CN107556004A

CN107556004A - 一种用于cfb锅炉的陶瓷耐磨修补料

Info

Publication number: CN107556004A
Application number: CN201710566852.0A
Authority: CN
Inventors: 陈松林; 俞小平; 袁林; 胡建辉; 周严敦; 俞洪芳; 郭良君; 邵学军; 邵平; 邵一平
Original assignee: RUITAI TECHNOLOGY Co Ltd; Yixing Rui Tai Refractory Material Engineering Co Ltd
Current assignee: RUITAI TECHNOLOGY Co Ltd; Yixing Rui Tai Refractory Material Engineering Co Ltd
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2018-01-09
Anticipated expiration: 2037-07-12
Also published as: CN107556004B

Abstract

本发明涉及一种用于CFB锅炉修补的陶瓷耐磨修补料，以刚玉为骨料，以碳化硅和立方氮化硼为细粉，加入少量高岭土和铝粉，以磷酸二氢铝溶液为结合剂。本发明的优点是修补作业简单，施工工程量小，可捣打施工，也可直接喷涂。修补施工结束后无需养护，修补施工时不需冷炉，只需炉料暂时停止加入，采用喷补设备喷涂修补即可。升温后修补料和原炉衬材料烧结融为一体，具有强度高、耐磨性好特性。

Description

一种用于CFB锅炉的陶瓷耐磨修补料

技术领域

本发明涉及一种用于CFB锅炉修补的陶瓷耐磨修补料，属于无机非金属材料学科耐火材料领域。

背景技术

CFB锅炉因其具有燃料适应性广、燃烧效率高、负荷调节大、可在床内直接脱硫及实现低NOx排放、燃料制备系统简单、易于实现灰渣综合利用等众多优点，在生产用汽、供热、热电联产、电站锅炉中被广泛采用。由于CFB锅炉受到高温、高浓度、高风速的高流化态物料的冲刷，烟气腐蚀而容易受到磨损、磨穿、剥落等损坏，严重影响锅炉的运行安全，而检修采用大面积的挖补施工时间长，影响经济效益。因此，开发一种用于CFB锅炉的陶瓷耐磨修补料为一个迫切的需要解决的问题。

本发明的CFB锅炉的陶瓷耐磨修补料在施工时施工量小，修补施工结束后也不需要养护，甚至在修补施工时不需冷炉，只需炉料暂时停止加入，采用喷补设备喷涂修补即可。

发明内容

本发明为一种用于CFB锅炉的陶瓷耐磨修补料的关键技术在于原料的配方。其主要原料为刚玉、碳化硅、立方氮化硼、碳化硼，结合剂为磷酸二氢铝溶液，以质量百分比表示，配方为：

粒度3~1mm的刚玉 28~48%

粒度1~0.088 mm的刚玉 29~33%

粒度1~0.044 mm的碳化硅 12~30%

立方氮化硼 2~5%

高岭土 1%

铝粉 1%

其中，所述立方氮化硼的粒度≤0.044mm；所述高岭土的粒度≤0.044mm；所述铝粉的粒度≤0.044mm。

制备方法：上述原料经强力混碾均匀，用塑料袋防潮包装。

施工和养护：施工时，加入4~5%的磷酸二氢铝溶液，强力搅拌3~5分钟，装入喷补设备，喷补在需修补的炉衬部位。

所述磷酸二氢铝溶液浓度为10~15%。

本发明的原料配比中，刚玉的硬度高，作为骨料，耐磨性能极好。碳化硅的热膨胀系数小、耐磨性能好，在氧化气氛下表层氧化有助于烧结，且导热系数高有利于锅炉的热量向水管壁传导。立方氮化硼硬度高、高温稳定性好，用来增强基质的强度。高岭土用来改善修补料的塑性，高温时转变成莫来石。金属铝粉用作抗氧化剂，提高修补料在高温时的可靠性和延长寿命。

本发明的优点是修补作业简单，施工工程量小，可以捣打施工，也可直接喷涂。修补施工结束后也不需要养护，甚至在修补施工时不需冷炉，只需炉料暂时停止加入，采用喷补设备喷涂修补即可。升温后修补料烧结快，快速和原炉衬材料融为一体，具有强度高、耐磨性好特性。

