多功能耐火材料在工业锅炉中的应用

刘福生 孟祥光 李洪伟

【摘要】当前我国工业高速发展，对工业产品的需求量不断提升，这对各种工业设备的使用提出了更高的要求。工业锅炉在工业生产过程中，发挥着非常重要的作用，其对耐火材料的要求较高，如果耐火材料无法满足实际的使用要求，就容易导致各种问题的发生，因此有必要将先进的多功能耐火材料应用到工业锅炉当中。为此，笔者将对多功能耐火材料在工业锅炉当中的应用进行探讨，希望对促进我国工业事业的发展，可以起到有利的作用。

【关键词】多功能耐火材料;工业锅炉;应用

1、前言

耐火材料在锅炉实际使用过程中，发挥着非常重要的作用，一旦其出现了问题，就会对锅炉的实际使用效果造成非常大的影响。在传统的耐火材料使用过程中，往往会存在各种各样的问题，他们均会对锅炉使用效果形成负面作用。为了有效解决这些问题，可以将多功能混凝土复合材料及其预制品应用在锅炉中【1】。

2、在传统锅炉节能减排当中存在的问题

传统的工艺锅炉是由燃烧室、燃烧设备、通风设备、输送设备所组成的，其燃烧方式主要分为层燃烧方式、煤粉燃烧方式、煤气化燃烧方式、水煤浆燃烧方式、煤粉液排渣燃烧方式等几种。这些燃烧方式在实际使用中，都存在自己的短板，对环境的污染程度也相对较大，而在强调节能减排的今天，这个问题显得越来越突出，而有效提高能源利用率已经变得非常急迫，需要从源头控制好污染源的排放，达到节燃、降耗、减少污染的作用。

3、工业锅炉的节能措施

在当前工业锅炉实际的使用过程中，主要采用的节能方式来改进燃烧，以减少热损失、提高传热性能、提高对余热的利用率，同时对锅炉之间的负荷进行合理分配，做好锅炉的运行监控工作，便于相关人员及时掌握锅炉的实际运行情况，必要时还可以为锅炉安装自动调节设备，合理对锅炉附属件进行选择【2】。提升锅炉的燃烧效率是一种非常有效的节煤方法。当前社会的材料技术突飞猛进，各种先进的工艺材料逐渐被应用于各类现实场景，例如可以将“促燃板”直接应用到锅炉炉膛当中，提升炉膛的蓄热功能，降低锅炉的热辐射量，从而提升锅炉炉膛温度的作用，进一步提升炉膛的燃烧温度、炉窑的燃烧效率以及节能效果。

4、多功能耐火混凝土复合材料的节能应用

多功能耐火混凝土是最近几年才发展起来的材料，其采用了多种特殊的材料和工艺，并拥有多种技术专利，该材料经常被使用在炉膛的两侧，通过物理和化学作用来点燃煤，从而改变炉膛当中的动力场，进一步提升炉膛的预热性能，增加二次预热功能风配置，让燃料得到更加充分的燃烧（可以有效提升炉膛温度200度以上）。为锅炉前后拱配置这种耐火材料，可以进一步提前燃煤的点火线，提升燃料的燃烧效率，改变炉膛当中的火焰状态，对燃料的燃烧状态进行优化，最终实现节煤效果。应用该技术之后，可以进一步降低烟尘的排放量，让飞灰和炉渣的含碳量得到明显的降低。

该技术的实际应用是建立在锅炉学科与化学物质燃烧过程中烟气的特性的基础上的，其基本原理为蓄热、强化热辐射、让直燃方式变为紊流燃烧状态，进一步提升碳氢化物的燃烧反应速度，起到有效的节能目的，该材料的成分相对比较复杂，由多种稀土元素和化学配料组成，因此可以有效实现煤炭燃烧过程中所需的催化激化功能。

