CN104197718A - 一种耐高温反辐射无机涂层的施工方法 - Google Patents

一种耐高温反辐射无机涂层的施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种耐高温反辐射无机涂层的施工方法，根据不同的衬里材质及炉膛温度来确定施工涂层的总厚度，并以此进行多道次的喷涂施工，再在500-700℃温度下烧结，形成耐高温反辐射无机涂层。经本发明施工工艺成型的耐高温反辐射无机涂层，能够有效提高炉衬内壁的热辐射系数，极大地强化了炉内辐射传热作用，并具有良好的节能效果，还能够延长该涂层的使用寿命。

Description

一种耐高温反辐射无机涂层的施工方法
技术领域
本发明属于锅炉烟气治理技术，具体涉及一种耐高温反辐射无机涂层的施工方法。 
背景技术
专利号为：ZL 201010103489.7的中国专利公开了一种耐高温反辐射无机涂料及其制备方法，该专利文献中涉及一种涂覆于窑炉内衬的耐高温反辐射无机涂料，其目的在于：通过该专利涂料的涂覆，有效提高炉窑内衬表面的黑度，由于加热炉高温下通过辐射传热，炉窑内衬黑度的提高，有利于改善炉墙对炉膛的辐射传热，提高被加热工件的辐射热量吸收，充分利用能量，以达节能的目的。 
目前，炉窑衬里表面涂层的一般施工工艺为：先对衬里表面清灰处理，然后用喷涂方式完成涂层施工。 
然而，由于上述专利中所述加热炉具有炉膛温度高、温差变幅大、烟气冲刷强、衬里材质不同等特点，因此，采用一般的施工方法已不能满足上述专利涂料的工艺要求。 
由于，炉窑衬里是加热炉减少炉墙散热损失的保证，直接关系加热炉的热效率。然而，一方面，加热炉一般运行周期较长，衬里在长期的高温烟气冲刷下，都会有一定程度的老化、损坏；另一方面，上述的耐高温反辐射无机涂料的配方多采用金属氧化物成分，自身容重比较大。因此，如果施工工艺选择不当，轻的可能导致涂层牢度不够，出现开裂、脱落；严重的可能造成衬里坍塌，发生安全质量事故。故需对上述专利涂料的涂层选择特定的施工工艺。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐高温反辐射无机涂层的施工方 法，能够有效满足该涂层的施工工艺要求。 
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案： 
一种耐高温反辐射无机涂层的施工方法，包括如下步骤： 
a.对加热炉炉内设施进行保护； 
b.对加热炉炉内衬里检查及表面清灰，并对已出现损坏的衬里进行表面预处理，以增加衬里牢度； 
c.用搅拌器对耐高温反辐射无机涂料进行搅拌均匀并过滤； 
d.根据衬里材质及炉膛温度确定施工涂层厚度，并以此进行喷涂涂料，施工涂层厚度的确定如下： 
若衬里材质为耐火砖:当T≤600℃时,施工涂层厚度为2.0-2.5mm；当600℃≤T<1000℃时,施工涂层厚度为2.5-3.0mm；当1000℃≤T<1400℃时,施工涂层厚度为3.0-3.5mm； 
若衬里材质为陶瓷纤维:当T≤600℃时,施工涂层厚度为1.8-2.0mm；当600℃≤T<1000℃时,施工涂层厚度为2.0-2.5mm；当1000℃≤T<1400℃时,施工涂层厚度为2.0-2.5mm； 
若衬里材质为浇注料:当T≤600℃时,施工涂层厚度为2.0-2.5mm；当600℃≤T<1000℃时,施工涂层厚度为2.5-3.0mm；当1000℃≤T<1400℃时,施工涂层厚度为3.0-3.5mm； 
e.自然养护8-12小时后，进行涂层厚度、外观检测； 
