CN201876135U - 一种耐高温防腐隔热复合衬里结构件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耐高温防腐隔热复合衬里结构件，该耐高温防腐隔热复合衬里结构件包括金属壳体、轻质隔热衬里材料层、纤维棉层和锚固钉，还包括防露点腐蚀涂料层。还可以包括耐高温合金钢丝和耐高温纤维纸层。本实用新型采用专门结构将防露点腐蚀涂料、轻质隔热衬里材料和纤维棉组成复合衬里层，能够同时起到耐高温、防露点腐蚀、隔热的效果，确保复合衬里层能同热功设备的壳体结合成牢靠的整体，且对于热胀冷缩的应变性较好，能使石化热功设备在可靠、节约的前提下长期使用。

Description

一种耐高温防腐隔热复合衬里结构件

技术领域

本实用新型涉及一种用于高温热功设备的衬里结构件，具体涉及一种用于高温热功设备的耐高温防腐隔热复合衬里结构件。

背景技术

在石油化工等高温热功设备（包括炉窑）中，衬里结构的科学设计和材料的优化选择是决定设备能否长周期满负荷适应工况需要的关键。

石油化工热功设备的特点是：①设备体积大、散热面积大、热损失大。②介质成分复杂，含硫、硝、氯等腐蚀性成分多，易产生多元酸性气体，这样在高温露点时则易生成酸性液体，造成高温酸性露点腐蚀。③热功设备内部结构复杂，易使高温气流形成涡流，对某些部位和壁体造成不均衡的冲刷。④设备投产后连续性强，不能随意停产维修。因此石油化工热功设备的衬里结构要求能够同时具有耐高温、防露点腐蚀、隔热的效果。

中国专利文献CN201215323Y（申请号为200820013401.0）公开了一种防露点腐蚀节能型加热炉衬里，它是在炉皮钢板内侧喷涂有耐火水泥喷涂料层，锚固钉焊接点位于耐火水泥喷涂料层内，在耐火水泥喷涂料层上面还喷涂有耐火纤维喷涂料层。该专利的不足在于：采用耐火水泥作为防露点腐蚀的涂层，由于耐火水泥为无机材料，因此存在空隙，这样会导致酸性气体和水滴能穿过空隙进行腐蚀，防腐效果不佳。该衬里材料只能起到耐高温和隔热的作用而起不到防腐蚀的作用。

发明内容

本实用新型的目的在于解决上述问题，提供一种同时起到耐高温、防露点腐蚀、隔热效果较好的复合衬里结构件。

实现本实用新型目的的一种技术方案是：一种耐高温防腐隔热复合衬里结构件，包括金属壳体、轻质隔热衬里材料层、纤维棉层和锚固钉。所述耐高温防腐隔热复合衬里结构件还包括防露点腐蚀涂料层；防露点腐蚀涂料层连为一体，呈胶粘性的可塑状，粘结固定在金属壳体的内壁以及各锚固钉的头部的外侧上；轻质隔热衬里材料层连为一体，从外侧粘结固化在防露点腐蚀涂料层上；纤维棉层连为一体，从外侧粘结固定在轻质隔热衬里材料层上。所述锚固钉基本呈U形，其两个钉爪一长一短分开设置，各锚固钉的短钉爪穿过防露点腐蚀涂料层，其端部位于轻质隔热衬里材料层中；各锚固钉的长钉爪依次穿过防露点腐蚀涂料层、轻质隔热衬里材料层和纤维棉层，且其端部从外侧露出纤维棉层。

所述耐高温防腐隔热复合衬里结构件还包括耐高温合金钢丝；纤维棉层的厚度大于等于绑扎设定值；纤维棉层每增加一个绑扎设定值的厚度，则通过各锚固钉的长钉爪从外侧绑扎一道耐高温合金钢丝而对纤维棉层进行束缚；绑扎设定值为30～50mm。

