多功能耐火材料在工業(yè)鍋爐中的應(yīng)用

劉福生 孟祥光 李洪偉

【摘要】當(dāng)前我國(guó)工業(yè)高速發(fā)展，對(duì)工業(yè)產(chǎn)品的需求量不斷提升，這對(duì)各種工業(yè)設(shè)備的使用提出了更高的要求。工業(yè)鍋爐在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)揮著非常重要的作用，其對(duì)耐火材料的要求較高，如果耐火材料無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際的使用要求，就容易導(dǎo)致各種問(wèn)題的發(fā)生，因此有必要將先進(jìn)的多功能耐火材料應(yīng)用到工業(yè)鍋爐當(dāng)中。為此，筆者將對(duì)多功能耐火材料在工業(yè)鍋爐當(dāng)中的應(yīng)用進(jìn)行探討，希望對(duì)促進(jìn)我國(guó)工業(yè)事業(yè)的發(fā)展，可以起到有利的作用。

【關(guān)鍵詞】多功能耐火材料;工業(yè)鍋爐;應(yīng)用

1、前言

耐火材料在鍋爐實(shí)際使用過(guò)程中，發(fā)揮著非常重要的作用，一旦其出現(xiàn)了問(wèn)題，就會(huì)對(duì)鍋爐的實(shí)際使用效果造成非常大的影響。在傳統(tǒng)的耐火材料使用過(guò)程中，往往會(huì)存在各種各樣的問(wèn)題，他們均會(huì)對(duì)鍋爐使用效果形成負(fù)面作用。為了有效解決這些問(wèn)題，可以將多功能混凝土復(fù)合材料及其預(yù)制品應(yīng)用在鍋爐中【1】。

2、在傳統(tǒng)鍋爐節(jié)能減排當(dāng)中存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)的工藝鍋爐是由燃燒室、燃燒設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備、輸送設(shè)備所組成的，其燃燒方式主要分為層燃燒方式、煤粉燃燒方式、煤氣化燃燒方式、水煤漿燃燒方式、煤粉液排渣燃燒方式等幾種。這些燃燒方式在實(shí)際使用中，都存在自己的短板，對(duì)環(huán)境的污染程度也相對(duì)較大，而在強(qiáng)調(diào)節(jié)能減排的今天，這個(gè)問(wèn)題顯得越來(lái)越突出，而有效提高能源利用率已經(jīng)變得非常急迫，需要從源頭控制好污染源的排放，達(dá)到節(jié)燃、降耗、減少污染的作用。

3、工業(yè)鍋爐的節(jié)能措施

在當(dāng)前工業(yè)鍋爐實(shí)際的使用過(guò)程中，主要采用的節(jié)能方式來(lái)改進(jìn)燃燒，以減少熱損失、提高傳熱性能、提高對(duì)余熱的利用率，同時(shí)對(duì)鍋爐之間的負(fù)荷進(jìn)行合理分配，做好鍋爐的運(yùn)行監(jiān)控工作，便于相關(guān)人員及時(shí)掌握鍋爐的實(shí)際運(yùn)行情況，必要時(shí)還可以為鍋爐安裝自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備，合理對(duì)鍋爐附屬件進(jìn)行選擇【2】。提升鍋爐的燃燒效率是一種非常有效的節(jié)煤方法。當(dāng)前社會(huì)的材料技術(shù)突飛猛進(jìn)，各種先進(jìn)的工藝材料逐漸被應(yīng)用于各類(lèi)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，例如可以將“促燃板”直接應(yīng)用到鍋爐爐膛當(dāng)中，提升爐膛的蓄熱功能，降低鍋爐的熱輻射量，從而提升鍋爐爐膛溫度的作用，進(jìn)一步提升爐膛的燃燒溫度、爐窯的燃燒效率以及節(jié)能效果。