f.经24小时自然养护后，随加热炉升温，在500-700℃温度下烧结，形成耐高温反辐射无机涂层。 
在步骤d中，所述述喷涂采用重力式喷枪，并以压缩空气为动力，喷涂压力在0.2-0.7MPa。
在步骤d中，在步骤d中，所述喷涂分为多道成型，具体如下： 
第一道喷涂厚度为0.1-0.5毫米，喷枪喷嘴孔径为0.055in，涂料喷出量为4-6L/min，喷枪沿管径向移动速度为0.5-1.0m/s，喷涂结束后自然养护8-12小时； 
第二道喷涂根据确定的施工涂层厚度，喷枪喷嘴孔径为0.070in，涂料喷出量为6-10L/min,沿管轴向来回移动喷涂，单层喷涂厚度为1.0-1.8mm，喷涂结束后自然养护8-12小时； 
若喷涂厚度大于2.5mm，则第二道的喷涂工序重复。 
最后一道喷涂，以对涂层外观及厚度进行调整性的喷涂，喷枪喷嘴孔径为0.055in，涂料喷出量4-6L/min。 
在步骤a中，所述炉内设施保护包括用塑料薄膜自上而下对炉管进行缠绕保护、对燃烧器及其它设施进行遮盖保护。 
采用上述技术方案，该耐高温反辐射无机涂层的施工方法根据不同的衬里材质及炉膛温度来确定施工涂层的总厚度，并以此进行多道次的喷涂施工，再在500-700℃温度下烧结，形成耐高温反辐射无机涂层。经本发明施工工艺成型的耐高温反辐射无机涂层，能够有效提高炉衬内壁的热辐射系数，极大地强化了炉内辐射传热作用，并具有良好的节能效果，还能够延长该涂层的使用寿命。 
附图说明
图1为应用本发明的涂层施工方法的前后节能效果对比表。 
具体实施方式
对于耐高温反辐射无机涂层的施工，首先需要考虑加热炉炉内衬里的材质，常用的加热炉耐火衬里材质有：耐火砖、陶瓷纤维、浇注料三大类。 
还考虑加热炉炉膛温度T：可分为如下三个温度段：T≤600℃、600℃≤T<1000℃、1000℃≤T<1400℃。 
因此，本发明的耐高温反辐射无机涂层的施工方法具体如下： 
施工机具及检测仪器的准备如下表： 
设备 数量 备注
空气压缩机 2台 提供高压空气
喷涂机 4台 喷涂涂料
搅拌器 2台 搅拌涂料均匀
四合一气体检测仪 1台 炉内有害气体检测
涂层测厚仪 2台 涂层厚度检测
塑料薄膜 若干 缠绕、遮盖
施工界面脚手架搭设：符合安全施工要求并由专业人员验收合格。 
加热炉炉内设施保护：可用塑料薄膜自上而下对炉管进行缠绕保护、燃烧器及其它设施遮盖保护，目的是在涂层成型过程中，炉内设施免受损坏及污染。 
衬里检查及表面清灰：可用高粱笤帚自上而下，将衬里表面浮灰和疏松物清理干净；同时边清扫边检查，看衬里是否有损坏、老化等问题，并根据实际情况对衬里进行修复及预处理。 
衬里表面预处理：针对于已出现损坏的衬里，用相应的清胶进行预喷，增加衬里牢度。 
涂料调配：采用专利号为：ZL 201010103489.7的耐高温反辐射无机涂料，由于该专利涂料经长途运输可能有沉淀现象，需用搅拌器将涂料搅拌均匀，并针对衬里相应调整涂料的稠度。搅拌均匀的涂料经400目的不锈钢筛过滤备用。 
根据衬里材质及炉膛温度来确定施工涂层厚度，经多次反复计算和试验，厚度确定如表1： 
表1 
并以此进行喷涂涂料，喷涂施工，以压缩空气为动力，喷涂压力在0.2-0.7MPa，喷枪选用重力式喷枪。 
喷涂分多道成型，第一道考虑到涂料与衬里的接触面，喷涂厚度为 0.1-0.50毫米(界面处理)，喷嘴孔径采用为0.055in，涂料喷出量4-6L/min，喷枪沿管轴向移动速度0.5-1.0m/s。喷涂结束涂层自然养护8-12小时。 
第二道喷涂根据表1所确定的涂层厚度，为厚度形成的喷涂，改用(调整)喷嘴孔径为0.070in，涂料喷出量6-10L/min，可以根据厚度要求沿金属管轴向来回移动的喷涂方式，但单层需超过1.0mm并小于2.5mm，然后自然养护8-12小时。 