所述防露点腐蚀涂料层的厚度为2mm～5mm。

实现本实用新型目的的另一种技术方案是：一种耐高温防腐隔热复合衬里结构件，包括金属壳体、轻质隔热衬里材料层、纤维棉层和锚固钉。所述耐高温防腐隔热复合衬里结构件还包括防露点腐蚀涂料层和耐高温纤维纸层；防露点腐蚀涂料层连为一体，呈胶粘性的可塑状，粘结固定在金属壳体的内壁以及各锚固钉的头部的外侧上；耐高温纤维纸层从外侧粘结固定在防露点腐蚀涂料层上；轻质隔热衬里材料层连为一体，从外侧粘结固化在耐高温纤维纸层上；纤维棉层连为一体，从外侧粘结固定在轻质隔热衬里材料层上。所述锚固钉基本呈U形，其两个钉爪一长一短分开设置，各锚固钉的短钉爪依次穿过防露点腐蚀涂料层和耐高温纤维纸层，其端部位于轻质隔热衬里材料层中；各锚固钉的长钉爪依次穿过防露点腐蚀涂料层、耐高温纤维纸层、轻质隔热衬里材料层和纤维棉层，且其端部从外侧露出纤维棉层。

所述耐高温防腐隔热复合衬里结构件还包括耐高温合金钢丝；纤维棉层的厚度大于等于绑扎设定值；纤维棉层每增加一个绑扎设定值的厚度，则通过各锚固钉的长钉爪从外侧绑扎一道耐高温合金钢丝而对纤维棉层进行束缚；绑扎设定值为30～50mm。

所述防露点腐蚀涂料层的厚度为2mm～5mm。

所述耐高温纤维纸层的厚度为2mm～3mm。

本实用新型具有的积极效果：（1）本实用新型采用专门结构将防露点腐蚀涂料、轻质隔热衬里材料和纤维棉组成复合衬里层，能够同时起到耐高温、防露点腐蚀、隔热的效果，确保复合衬里层能同热功设备的壳体结合成牢靠的整体，且对于热胀冷缩的应变性较好，能使石化热功设备在可靠、节约的前提下长期使用。（2）由于防露点腐蚀涂料层在通常情况下处于塑性状态，而轻质隔热衬里材料层处于无弹性的固化状态，当随着热功设备的温度高低金属壳体进行相应的热胀冷缩时，防露点腐蚀涂料层的与金属壳体相连接的一侧也随同金属壳体一同变化，防露点腐蚀涂料层的与轻质隔热衬里材料层相连接的一侧则随同轻质隔热衬里材料层一同变化，其效果一方面是确保金属壳体永远处于与露点酸性液体相互隔离的状态之中，另一方面是由于轻质隔热衬里材料层与金属壳体之间由防露点腐蚀涂料层进行隔离，从而避免了由于金属壳体与轻质隔热衬里材料层的热胀冷缩程度不一致而容易产生裂纹的问题。（3）由于轻质隔热衬里材料层的热胀系数远远小于金属壳体，所以，防露点腐蚀涂料层必须在其内部进行较大的调整才能适应这种变化，当本实用新型在防露点腐蚀涂料层与轻质隔热衬里材料层之间设置耐高温纤维纸层后，由于耐高温纤维纸层具有一定弹性，在热胀冷缩时可以使得防露点腐蚀涂料层的内部形变大大减少，从而使防露点腐蚀涂料层的稳定性大大增强而保持自身功能，又由于耐高温纤维纸层具有一定的吸附力，将轻质隔热衬里材料与水拌合所得到的浇注料可以直接涂抹在耐高温纤维纸上，不影响轻质隔热衬里材料的施工和与锚固钉、金属壳体之间的结合。同时，承担该耐高温纤维纸层的是一种高热阻的陶瓷纤维纸，它的存在也能起到良好的隔热保温作用。（4）本实用新型的纤维棉层所采用的纤维棉是一种轻质高热阻材料，其导热系数为0.01～0.15W/mK，根据温度高低可选择不同材质的纤维棉（如含锆陶瓷纤维棉、高铝纤维棉、晶体纤维棉、普通硅酸铝纤维棉等），它的耐高温性能和隔热性能目前是最佳，由于它的结构是纤维状，因此防渗性和耐冲刷性很低，这也是它的致命弱点，因此为了防止它的脱落，在喷涂纤维棉时，若厚度超过绑扎设定值，则每喷涂30～50mm厚时即需扎一道与锚固钉相连接的耐高温合金钢丝，以增强纤维与轻质隔热衬里材料层之间的结合力。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的复合衬里结构件的结构示意图。