4、多功能耐火混凝土復(fù)合材料的節(jié)能應(yīng)用

多功能耐火混凝土是最近幾年才發(fā)展起來(lái)的材料，其采用了多種特殊的材料和工藝，并擁有多種技術(shù)專(zhuān)利，該材料經(jīng)常被使用在爐膛的兩側(cè)，通過(guò)物理和化學(xué)作用來(lái)點(diǎn)燃煤，從而改變爐膛當(dāng)中的動(dòng)力場(chǎng)，進(jìn)一步提升爐膛的預(yù)熱性能，增加二次預(yù)熱功能風(fēng)配置，讓燃料得到更加充分的燃燒（可以有效提升爐膛溫度200度以上）。為鍋爐前后拱配置這種耐火材料，可以進(jìn)一步提前燃煤的點(diǎn)火線(xiàn)，提升燃料的燃燒效率，改變爐膛當(dāng)中的火焰狀態(tài)，對(duì)燃料的燃燒狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)煤效果。應(yīng)用該技術(shù)之后，可以進(jìn)一步降低煙塵的排放量，讓飛灰和爐渣的含碳量得到明顯的降低。

該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用是建立在鍋爐學(xué)科與化學(xué)物質(zhì)燃燒過(guò)程中煙氣的特性的基礎(chǔ)上的，其基本原理為蓄熱、強(qiáng)化熱輻射、讓直燃方式變?yōu)槲闪魅紵隣顟B(tài)，進(jìn)一步提升碳?xì)浠锏娜紵磻?yīng)速度，起到有效的節(jié)能目的，該材料的成分相對(duì)比較復(fù)雜，由多種稀土元素和化學(xué)配料組成，因此可以有效實(shí)現(xiàn)煤炭燃燒過(guò)程中所需的催化激化功能。

這種耐熱復(fù)合材料在實(shí)際使用過(guò)程中，可以發(fā)揮出如下的功能。一、蓄熱功能。其可以進(jìn)一步提升鍋爐爐墻的熱輻射能力，從而升高爐膛的溫度。這種多功能的耐火混凝土材料，還可以隨著溫度的不斷提升，從而相應(yīng)的提升鍋爐的蓄熱能力，讓爐膛的溫度達(dá)到100-200攝氏度。二、吸附功能。通過(guò)這種耐火材料的應(yīng)用，可以讓更多未燃盡的材料產(chǎn)生二次燃燒的效果。由于這種材料的表面吸附能力比較強(qiáng)，因此可以讓顆粒物和可燃?xì)怏w進(jìn)一步附著在孔道之上，進(jìn)而形成更多的小燃燒器。這一特性在側(cè)墻橫風(fēng)作用下，可以進(jìn)一步優(yōu)化爐膛的動(dòng)力風(fēng)效果，促使流向方向形成旋流型場(chǎng)，讓氣流由直流變成紊流的狀態(tài)，讓更多新鮮空氣通過(guò)孔道進(jìn)入到爐膛當(dāng)中，最終有效解決爐膛缺氧的問(wèn)題，提升燃料的燃燒效果。同時(shí)，這一過(guò)程還會(huì)產(chǎn)生一定的促燃作用，降低了鍋爐排氣的煙塵度。三、進(jìn)一步提升鍋爐燃料燃燒過(guò)程中的燃燒因子。應(yīng)用復(fù)合材料還可以起到激活燃燒因子的作用。在鍋爐內(nèi)部橫風(fēng)的作用下，可以在一次風(fēng)主氣流的下游產(chǎn)生旋渦運(yùn)動(dòng)，從而讓大量的高溫?zé)煔饪梢灾苯訑y帶飛灰進(jìn)入到旋流區(qū)域之中，讓未燃盡顆粒的停留時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng);同時(shí)還可以通過(guò)二次風(fēng)的預(yù)熱作用進(jìn)一步提升其中氧的活性，將熱氧的作用充分發(fā)揮出來(lái)，讓燃料更進(jìn)一步燃盡，提升燃料的強(qiáng)燃效果。四、進(jìn)一步改變爐中的空氣動(dòng)力場(chǎng)。在爐膛中應(yīng)用風(fēng)輔磚可以直接讓爐膛中的氣流由直流變?yōu)槲闪?，從而延長(zhǎng)可燃物在爐膛當(dāng)中的停留時(shí)間。此外，在爐膛中應(yīng)用風(fēng)輔磚還可以在爐膛內(nèi)形成一次來(lái)風(fēng)，形成一個(gè)三面來(lái)風(fēng)的效果，讓前后拱材料產(chǎn)生輻射作用，進(jìn)而在爐膛內(nèi)部形成一個(gè)風(fēng)幕，改變其動(dòng)力場(chǎng)，讓飛灰碳黑粒子在紊流的風(fēng)幕中停留更長(zhǎng)的時(shí)間，達(dá)到提升燃料燃盡程度、降低煙塵排放量的效果，形成良好的環(huán)保效應(yīng)【3】。