具体实施方式

实施例1

按照质量百分比选取以下原料，粒度3~1mm的刚玉48% 、粒度1~0.088 mm的刚玉29%、粒度1~0.044 mm的碳化硅12%、粒度≤0.044mm的立方氮化硼5%、粒度≤0.044mm的高岭土1%、粒度≤0.044mm的铝粉1%，上述原料经强力混碾均匀，用塑料袋防潮包装，施工时，加入4%的浓度为10~15%磷酸二氢铝溶液，强力搅拌4分钟，装入喷补设备，喷补在需修补的炉衬部位。1580℃×3h煅烧后的性能，常温耐压强度111 MPa、常温抗折强度18 MPa、永久线变化率-0.33%、25℃×24h耐磨性2.2 cm³、25℃导热系数3.28 W·m^-1·K^-1，这些性能均达到和超过CFB锅炉内衬材料性能要求。

实施例2

按照质量百分比选取以下原料，粒度3~1mm的刚玉43% 、粒度1~0.088 mm的刚玉30%、粒度1~0.044 mm的碳化硅17%、粒度≤0.044mm的立方氮化硼4%、粒度≤0.044mm的高岭土1%、粒度≤0.044mm的铝粉1%，上述原料经强力混碾均匀，用塑料袋防潮包装，施工时，加入4%的浓度为10~15%磷酸二氢铝溶液，强力搅拌5分钟，装入喷补设备，喷补在需修补的炉衬部位。1580℃×3h煅烧后的性能，常温耐压强度112 MPa、常温抗折强度19 MPa、永久线变化率-0.33%、25℃×24h耐磨性2.3 cm³、25℃导热系数3.32 W·m^-1·K^-1，这些性能均达到和超过CFB锅炉内衬材料性能要求。

实施例3

按照质量百分比选取以下原料，粒度3~1mm的刚玉38% 、粒度1~0.088 mm的刚玉31%、粒度1~0.044 mm的碳化硅22%、粒度≤0.044mm的立方氮化硼3%、粒度≤0.044mm的高岭土1%、粒度≤0.044mm的铝粉1%，上述原料经强力混碾均匀，用塑料袋防潮包装，施工时，加入4%的浓度为10~15%磷酸二氢铝溶液，强力搅拌3分钟，装入喷补设备，喷补在需修补的炉衬部位。1580℃×3h煅烧后的性能，常温耐压强度113 MPa、常温抗折强度19 MPa、永久线变化率-0.34%、25℃×24h耐磨性2.3 cm³、25℃导热系数3.45 W·m^-1·K^-1，这些性能均达到和超过CFB锅炉内衬材料性能要求。

实施例4

按照质量百分比选取以下原料，粒度3~1mm的刚玉33% 、粒度1~0.088 mm的刚玉32%、粒度1~0.044 mm的碳化硅26%、粒度≤0.044mm的立方氮化硼2%、粒度≤0.044mm的高岭土1%、粒度≤0.044mm的铝粉1%，上述原料经强力混碾均匀，用塑料袋防潮包装，施工时，加入5%的浓度为10~15%磷酸二氢铝溶液，强力搅拌5分钟，装入喷补设备，喷补在需修补的炉衬部位。1580℃×3h煅烧后的性能，常温耐压强度116 MPa、常温抗折强度20 MPa、永久线变化率-0.35%、25℃×24h耐磨性2.2 cm³、25℃导热系数3.67 W·m^-1·K^-1，这些性能均达到和超过CFB锅炉内衬材料性能要求。

实施例5

按照质量百分比选取以下原料，粒度3~1mm的刚玉28% 、粒度1~0.088 mm的刚玉33%、粒度1~0.044 mm的碳化硅30%、粒度≤0.044mm的立方氮化硼2%、粒度≤0.044mm的高岭土1%、粒度≤0.044mm的铝粉1%，上述原料经强力混碾均匀，用塑料袋防潮包装，施工时，加入5%的浓度为10~15%磷酸二氢铝溶液，强力搅拌3分钟，装入喷补设备，喷补在需修补的炉衬部位。1580℃×3h煅烧后的性能：常温耐压强度116 MPa、常温抗折强度20 MPa、永久线变化率-0.36%、25℃×24h耐磨性2.2 cm³、25℃导热系数3.80 W·m^-1·K^-1，这些性能均达到和超过CFB锅炉内衬材料性能要求。