这种耐热复合材料在实际使用过程中，可以发挥出如下的功能。一、蓄热功能。其可以进一步提升锅炉炉墙的热辐射能力，从而升高炉膛的温度。这种多功能的耐火混凝土材料，还可以随着温度的不断提升，从而相应的提升锅炉的蓄热能力，让炉膛的温度达到100-200摄氏度。二、吸附功能。通过这种耐火材料的应用，可以让更多未燃尽的材料产生二次燃烧的效果。由于这种材料的表面吸附能力比较强，因此可以让颗粒物和可燃气体进一步附着在孔道之上，进而形成更多的小燃烧器。这一特性在侧墙横风作用下，可以进一步优化炉膛的动力风效果，促使流向方向形成旋流型场，让气流由直流变成紊流的状态，让更多新鲜空气通过孔道进入到炉膛当中，最终有效解决炉膛缺氧的问题，提升燃料的燃烧效果。同时，这一过程还会产生一定的促燃作用，降低了锅炉排气的烟尘度。三、进一步提升锅炉燃料燃烧过程中的燃烧因子。应用复合材料还可以起到激活燃烧因子的作用。在锅炉内部横风的作用下，可以在一次风主气流的下游产生旋涡运动，从而让大量的高温烟气可以直接携带飞灰进入到旋流区域之中，让未燃尽颗粒的停留时间进一步延长;同时还可以通过二次风的预热作用进一步提升其中氧的活性，将热氧的作用充分发挥出来，让燃料更进一步燃尽，提升燃料的强燃效果。四、进一步改变炉中的空气动力场。在炉膛中应用风辅砖可以直接让炉膛中的气流由直流变为紊流，从而延长可燃物在炉膛当中的停留时间。此外，在炉膛中应用风辅砖还可以在炉膛内形成一次来风，形成一个三面来风的效果，让前后拱材料产生辐射作用，进而在炉膛内部形成一个风幕，改变其动力场，让飞灰碳黑粒子在紊流的风幕中停留更长的时间，达到提升燃料燃尽程度、降低烟尘排放量的效果，形成良好的环保效应【3】。

可以改善炉内的热氧补充效果，让氧气和材料能够更进一步混合，提升燃烧区域的燃烧条件，降低脱硫量。在对锅炉实际的改造过程中，应该提高对锅炉两侧风热管的利用，在一次风中提取百分之五的风量，在对其进行充分预热之后，可以直接从两侧来补充氧气量，进而有效解决主燃区缺氧和风压难以调节等问题，提升炉膛的燃烧效果，让燃料得到更加充分的燃烧。在脱硫触煤的作用下，煤灰当中的氧化物结合能够更加容易的结合在一起，并形成钙化炉渣，进一步降低二氧化硫的排放量。

多功能耐火混凝土复合材料及其预制品技术在使用后所取得的效果。一、可以有效提升锅炉的热效率，能够提高锅炉的燃烧率百分之十以上，实现良好的节煤作用。二、由于燃料的燃烧率得到了提升，因此可以在同等燃料量的情况下，产生更多的热量，这有效降低锅炉运行的燃料使用量。三、炉渣的含碳量可以低于百分之十，起到节约资源、保护环境的作用。

在锅炉的日常维护过程中，一定要做好对燃烧器的检查，保证供气阀门灵活，并及时对锅炉进行排污处理，保证各管线不出现结垢的现象，尤其要做好对各个部件的保养工作，及时对锅炉的运行参数进行调整，让其在高效率区间进行运行，提高锅炉的运行效率，充分对燃烧热进行利用。相关人员还应该定期对锅炉的自动化控制系统进行检查，保证各种压力监测仪器、温度监测仪器正常运行，实时对锅炉的运行参数情况进行监测，必要时可以启动联锁机构，防止锅炉出现超压运行的现象，保证锅炉运行的安全性。

结语：

随着时代的不断发展，对锅炉耐火材料使用提出了更高的要求，针对当前锅炉耐火材料使用中出现的不足，应该引起足够的重视，认真分析问题发生的原因，将多功能耐火材料应用在锅炉实际使用过程中，提升锅炉对燃料的使用效率。

参考文献：

[1]陈效良.论链条炉排锅炉中耐火混凝土拱的设计与施工[J].工业锅炉.1986（02）：17-18.

[2]庞庆斌.工业锅炉耐火混凝土拱设计与施工探讨[J].中国科技信息.2005（16）：22-23.

[3]程国强.浅谈锅炉检修耐火混凝土施工的质量控制[J].民营科技2009（03）：37-38.

作者简介：

劉福生（1982-），男，汉族，山东淄博，本科，山东语言大学，助理工程师，研究方向：耐火材料。