图2为本实用新型的实施例2的复合衬里结构件的结构示意图。

图3为本实用新型的实施例3的复合衬里结构件的结构示意图。

上述附图中的附图标记如下：

金属壳体1，防露点腐蚀涂料层2，耐高温纤维纸层3，轻质隔热衬里材料层4，纤维棉层5，锚固钉6，耐高温合金钢丝7。

具体实施方式

本实用新型在进行方位的描述时，将位于金属壳体1内的靠近金属壳体1的内壁的方向称为内侧，将位于金属壳体1内的远离金属壳体1的内壁的方向称为外侧，也即将图1和图2的右侧作为外侧。

（实施例1）

见图1，本实施例的耐高温防腐隔热复合衬里结构件包括金属壳体1、锚固钉6、防露点腐蚀涂料层2、轻质隔热衬里材料层4以及纤维棉层5。

锚固钉6基本呈U形，其两个钉爪一长一短分开设置，各锚固钉6的头部焊接固定在金属壳体1内壁上。锚固钉6按照每平方米9～25只的方式均匀分布在金属壳体1上。锚固钉6主要起到支撑拉固轻质隔热衬里材料和纤维棉的作用。锚固钉6的材质是耐高温合金钢。

防露点腐蚀涂料层2呈胶粘性的可塑状，通过刮涂方式粘结在金属壳体1内壁上以及各锚固钉6的头部的外侧上，锚固钉6的两个钉爪穿过该防露点腐蚀涂料层2。

防露点腐蚀涂料层2的厚度为2mm～5mm。防露点腐蚀涂料层2的原料是江苏裕丰化工有限公司制造的商品代号为YF2005COAT的防露点腐蚀涂料。该涂料在-25～230℃之间能保持塑性，高温下不流淌，低温下不固结，是一种不燃的无毒无味有机合成材料。该涂料具有防止酸性气体腐蚀的功能，这样能够适应金属壳体热胀冷缩的需要，在金属壳体1热胀冷缩时，跟随金属壳体1相应变化，而不会产生涂层裂纹等缺陷，使酸性气体等腐蚀介质不能渗入到金属壳体1的钢材表面，确保金属壳体1永远处于与露点酸性液体相隔离的状态之中。

轻质隔热衬里材料层4厚度为30mm～300mm，粘结固定在防露点腐蚀涂料层2上，且各锚固钉6的长度较短的一个钉爪的端部位于轻质隔热衬里材料层4中，长度较长的一个钉爪穿过轻质隔热衬里材料层4。轻质隔热衬里材料层4主要通过锚固钉6被固定在金属壳体1上。

轻质隔热衬里材料层4采用的原料是江苏华耐衬里材料有限公司生产的QA-212系列粉粒状轻质隔热衬里材料，该粉粒状轻质隔热衬里材料由下述重量份的原料搅拌均匀制成：27重量份的粒径大小为5～20mm的陶粒、8重量份漂珠（粉煤灰中所含的空心能漂于水面的玻璃珠）、20重量份的矾土细粉、15重量份的电熔水泥、20重量份的煅烧后氧化铝含量为43wt%～45wt%的焦宝石、0.15重量份的添加剂三聚磷酸钠、10重量份的粉煤灰。该轻质隔热衬里材料是一种耐酸性无机材料，由该轻质隔热衬里材料制得的轻质隔热衬里材料层4具有容重轻、导热系数小、气容性好、耐高温、耐腐蚀、抗压抗折、强度高等特性。在整个复合衬里层中起到防腐、隔热和阻挡98%的酸性气体渗透的作用。