对比例1

按照质量百分比选取以下原料，粒度3~1mm的刚玉28% 、粒度1~0.088 mm的刚玉33%、粒度1~0.044 mm的碳化硅30%、粒度≤0.044mm的立方氮化硼3%、粒度≤0.044mm的高岭土1%、粒度≤0.044mm的铝粉0%，上述原料经强力混碾均匀，用塑料袋防潮包装，施工时，加入5%的浓度为10~15%磷酸二氢铝溶液，强力搅拌3分钟，装入喷补设备，喷补在需修补的炉衬部位。1580℃×3h煅烧后的性能：常温耐压强度98 MPa、常温抗折强度12 MPa、永久线变化率-0.48%、25℃×24h耐磨性4.5 cm³、25℃导热系数3.74 W·m^-1·K^-1。

和实施例5相比，配方中没有加入1%的铝粉，材料的抗氧化性差，在烧成时，碳化硅发生氧化，致使材料的性能变差，强度和耐磨性都比实施例5差，具体的对比见表1。若长期在高温氧化的CFB锅炉内必然进一步氧化，致使不能胜任CFB锅炉的服役环境。因此，添加1%的铝粉抗氧化剂对陶瓷耐磨修补料的性能提高不可或缺。

对比例2

按照质量百分比选取以下原料，粒度3~1mm的刚玉48% 、粒度1~0.088 mm的刚玉29%、粒度1~0.044 mm的碳化硅13%、粒度≤0.044mm的立方氮化硼5%、粒度≤0.044mm的高岭土0%、粒度≤0.044mm的铝粉1%，上述原料经强力混碾均匀，用塑料袋防潮包装，施工时，加入4%的浓度为10~15%磷酸二氢铝溶液，强力搅拌4分钟，装入喷补设备，喷补在需修补的炉衬部位。1580℃×3h煅烧后的性能，常温耐压强度101 MPa、常温抗折强度12 MPa、永久线变化率-0.44%、25℃×24h耐磨性4.4 cm³、25℃导热系数3.26 W·m^-1·K^-1，和实施例1相比，配方中没有加入1%的高岭土，修补料的可塑性变差，且烧结性能变差，烧结不够致密，表现在强度和耐磨性与实施例1比较均有大幅降低，具体的对比见表1。若进一步提高烧结温度，会有使碳化硅发生氧化加剧的风险。长期在高温氧化的CFB锅炉内服役，耐磨性能差，必然导致寿命短。因，此加入1%的高岭土是非常必要的。

表1 一种用于CFB锅炉修补的陶瓷耐磨修补料的实例和对比例及其性能

Claims

1.一种用于CFB锅炉的陶瓷耐磨修补料，以质量百分比计，配方为：

粒度3~1mm的刚玉 28~48%

粒度1~0.088 mm的刚玉 29~33%

粒度1~0.044 mm的碳化硅 12~30%

立方氮化硼 2~5%

高岭土 1%

铝粉 1%。

2.根据权利要求1所述的修补料，其特征在于，所述立方氮化硼的粒度≤0.044mm。

3.根据权利要求1所述的修补料，其特征在于，所述高岭土的粒度≤0.044mm。

4.根据权利要求1所述的修补料，其特征在于，所述铝粉的粒度≤0.044mm。

5.权利要求1-4任一项所述的修补料的制备方法，原料经强力混碾均匀，用塑料袋防潮包装。

6.权利要求1-4任一项所述的修补料的施工方法，施工时，加入4~5%的磷酸二氢铝溶液，强力搅拌3~5分钟，装入喷补设备，喷补在需修补的炉衬部位。

7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，所述磷酸二氢铝溶液浓度为10~15%。