若涂层厚度大于2.5mm，则第二道的喷涂工序重复。 
最后一道喷涂是根据前面喷涂后测试的厚度及外观的检查结果，对涂层外观及厚度进行调整性的喷涂。喷枪改换(调整)喷嘴孔径为0.055in，涂料喷出量4-6L/min。喷涂完成后，自然养护8-12小时，待检。 
涂层交工验收： 
加热炉炉内设施保护部分及脚手架拆除清理，材料、辅料及施工机具撤离现场、环境清理及现场恢复。 
最后，将上述施工工艺完成的涂层，经24小时自然养护，随加热炉升温，在500-700℃温度下烧结，形成耐高温反辐射无机涂层。 
实施例一 
作业面条件：加热炉膛温度800℃，衬里轻质浇注料。 
施工机具及检测仪器的准备 
设备 数量 备注
空气压缩机 2台 提供高压空气
喷涂机 4台  
搅拌器 2台 搅拌涂料均匀
四合一气体检测仪 1台 炉内有害气体检测
涂层测厚仪 2台 涂层厚度检测
塑料薄膜 若干 缠绕、遮盖
施工界面脚手架搭设：符合安全施工要求并由专业人员验收合格。 
加热炉炉内设施保护：用塑料薄膜自上而下对炉管进行缠绕保护、燃烧器及其它设施遮盖保护，目的是在涂层成型过程中，炉内设施免受损坏及污染。 
衬里检查及表面清灰：用高粱笤帚自上而下，将衬里表面浮灰和疏松物清理干净；同时边清扫边检查，看衬里开裂、剥落、粉化情况，并根据实际情况进行修复。 
衬里表面预处理：针对于已出现损坏的衬里，用相应的清胶进行预喷，增加衬里牢度。 
涂料调配：采用的专利涂料的组成及其重量份数为：氧化钴15份、氧化锆7份、氧化铝9份、硅粉2.5份、碳化硅11份、氧化铬4份、氧化锰3.5份、金刚砂3份、硅酸钠6份、磷酸二氢铝7.5份、石英粉3份、长石粉3份、五氧化二磷15份、铬铁矿3份、锆英砂2份、氧化铈1份、石墨2份、氧化硼0.7份、白土0.3份，各固体组分粒度不低于300目。由于该专利涂料经长途运输可能有沉淀现象，需用搅拌器将涂料搅拌均匀，并针对衬里相应调整涂料的稠度。搅拌均匀的涂料经400目的不锈钢筛过滤备用。 
根据表1确定施工涂层厚度为：2.5-3.0mm。 
涂料喷涂：采用喷涂施工，以压缩空气为动力，喷涂压力在0.2-0.7MPa,喷枪选用重力式喷枪。 
喷涂施工分多道成型：第一道考虑到涂料与衬里的接触面，喷涂厚度不大于0.50毫米(界面处理)，喷嘴孔径调为0.055in，涂料喷出量4-6L/min，喷枪沿管经向移动速度0.5-1.0m/s，喷涂结束涂层自然养护8-12小时。 
第二道喷涂根据施工方案设定的涂层厚度，为厚度形成的喷涂，改用(调整)喷嘴孔径为0.070in，涂料喷出量6-10L/min，可以根据厚度要求沿金属管轴方向来回移动的喷涂，但单层厚度超过1.0mm，然后自然养护8-12小时。 
第三道喷涂根据施工方案设定的涂层厚度，为厚度形成的喷涂，改用(调 整)喷嘴孔径为0.070in，涂料喷出量6-10L/min，可以根据厚度要求沿金属管轴方向来回移动的喷涂，但单层厚度超过1.0mm，然后自然养护8-12小时。 
最后一道喷涂是根据前面喷涂后测试的厚度及外观的检查结果，对涂层外观及厚度进行调整性的喷涂。喷枪改换(改变)喷嘴孔径为0.055in，涂料喷出量4-6L/min。喷涂完成后，自然养护8-12小时，待检。 
涂层交工验收： 
加热炉炉内设施保护部分及脚手架拆除清理，材料、辅料及施工机具撤离现场、环境清理及现场恢复。 
上述施工工艺完成的涂层，经24小时自然养护，随加热炉升温，在500℃温度下烧结，形成耐高温反辐射无机涂层。 
实施例二 
作业面条件：加热炉膛温度1100℃，衬里为陶瓷纤维模块。 