纤维棉层5厚度为25mm～300mm，粘结固定在轻质隔热衬里材料层4上，且各锚固钉6的长度较长的一个钉爪穿过纤维棉层5，且其端部从外侧露出纤维棉层5。该纤维棉层5采用的主要原料是耐高温纤维棉（本实施例采用含锆陶瓷纤维棉，由淄博双鹭进出口有限公司经销，其等级为1430℃含锆型，该含锆陶瓷纤维棉是通过电熔氧化铝、二氧化硅与氧化锆的混合料喷吹成纤生产或甩丝成纤生产而成）和粘结剂（江苏华耐衬里材料有限公司生产的HN-1型耐高温喷涂纤维专用粘结剂，该粘结剂的由下述重量份的原料搅拌均匀制成：15重量份的硅酸钾、15重量份的硅酸钠、1重量份的淀粉、1重量份的聚乙烯醇以及68重量份的水）。在其它实施例中，该纤维棉层5采用的耐高温纤维棉还可以根据需要采用普通硅酸铝纤维棉、高铝纤维棉、晶体纤维棉等。

在纤维棉层5的厚度大于等于绑扎设定值的情况下，在喷涂纤维棉5时，每喷涂30～50mm厚时即需扎一道与锚固钉6相连接的耐高温合金钢丝7而将增强纤维棉层5束缚在轻质隔热衬里材料层4上。当纤维棉层5的厚度小于绑扎设定值时，则不需要扎合金钢丝。所述的绑扎设定值为30～50mm，具体的数值可以根据所用衬里的高温热功设备的工作条件确定，例如，若是在涡流较强的设备中，绑扎设定值取30mm，在比较平和的高温热功设备中绑扎设定值取50mm等。

所述的耐高温合金钢丝7是材质为1Cr18Ni9Ti的合金钢丝。

制备上述耐高温防腐隔热复合衬里结构件的方法具有如下步骤：

①钢制金属壳体1在除锈后按所设定的位置将各个锚固钉6的头部焊接固定在金属壳体1的内壁上。

②通过刮涂方式将胶粘性的可塑状的防露点腐蚀涂料粘结固定在金属壳体1的内壁上以及各锚固钉6的外侧上，从而形成连为一体的粘结固定在金属壳体1的内壁上以及各锚固钉6的头部的外侧上的防露点腐蚀涂料层2。各锚固钉6的两个钉爪穿过该防露点腐蚀涂料层2。

③将粉粒状轻质隔热衬里材料与水按照100∶30的重量比放入拌和机中搅拌而制成浇注料，将浇注料通过涂抹方式粘结在防露点腐蚀涂料层2上而形成浇注料层，且使得各锚固钉6的长度较短的一个钉爪的端部位于浇注料层中，长度较长的一个钉爪穿过浇注料层。放置1～2天，浇注料层固化，从而形成粘结固化在防露点腐蚀涂料层2上的轻质隔热衬里材料层4，且轻质隔热衬里材料层4的重量通过各个锚固钉6传递到金属壳体1上。

④将市售的含锆陶瓷纤维棉和粘结剂（江苏华耐衬里材料有限公司生产的HN-1型耐高温喷涂纤维专用粘结剂）按照100份重的纤维棉和1.5份重的粘结剂的比例放入美国尤里斯公司制造的纤维喷涂设备中，再放入20份重的水，该设备开动后，耐高温纤维棉、粘结剂和水在其中被搅拌混合成混合物料，通过该设备的喷嘴将混合物料直接喷涂到轻质隔热衬里材料层4上而形成混合物料喷涂层。本实施例中，绑扎设定值为50mm，纤维棉层5的厚度要求为200mm。因而每喷涂50mm厚的混合物料后，就沿着各相邻的锚固钉6的较长的钉爪顺着从上至下以及从左到右的次序绑扎一道耐高温合金钢丝7而对已喷涂的混合物料进行束缚。如此依次进行喷涂和绑扎，直到纤维棉层5的厚度达到要求为止，此时所绑扎的耐高温合金钢丝7共有4道。然后放置，直至混合物料喷涂层中的水份挥发以及粘结剂固化而形成粘结固定在轻质隔热衬里材料层4上的纤维棉层5。

