KR100861575B1 - 화력발전소용 세라믹 접착제 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화력발전소용 세라믹 접착제에 관한 것으로서, Al2O3 60중량%, 규조토 10중량%, 점토 5.3중량%, SiC 2.3 6중량%, 벤토나이트 5.2 중량%, 형석 3.1중량%, 규회석 2.7중량%, 활석 2.5중량%, B2O3 2.7 중량%, ZnO 2.2중량%, Li2O 2중량%, ZrO2 2중량퍼센트의 성분비로 상호 혼합된 혼합물 100중량부에 대해 물 5 내지 10중량부를 투입하여 슬러리 형태로 형성된다. 이러한 화력발전소용 세라믹 접착제에 의하면, 경화 후의 1200℃ 이상의 고온에서도 열변형율이 작고, 열충격에 대한 저항성이 높으며, 균열이 억제되어 화력발전시설의 세라믹 접착에 사용될 수 있어 화력발전시설의 내구성을 향상시킬 수 있는 장점을 제공한다.
화력발전소, 세라믹 접착제

Description

화력발전소용 세라믹 접착제{ceramic bond for thermal power plant}
본 발명은 화력발전소용 세라믹 접착제에 관한 것으로서, 상세하게는 열충격에 대한 저항성과 균열을 억제시킬 수 있는 화력발전소용 세라믹 접착제에 관한 것이다.
석탄을 주원료로 이용하는 화력발전소는 미세하게 분말화된 석탄인 미분탄을 공기와 함께 공급하여 보일러에서 연소시키고, 보일러 내에 배관된 수관속의 물을 증기화시켜 터어빈을 회전시킴으로써 발전할 수 있도록 되어 있다. 또한, 석탄을 주원료로 이용하는 화력발전소는 경유, 중유 또는 가스가 기동시나 저부하 운전시에 보조 연료로 사용된다.
이러한 화력발전소는 통상적으로 석탄을 미세한 크기의 미분탄으로 분쇄하여 미분탄 주공급관을 통해 공급하는 석탄 분쇄기와, 미분탄 주공급관을 통해 공기를 공급하는 송풍기, 미분탄 주공급관을 통해 이송되는 미분탄과 공기의 혼합물을 공급받아 연소시키는 보일러, 보일러에서 생성된 배기가스로부터 회분(flyash)을 수집하는 전기집진기 및 전기집진기를 거친 배기가스로부터 황을 제거하는 탈황설비가 마련되어 있다.
한편, 미분탄을 보일러로 공급하기 위한 배관 중 보일러와 인접한 부분은 보일러의 화염에 의해 1000℃ 이상의 고온 상태가 되기 때문에 고온에서도 열화되지 않는 세라믹으로 내벽을 마감 처리한다. 또한, 배기가스로부터 황을 제거하는 탈황설비의 경우 배기가스에 함유된 황산화물에 의한 부식을 억제하기 위해 황산화물에 대해 부식이 억제되는 세라믹으로 내벽을 마감처리한다.
이러한 내벽 마감용으로 적용되는 세라믹의 조성은 적용되는 시설의 환경에 따라 요구되는 특성에 맞게 적절한 조성물로 조성되어야 하며, 세라믹을 배관 또는 설비의 내벽에 접합하기 위한 세라믹 접착제도 내열, 내식성을 갖는 소재로 조성되어야 한다.
본 발명은 상기와 같은 요구사항을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 고온에서도 접합 강도를 유지할 수 있고, 균열이 억제되는 화력발전소용 세라믹 접착제를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 화력발전소용 세라믹 접착제는 Al2O3 60중량%, 규조토 10중량%, 점토 5.3중량%, SiC 2.3중량%, 벤토나이트 5.2 중량%, 형석 3.1중량%, 규회석 2.7중량%, 활석 2.5중량%, B2O3 2.7 중량%, ZnO 2.2중량%, Li2O 2중량%, ZrO2 2중량퍼센트의 성분비로 상호 혼합된 혼합물 100중량부에 대해 물 5 내지 10중량부를 투입하여 슬러리 형태로 형성된다.
본 발명에 따른 화력발전소용 세라믹 접착제에 의하면, 경화 후의 고온에서도 열변형율이 작고, 열충격에 대한 저항성이 높으며, 균열이 억제되어 화력발전시설의 세라믹 접착에 사용될 수 있어 화력발전시설의 내구성을 향상시킬 수 있는 장점을 제공한다.
이하에서는 본 발명에 따른 화력발전소용 세라믹 접착제를 더욱 상세하게 설명한다.
화력발전설비의 보일러로 이어지는 미분탄 이송용 배관, 보일러의 배기가스가 이송 및 처리되는 배관 및 시설 상에 설치되는 세라믹을 접합하기 위해 사용되는 세라믹 접착제는 1200℃의 고온에서도 열적 변형이 없이 세라믹과 접합대상체 사이의 접합력을 유지할 수 있으면서 균열이 억제되는 조성물로 조성된다.
