【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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(wèn)題及近期發(fā)展趨勢(shì)，并將本項(xiàng)目與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)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(kāi)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(wèn)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(%)。可見(jiàn)循環(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(kāi)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(lèi)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(kāi)工建設(shè)一條專(zhuān)業(yè)優(yōu)質(zhì)高性能耐磨澆注料生產(chǎn)線(xiàn)，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(lèi)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(xiàn)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(chēng)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(mén)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(kāi)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