施工机具及检测仪器的准备 
设备 数量 备注
空气压缩机 2台 提供高压空气
喷涂机 4台  
搅拌器 2台 搅拌涂料均匀
四合一气体检测仪 1台 炉内有害气体检测
涂层测厚仪 2台 涂层厚度检测
塑料薄膜 若干 缠绕、遮盖
施工界面脚手架搭设，符合安全施工要求并由专业人员验收合格。 
加热炉炉内设施保护：用塑料薄膜自上而下对炉管进行缠绕保护、燃烧器及其它设施遮盖保护，目的是在涂层成型过程中，炉内设施免受损坏及污染。 
衬里检查及表面清灰。用高粱笤帚自上而下，将衬里表面浮灰和疏松物 清理干净；同时边清扫边检查，看衬里粉化、剥落等问题。并根据实际情况对衬里进行修复及预处理。 
衬里表面预处理：针对于已出现损坏的衬里，用专用清胶进行预喷，增加衬里牢度。 
涂料调配：采用的专利涂料的组成及其重量份数为：氧化钴10份、氧化锆6份、氧化铝5份、硅粉3份、碳化硅16份、氧化铬5份、氧化锰4份、金刚砂5份、硅酸钠7份、磷酸二氢铝5份、石英粉4份、长石粉3份、高温胶体16份、铬铁矿1份、锆英砂0.6份、氧化铈0.6份、石墨2份、氧化硼0.7份、白土0.3份，各固体组分粒度不低于300目。由于该专利涂料经长途运输可能有沉淀现象，需用搅拌器将涂料搅拌均匀，并针对衬里相应调整涂料的稠度，搅拌均匀的涂料经400目的不锈钢筛过滤备用。 
根据表1确定施工涂层厚度为：2.0-2.5mm。 
涂料喷涂：采用喷涂施工，以压缩空气为动力，喷涂压力在0.2-0.7MPa,喷枪选用重力式喷枪。 
喷涂施工分多道成型：第一道考虑到涂料与衬里的接触面，喷涂厚度为0.1-0.50毫米(界面处理)，喷嘴孔径调为0.055in，涂料喷出量4-6L/min，喷枪沿管轴向移动速度0.5-1.0m/s，喷涂结束涂层自然养护8-12小时。 
第二道喷涂根据施工方案设定的涂层厚度，为厚度形成的喷涂，改用(调整)喷嘴孔径为0.070in，涂料喷出量6-10L/min，可以根据厚度要求沿金属管轴方向来回移动的喷涂，但单层厚度超过1.0mm，然后自然养护8-12小时。 
最后一道喷涂是根据前面喷涂后测试的厚度及外观的检查结果，对涂层外观及厚度进行调整性的喷涂。喷枪改换(改变)喷嘴孔径为0.055in，涂料喷出量4-6L/min。喷涂完成后，自然养护8-12小时，待检。 
涂层交工验收： 
加热炉炉内设施保护部分及脚手架拆除清理，材料、辅料及施工机具撤离现场、环境清理及现场恢复。 
将上述施工工艺完成的涂层，经24小时自然养护，随加热炉升温，在700℃温度下烧结，形成耐高温反辐射无机涂层。 
上述两实施例获得的涂层性能如下： 
热震稳定性：按JB/T 3648.1-1994标准，在900℃×空冷条件下，不低于16次； 
耐火度：按GB/T 7322-2007标准，不低于1850℃； 
体积密度：按YB/T 5200-1993标准，在110℃×24h条件下，2.35g/cm3； 
线变化率：按GB/T 5988-2007标准，在1450℃×3h，埋碳条件下，+0.4％； 
经本发明施工方法成型的耐高温反辐射无机涂层，用于使用温度为800℃、1100℃的试验炉体内部，热辐射系数试验结果如下表： 
  未涂炉体 实施例1 实施例2
800℃热辐射系数 0.33 0.91 0.93
1100℃热辐射系数 0.35 0.95 0.97
从表中可明显看到，采用本发明的施工方法所成型的涂层，能够将炉衬内壁的热辐射系数由ε＝0.33～0.35提高到ε＝0.91～0.95，极大地强化了炉内辐射传热作用，并且在较高温度下热辐射系数的改变更为明显。 