可以改善爐內(nèi)的熱氧補(bǔ)充效果，讓氧氣和材料能夠更進(jìn)一步混合，提升燃燒區(qū)域的燃燒條件，降低脫硫量。在對(duì)鍋爐實(shí)際的改造過(guò)程中，應(yīng)該提高對(duì)鍋爐兩側(cè)風(fēng)熱管的利用，在一次風(fēng)中提取百分之五的風(fēng)量，在對(duì)其進(jìn)行充分預(yù)熱之后，可以直接從兩側(cè)來(lái)補(bǔ)充氧氣量，進(jìn)而有效解決主燃區(qū)缺氧和風(fēng)壓難以調(diào)節(jié)等問(wèn)題，提升爐膛的燃燒效果，讓燃料得到更加充分的燃燒。在脫硫觸煤的作用下，煤灰當(dāng)中的氧化物結(jié)合能夠更加容易的結(jié)合在一起，并形成鈣化爐渣，進(jìn)一步降低二氧化硫的排放量。

多功能耐火混凝土復(fù)合材料及其預(yù)制品技術(shù)在使用后所取得的效果。一、可以有效提升鍋爐的熱效率，能夠提高鍋爐的燃燒率百分之十以上，實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)煤作用。二、由于燃料的燃燒率得到了提升，因此可以在同等燃料量的情況下，產(chǎn)生更多的熱量，這有效降低鍋爐運(yùn)行的燃料使用量。三、爐渣的含碳量可以低于百分之十，起到節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的作用。

在鍋爐的日常維護(hù)過(guò)程中，一定要做好對(duì)燃燒器的檢查，保證供氣閥門(mén)靈活，并及時(shí)對(duì)鍋爐進(jìn)行排污處理，保證各管線(xiàn)不出現(xiàn)結(jié)垢的現(xiàn)象，尤其要做好對(duì)各個(gè)部件的保養(yǎng)工作，及時(shí)對(duì)鍋爐的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，讓其在高效率區(qū)間進(jìn)行運(yùn)行，提高鍋爐的運(yùn)行效率，充分對(duì)燃燒熱進(jìn)行利用。相關(guān)人員還應(yīng)該定期對(duì)鍋爐的自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行檢查，保證各種壓力監(jiān)測(cè)儀器、溫度監(jiān)測(cè)儀器正常運(yùn)行，實(shí)時(shí)對(duì)鍋爐的運(yùn)行參數(shù)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，必要時(shí)可以啟動(dòng)聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，防止鍋爐出現(xiàn)超壓運(yùn)行的現(xiàn)象，保證鍋爐運(yùn)行的安全性。

結(jié)語(yǔ)：

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，對(duì)鍋爐耐火材料使用提出了更高的要求，針對(duì)當(dāng)前鍋爐耐火材料使用中出現(xiàn)的不足，應(yīng)該引起足夠的重視，認(rèn)真分析問(wèn)題發(fā)生的原因，將多功能耐火材料應(yīng)用在鍋爐實(shí)際使用過(guò)程中，提升鍋爐對(duì)燃料的使用效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳效良.論鏈條爐排鍋爐中耐火混凝土拱的設(shè)計(jì)與施工[J].工業(yè)鍋爐.1986（02）：17-18.

[2]龐慶斌.工業(yè)鍋爐耐火混凝土拱設(shè)計(jì)與施工探討[J].中國(guó)科技信息.2005（16）：22-23.

[3]程國(guó)強(qiáng).淺談鍋爐檢修耐火混凝土施工的質(zhì)量控制[J].民營(yíng)科技2009（03）：37-38.

作者簡(jiǎn)介：

劉福生（1982-），男，漢族，山東淄博，本科，山東語(yǔ)言大學(xué)，助理工程師，研究方向：耐火材料。