航天爐采用水冷壁敷有耐火材料結(jié)渣層技術(shù),這種技術(shù)在高溫熱工設(shè)備上被廣泛應用,比較典型的,如煉鐵高爐爐身下部,電廠鍋爐,煉鋼電弧爐,一些有色冶煉爐等,這些設(shè)備使用溫度高,水冷壁使用條件苛刻,但效果都很好,可以說水冷壁技術(shù)在高溫熱工設(shè)備上應用十分成熟,航天爐選擇水冷壁敷以耐火材料技術(shù)是比較合適的。
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據(jù)了解,在我國包括航天爐在內(nèi)的粉煤加壓氣化爐的水冷壁上,在水夾套內(nèi)側(cè)焊有直徑10 mm的抑釘(也有稱渣釘、錨固釘、銷釘?shù)龋捎猛磕ê蛽v打的方式使不定形耐火材料與水冷壁夾套內(nèi)壁緊密貼合。搗打?qū)涌偤穸纫话阍?0-30 mm,采用熱導率大的耐火材料,熔渣黏附到耐火層后溫度降低,渣的黏度增大,熔渣逐漸凝固,渣層厚度在氣化爐內(nèi)達到動態(tài)平衡,“以渣抗渣”。
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我國粉煤加壓氣化爐用的主要耐火材料, 施工一般用SiC-AIQ,搗打料;70%~85% (w)SiC的S C-AIA-CrA搗打料也在多家公司的氣化爐上取得了良好的應用效果。而局部維修和維護時,成型后容易產(chǎn)生裂紋,而且氣孔率較大, 密度不夠均勻,施工勞動強度又較大,建議采用SiC澆注料。
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根據(jù)在電廠鍋爐水冷壁的施工效果,認為施工體薄時( 薄處60 mm ),無法插入振動棒, 好采用噴涂施工。航天爐施工體厚度只有 20~30 mm,更不易采用澆注料。
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特別是SiC澆注料,因為爐內(nèi)還原氣體H,與耐火材料中SiO2發(fā)生反應,生成氣態(tài)SiO2從耐火材料中逸出,導致耐火材料成型體破壞。對于SiC- AIQ-CrQ系搗打料,是含有Cr0的SiC- AIQ系耐火材料,使用性能好,因為 Cr:Q,是傳統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)耐火原材料。可是,由于氧化銘質(zhì)耐火材料在生產(chǎn)和使用過程中容易產(chǎn)生有毒的六價銘離子,污染環(huán)境,對人體有害。
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因此,在我國對含有氧化銘的耐火材料都在尋找替代產(chǎn)品。其實,以SiC為主的SiC-AL,O3系耐火材料在氣化爐水冷壁上也得到很好的使用效果,由于爐內(nèi)C。和的還原氣氛,所以 SiC質(zhì)不定形耐火材料?SiC材料具有極好的耐磨及高溫性能,高溫下強度高、熱膨脹系數(shù)小,熱導率高、 抗熱沖擊性強、抗熱震性好、耐酸性氧化物侵蝕等優(yōu)點。
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但是SiC表面光滑,而且吸水率低,粘結(jié)性差,用作氣化爐水冷壁需與其他耐火原料配合才能使用,SiC與AIQ結(jié)合的耐火材料比較普遍。要盡量減少,甚至不宜有Si。和FeQ,存在。因為合成氣中含有大量H,會通過耐火材料裂縫和氣孔滲入其中,并與Si。,發(fā)生反應,破壞耐火材料的組織結(jié)構(gòu),使強度降低,加速耐火材料的損毀。
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另外,在強還原氣氛中,耐火材料中 FeQ,易還原成Fe析出,造成耐火材料涂層破壞。