经本发明施工方法成型的耐高温反辐射无机涂层，用于使用温度为800℃的试验炉体内部，应用前后节能效果的比较结果见图1，从图1的表中数据可以看出，喷涂反辐射无机涂料后，辐射室外壁平均温度下降了16℃，内壁上部温度降低了13.4℃，排烟温度降低了17.8℃，辐射室外壁散热量减少了0.42MW，每年节约燃料气252000NM3(每年按8400小时计算)，达到了良好的节能效果。 
另外，经试验证明，采用本发明施工方法成型的耐高温反辐射无机涂层，使用数月表面仍然完好，没有出现裂纹、无脱落，对耐火纤维炉衬起到了很好的保护作用，延长了其使用寿命。 
但是，本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利保护范围的限制，只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利保护的范围。 

Claims (5)

1.一种耐高温反辐射无机涂层的施工方法，其特征在于，包括如下步骤： 
a.对加热炉炉内设施进行保护； 
b.对加热炉炉内衬里检查及表面清灰，并对已出现损坏的衬里进行表面预处理，以增加衬里牢度； 
c.用搅拌器对耐高温反辐射无机涂料进行搅拌均匀并过滤； 
d.根据衬里材质及炉膛温度T确定施工涂层厚度，并以此进行喷涂涂料，施工涂层厚度的确定如下： 
若衬里材质为耐火砖:当T≤600℃时,施工涂层厚度为2.0-2.5mm；当600℃≤T<1000℃时,施工涂层厚度为2.5-3.0mm；当1000℃≤T<1400℃时,施工涂层厚度为3.0-3.5mm； 
若衬里材质为陶瓷纤维:当T≤600℃时,施工涂层厚度为1.8-2.0mm；当600℃≤T<1000℃时,施工涂层厚度为2.0-2.5mm；当1000℃≤T<1400℃时,施工涂层厚度为2.0-2.5mm； 
若衬里材质为浇注料:当T≤600℃时,施工涂层厚度为2.0-2.5mm；当600℃≤T<1000℃时,施工涂层厚度为2.5-3.0mm；当1000℃≤T<1400℃时,施工涂层厚度为3.0-3.5mm； 
e.自然养护8-12小时后，进行涂层厚度、外观检测； 
f.经24小时自然养护后，随加热炉升温，在500-700℃温度下烧结，形成耐高温反辐射无机涂层。 
2.根据权利要求1所述的耐高温反辐射无机涂层的施工方法，其特征在于：在步骤d中，所述述喷涂采用重力式喷枪，并以压缩空气为动力，喷涂压力在0.2-0.7MPa。
3.根据权利要求1所述的耐高温反辐射无机涂层的施工方法，其特征在于：在步骤d中，所述喷涂分为多道成型，具体如下： 
第一道喷涂厚度为0.1-0.5毫米，喷枪喷嘴孔径为0.055in，涂料喷出量为4-6L/min，喷枪沿管径向移动速度为0.5-1.0m/s，喷涂结束后自然养护8-12小时； 
第二道喷涂根据确定的施工涂层厚度，喷枪喷嘴孔径为0.070in，涂料喷出量为6-10L/min,沿管轴向来回移动喷涂，单层喷涂厚度为1.0-1.8mm，喷涂结束后自然养护8-12小时； 
最后一道喷涂，以对涂层外观及厚度进行调整性的喷涂，喷枪喷嘴孔径为0.055in，涂料喷出量4-6L/min。 
4.根据权利要求3所述的耐高温反辐射无机涂层的施工方法，其特征在于：若涂层厚度大于2.5mm，则第二道的喷涂工序重复。 
5.根据权利要求1所述的耐高温反辐射无机涂层的施工方法，其特征在于：在步骤a中，所述炉内设施保护包括用塑料薄膜自上而下对炉管进行缠绕保护、对燃烧器及其它设施进行遮盖保护。 
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