磨耐火澆注料的使用特點(diǎn)，對(duì)澆注料中高鋁礬土熟料、剛玉、莫來(lái)石、自制結(jié)合劑、自配復(fù)合添加劑等的加入量進(jìn)行優(yōu)化，以提高澆注料的中溫強(qiáng)度、抗熱震穩(wěn)定性能和抗沖刷磨損性能。5）本公司原有一條澆注料混合系統(tǒng)，在外供原料基礎(chǔ)上可形成1000t普通耐火澆注料生產(chǎn)能力，在嚴(yán)格加強(qiáng)內(nèi)部管理的條件下，可從事小批量本項(xiàng)目產(chǎn)品生產(chǎn)，本項(xiàng)目計(jì)劃于2011年11月開工建設(shè)一條專業(yè)優(yōu)質(zhì)高性能耐磨澆注料生產(chǎn)線，計(jì)劃期一年，于2012年11年批量投產(chǎn)，形成高性能耐磨澆注料配套生產(chǎn)能力，全年計(jì)劃完成本項(xiàng)目產(chǎn)品及配套產(chǎn)品生產(chǎn)1000t，2013年全面達(dá)產(chǎn)后穩(wěn)定形成5000t各類不定型耐火材料配套生產(chǎn)能力，其中高性能剛玉莫來(lái)石耐磨耐火澆注料及配套產(chǎn)品年產(chǎn)2000噸。根據(jù)市場(chǎng)的需要逐步擴(kuò)大產(chǎn)能。研究項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)1）自制結(jié)合劑的制備：高性能剛玉莫來(lái)石質(zhì)耐磨耐火澆注料使用的結(jié)合劑既要有優(yōu)良的常溫結(jié)合性能又要有較好的中溫結(jié)合性能。目前公司自制的結(jié)合劑除具有優(yōu)良的常溫結(jié)合性能，在中溫下還能形成陶瓷結(jié)合以改善澆注料的基質(zhì)，以提高其中溫強(qiáng)度和抗沖刷磨損等性能。2）高性能剛玉莫來(lái)石質(zhì)耐磨耐火澆注料的配方優(yōu)化：根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐用耐磨耐火澆注料的使用特點(diǎn)，在使用廠家能接受的價(jià)格的條件下，優(yōu)化出具有較高中溫強(qiáng)度、較好抗熱震穩(wěn)定性能和抗沖刷磨損等性能的剛玉莫來(lái)石質(zhì)耐磨耐火澆注料配方。項(xiàng)目主要技術(shù)路線描述1）自制結(jié)合劑的生產(chǎn)：在常溫下用無(wú)機(jī)化合物原料在帶攪拌的反應(yīng)釜中通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)結(jié)合劑。2）將高鋁礬土熟料破碎至配料需要的骨料粒徑。3）根據(jù)高性能剛玉莫來(lái)石質(zhì)耐磨耐火澆注料的配方，將部分高鋁礬土熟料、復(fù)合添加劑按比例加入球磨機(jī)中磨制成混合細(xì)粉。4）將購(gòu)進(jìn)的粒度合格的剛玉、莫來(lái)石及生產(chǎn)的高鋁礬土熟料骨料、混合細(xì)粉等按配方進(jìn)行稱量，在混合機(jī)中混合均勻并密封包裝，即制得高性能剛玉莫來(lái)石質(zhì)耐磨耐火澆注料。5）在使用時(shí)按比例將高性能剛玉莫來(lái)石質(zhì)耐磨耐火澆注料、自制結(jié)合劑及添加劑混合均勻后即可進(jìn)行施工。技術(shù)和地域優(yōu)勢(shì)1）本產(chǎn)品技術(shù)含量高，行業(yè)進(jìn)入門檻高，國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手少，主要集中在江蘇及河南部分地區(qū)，省內(nèi)目前僅有本公司從事相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)及生產(chǎn)應(yīng)用工作，具有明顯的區(qū)位優(yōu)勢(shì)。2）貴州作為煤電大省，已經(jīng)興建及正在興建的循環(huán)流化床鍋爐等相關(guān)工業(yè)窯爐較多，市場(chǎng)容量很大，市場(chǎng)前景十分可觀。3）資源優(yōu)勢(shì)或原材料供應(yīng)渠道：在貴州清鎮(zhèn)、修文、白云、開陽(yáng)、遵義等地均有非常豐富的優(yōu)質(zhì)高鋁礬土資源，因此燒結(jié)剛玉、莫來(lái)石資源豐富，供應(yīng)充足，原材料及運(yùn)輸成本相對(duì)較低。這些地方均有較多燒結(jié)剛玉、電熔棕剛玉和燒結(jié)莫來(lái)石生產(chǎn)企業(yè)，供應(yīng)渠道豐富。項(xiàng)目創(chuàng)新理論創(chuàng)新：該項(xiàng)目產(chǎn)品在對(duì)傳統(tǒng)材料的應(yīng)用損毀進(jìn)行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)其損毀機(jī)理，調(diào)整組分，添加自制新型結(jié)合劑和外加劑，提高基質(zhì)結(jié)合強(qiáng)度和材料抗熱震性能。應(yīng)用創(chuàng)新：改進(jìn)材料性能，提高材料在鍋爐內(nèi)壁的附著性，提高了施工性能，養(yǎng)護(hù)時(shí)間由傳統(tǒng)的48小時(shí)縮短至8小時(shí)，局部小面積施工時(shí)可免養(yǎng)護(hù)，施工完即可使用，使材料在使用過(guò)程中具有優(yōu)良的抗剝落、耐磨及抗熱震性能，提高了使用壽命。技術(shù)創(chuàng)新：目前國(guó)內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐用的剛玉莫來(lái)石質(zhì)耐磨耐火澆注料，一般是用高鋁礬土熟料、剛玉、莫來(lái)石為主要原料，通過(guò)添加適量的高鋁水泥或純鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑制備的低水泥或超低水泥結(jié)合剛玉莫來(lái)石質(zhì)澆注料；其特點(diǎn)是中溫強(qiáng)度較低、抗熱震穩(wěn)定性能和抗沖刷磨損性能還存在一定的缺陷。項(xiàng)目的研究仍以高鋁礬土熟料、剛玉、莫來(lái)石為主要原料，加入部分自制的結(jié)合劑，同時(shí)還在配料中添加適量在使用溫度范圍具有較低熱膨脹系數(shù)的添加劑，以改善澆注料的基質(zhì)及基質(zhì)與骨料之間的結(jié)合性能，從而達(dá)到提高剛玉莫來(lái)石質(zhì)澆注料的中溫強(qiáng)度和抗熱震穩(wěn)定性及抗沖刷磨損性能的目的。本項(xiàng)目的研究在結(jié)合劑的選用及使用添加劑方面均比目前所使用的澆注料有了很大的改進(jìn)和提高，從而確保了所研制的澆注料的技術(shù)指標(biāo)和使用性能。生產(chǎn)出的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)