采用本实施例的热功设备在使用时，由于其衬里中的防露点腐蚀涂料层2，能在-15～200℃的环境下长期处于塑性状态，以适应金属壳体1在设备启闭时而热胀冷缩的需要，也即当金属壳体1在热胀冷缩时，一方面自身不会产生涂层裂纹等缺陷，从而确保金属壳体永远处于与露点酸性液体相互隔离的状态之中；另一方面防露点腐蚀涂料层2的与金属壳体1相粘结的部分随着金属壳体1的收缩和膨胀而变化，防露点腐蚀涂料层2的与轻质隔热衬里材料层4的相粘结的部位则跟随轻质隔热衬里材料层4进行变化，从而以自身的内外层部位的相应的变化解决了因为轻质隔热衬里材料层4在受热时与金属壳体1变化不一致所带来的产生裂纹的问题。再有就是采用一定厚度的轻质高热阻材料为主要成分的纤维棉层来进行隔热，该厚度的纤维棉层可以确保热功设备（包括窑炉）的炉膛的高温传递至防露点腐蚀涂料层2时，其温度低于200℃。本实用新型通过采用相应功能性材料的合理巧妙组合，能使热功设备（包括窑炉）在最可靠、最节约的前提下长期使用，采用“防露点腐蚀涂料+轻质隔热衬里材料+纤维棉”结合成的复合衬里，在锚固钉的锚固作用和合金钢丝的束缚下，使得包括金属壳体1在内的复合衬里结构件成为对于热胀冷缩的应变性较好的整体结构件，在彰显各种功能材料的优点之后，又弥补了各自的缺点。

（实施例2）

仍见图1，本实施例的其余部分与实施例相同，不同之处在于：纤维棉层5的厚度要求28mm，因此，本实施例没有实施例1步骤④中的绑扎耐高温合金钢丝7的操作，并且所进行的喷涂只需一次喷涂到厚度达到所要求的28mm即可。

（实施例3）

见图2，本实施例的其余部分与实施例1基本相同，不同之处仅在于：耐高温防腐隔热复合衬里结构件的防露点腐蚀涂料层2和轻质隔热衬里材料层4之间设有耐高温纤维纸层3，其厚度为2mm～3mm，耐高温纤维纸层3的原料采用的是山东鲁阳股份有限公司生产的陶瓷纤维纸。耐高温纤维纸层3的一面与防露点腐蚀涂料层2相粘结固定，另一面与轻质隔热衬里材料层4粘结固定，且各锚固钉6的钉爪穿过耐高温纤维纸层3。

与此相对应，制备上述耐高温防腐隔热复合衬里结构件的方法中，在步骤②与步骤③之间还有步骤②’：将厚度为2～3mm陶瓷纤维纸铺设在防露点腐蚀涂料层2上，在遇到有锚固钉6的部位时，则让各锚固钉6的两个钉爪穿过陶瓷纤维纸。步骤③中，将浇注料通过涂抹方式粘结在陶瓷纤维纸上，而不是将浇注料通过涂抹方式粘结在防露点腐蚀涂料层2上。放置1～2天后，轻质隔热衬里材料固化为轻质隔热衬里材料层4，且固化在陶瓷纤维纸上，使得陶瓷纤维纸也相应成为粘结固定在防露点腐蚀涂料层2与轻质隔热衬里材料层4之间的耐高温纤维纸层3，轻质隔热衬里材料层4的重量仍通过各个锚固钉6传递到金属壳体1上。

本实施例增加了耐高温纤维纸层3后，既能使有机防露点腐蚀涂料保持自身功能，又能不影响隔热衬里材料的施工和与锚固钉、壳体之间的结合。同时，由于耐高温纤维纸是一种高热阻材料，它的存在也能起到良好的隔热保温作用。还由于该耐高温纤维纸具有一定的弹性，所以能更好地适应轻质隔热衬里材料层4的热胀冷缩变化，以及适应防露点腐蚀涂料层2跟随金属壳体1的热胀冷缩变化，使得复合衬里结构件的对于热胀冷缩的应变性能更好。