이러한 조건을 만족시키는 세라믹 접착제는 Al2O3, 규조토, 점토, SiC중량%, 벤토나이트, 형석, 규회석, 활석, B2O3, ZnO, Li2O, ZrO2 를 상호 혼합한 혼합물 100중량부에 대해 물 5 내지 10중량부를 투입하여 슬러리 형태로 형성된다.
여기서, 세라믹 접착제의 조성물 각각의 입자크기는 0.07mm 내지 0.4mm 정도로 적용한다.
세라믹 접착제를 이루는 성분 중 규조토는 성분 상호간의 결합을 유도하는 촉매작용을 하며, 점토는 접착강도를 증가시키며, 벤토나이트는 건조강도를 증가시키며, SiC는 열팽창을 억제시키고, 형석은 용제로서 작용하며, 규회석은 열충격에 대한 저항성을 증가시킨다. 또한, 활석은 윤활성을 증가시키며, 붕사(B2O3)는 접착강도를 증가시키며 균열을 억제시킨다. 또한, ZnO는 열충격에 대한 저항성을 증가시키고, 산화리듐(Li2O)은 균열을 억제시키고, 지르코니아(ZrO2)는 온도변화에 따를 용적변화를 억제시킨다.
이러한 세라믹 접착제의 혼합물 100중량부에 대한 성분 상호간의 성분비는 Al2O3 60중량%, 규조토 10중량%, 점토 5.3중량%, SiC 2.3중량%, 벤토나이트 5.2 중 량%, 형석 3.1중량%, 규회석 2.7중량%, 활석 2.5중량%, B2O3 2.7 중량%, ZnO 2.2중량%, Li2O 2중량%, ZrO2 2중량퍼센트로 혼합되는 것이 바람직하다.
여기서, 혼합물 100중량부 중 규조토의 성분비가 12중량%를 초과하게 되면 접착강도를 떨어뜨리고, 9중량% 미만이면 성분들 상호간의 결합융화가 저하되며 10중량%로 적용되는 것이 바람직하다.
또한, 점토의 성분비가 6중량%를 초과하게 되면 성분 상호간의 결합융화가 저하되며 5중량% 미만이면 접착강도를 떨어뜨리고 바람직한 비율은 5.3중량%로 적용한다.
벤토 나이트의 성분비가 6중량%를 초과하면 성분 상호간의 결합융화가 저하되며, 5중량%미만이면 건조강도가 저하되며 바람직한 비율은 5.2중량%로 적용한다.
형석은 4중량%를 초과하면 혼합물이 물러지고, 3중량% 미만이면 혼합물이 뻑뻑해져 건조 이후 균열을 야기시킬 수 있어, 적절한 점도를 유지하기 위해 3.1중량%로 적용한다.
규회석은 2.7중량%를 적용하고, 이를 3중량% 이상으로 적용하면 오히려 열에 의한 팽창 반응도가 민감해져 고온에서 균열을 야기시킬 수 있다. SiC도 2.3중량%로 적용하고, 3중량%를 초과하면 역시 열에 의한 반응도가 민감해져 고온에서 균열을 야기시킬 수 있다.
활석은 3중량%를 초과하게 되면 기공율이 높아져 강도가 떨어지고, 2중량% 미만이면 혼합물 상호간의 윤활성이 떨어진다.
ZnO는 과다하면 접착력이 저하되기 때문에 2.2중량%로 적용하는 것이 바람직하다. 또한, 지르코니아(ZrO2)도 과다하면 접착력을 떨어뜨리며 2중량%로 적용하는 것이 바람직하다.
세라믹 접착제는 상기 혼합물 100중량부에 대해 물 5 내지 10중량부를 투입하여 슬러리 형태로 형성된다.
슬러리 형태로 된 세라믹 접착제는 사용시 혼합물 100중량부에 대해 1 내지 3중량부의 경화제를 투입하면 상온에서 일정시간 예를 들면 24시간 정도 지나면 경화된다.
이러한 세라믹 접착제의 열적 특성은 알아보기 위해 상기 혼합물 100중량부에 물을 7중량부로 투입하고 교반하여 형성한 다음 경화제 2중량부를 투입하여 가로 및 세로 20cm의 세라믹 판에 가로 및 세로 10cm의 면적으로 두께 2cm가 되게 본 세라믹 접착제를 접착한 다음 24시간 경과 후 건조상태를 확인하고 나서 가열로 내에 투입하고 1200℃로 24시간 가열상태를 유지하고 난 후 가열로에서 꺼내 변형 상태를 확인한 결과 균열 및 팽창이 전혀 발생하지 않음을 확인하였다.

Claims (1)

  1. 화력발전소용 세라믹 접착제에 있어서,
    Al2O3 60중량%, 규조토 10중량%, 점토 5.3중량%, SiC 2.3중량%, 벤토나이트 5.2 중량%, 형석 3.1중량%, 규회석 2.7중량%, 활석 2.5중량%, B2O3 2.7 중량%, ZnO 2.2중량%, Li2O 2중량%, ZrO2 2중량퍼센트의 성분비로 상호 혼합된 혼합물 100중량부에 대해 물 5 내지 10중량부를 투입하여 슬러리 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 화력발전소용 세라믹 접착제.
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