Claims (7)

1.一种耐高温防腐隔热复合衬里结构件，包括金属壳体（1）、轻质隔热衬里材料层（4）、纤维棉层（5）和锚固钉（6），其特征在于：

还包括防露点腐蚀涂料层（2）；防露点腐蚀涂料层（2）连为一体，呈胶粘性的可塑状，粘结固定在金属壳体（1）的内壁以及各锚固钉（6）的头部的外侧上；轻质隔热衬里材料层（4）连为一体，从外侧粘结固化在防露点腐蚀涂料层（2）上；纤维棉层（5）连为一体，从外侧粘结固定在轻质隔热衬里材料层（4）上；

所述锚固钉（6）基本呈U形，其两个钉爪一长一短分开设置，各锚固钉（6）的短钉爪穿过防露点腐蚀涂料层（2），其端部位于轻质隔热衬里材料层（4）中；各锚固钉（6）的长钉爪依次穿过防露点腐蚀涂料层（2）、轻质隔热衬里材料层（4）和纤维棉层（5），且其端部从外侧露出纤维棉层（5）。

2.根据权利要求1所述的耐高温防腐隔热复合衬里结构件，其特征在于：还包括耐高温合金钢丝（7）；纤维棉层（5）的厚度大于等于绑扎设定值；纤维棉层（5）每增加一个绑扎设定值的厚度，则通过各锚固钉（6）的长钉爪从外侧绑扎一道耐高温合金钢丝（7）而对纤维棉层（5）进行束缚；绑扎设定值为30～50mm。

3.根据权利要求1所述的耐高温防腐隔热复合衬里结构件，其特征在于：所述防露点腐蚀涂料层（2）的厚度为2mm～5mm。

4.一种耐高温防腐隔热复合衬里结构件，包括金属壳体（1）、轻质隔热衬里材料层（4）、纤维棉层（5）和锚固钉（6），其特征在于：

还包括防露点腐蚀涂料层（2）和耐高温纤维纸层（3）；防露点腐蚀涂料层（2）连为一体，呈胶粘性的可塑状，粘结固定在金属壳体（1）的内壁以及各锚固钉（6）的头部的外侧上；耐高温纤维纸层（3）从外侧粘结固定在防露点腐蚀涂料层（2）上；轻质隔热衬里材料层（4）连为一体，从外侧粘结固化在耐高温纤维纸层（3）上；纤维棉层（5）连为一体，从外侧粘结固定在轻质隔热衬里材料层（4）上；

所述锚固钉（6）基本呈U形，其两个钉爪一长一短分开设置，各锚固钉（6）的短钉爪依次穿过防露点腐蚀涂料层（2）和耐高温纤维纸层（3），其端部位于轻质隔热衬里材料层（4）中；各锚固钉（6）的长钉爪依次穿过防露点腐蚀涂料层（2）、耐高温纤维纸层（3）、轻质隔热衬里材料层（4）和纤维棉层（5），且其端部从外侧露出纤维棉层（5）。

5.根据权利要求4所述的耐高温防腐隔热复合衬里结构件，其特征在于：还包括耐高温合金钢丝（7）；纤维棉层（5）的厚度大于等于绑扎设定值；纤维棉层（5）每增加一个绑扎设定值的厚度，则通过各锚固钉（6）的长钉爪从外侧绑扎一道耐高温合金钢丝（7）而对纤维棉层（5）进行束缚；绑扎设定值为30～50mm。

6.根据权利要求4所述的耐高温防腐隔热复合衬里结构件，其特征在于：所述防露点腐蚀涂料层（2）的厚度为2mm～5mm。

7.根据权利要求4所述的耐高温防腐隔热复合衬里结构件，其特征在于：所述耐高温纤维纸层（3）的厚度为2mm～3mm。

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