多功能耐火材料在工業鍋爐中的應用

劉福生 孟祥光 李洪偉

【摘要】當前我國工業高速發展，對工業產品的需求量不斷提升，這對各種工業設備的使用提出了更高的要求。工業鍋爐在工業生產過程中，發揮著非常重要的作用，其對耐火材料的要求較高，如果耐火材料無法滿足實際的使用要求，就容易導致各種問題的發生，因此有必要將先進的多功能耐火材料應用到工業鍋爐當中。為此，筆者將對多功能耐火材料在工業鍋爐當中的應用進行探討，希望對促進我國工業事業的發展，可以起到有利的作用。

【關鍵詞】多功能耐火材料;工業鍋爐;應用

1、前言

耐火材料在鍋爐實際使用過程中，發揮著非常重要的作用，一旦其出現了問題，就會對鍋爐的實際使用效果造成非常大的影響。在傳統的耐火材料使用過程中，往往會存在各種各樣的問題，他們均會對鍋爐使用效果形成負面作用。為了有效解決這些問題，可以將多功能混凝土復合材料及其預制品應用在鍋爐中【1】。

2、在傳統鍋爐節能減排當中存在的問題

傳統的工藝鍋爐是由燃燒室、燃燒設備、通風設備、輸送設備所組成的，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。這些燃燒方式在實際使用中，都存在自己的短板，對環境的污染程度也相對較大，而在強調節能減排的今天，這個問題顯得越來越突出，而有效提高能源利用率已經變得非常急迫，需要從源頭控制好污染源的排放，達到節燃、降耗、減少污染的作用。

3、工業鍋爐的節能措施

在當前工業鍋爐實際的使用過程中，主要采用的節能方式來改進燃燒，以減少熱損失、提高傳熱性能、提高對余熱的利用率，同時對鍋爐之間的負荷進行合理分配，做好鍋爐的運行監控工作，便于相關人員及時掌握鍋爐的實際運行情況，必要時還可以為鍋爐安裝自動調節設備，合理對鍋爐附屬件進行選擇【2】。提升鍋爐的燃燒效率是一種非常有效的節煤方法。當前社會的材料技術突飛猛進，各種先進的工藝材料逐漸被應用于各類現實場景，例如可以將“促燃板”直接應用到鍋爐爐膛當中，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，進一步提升爐膛的燃燒溫度、爐窯的燃燒效率以及節能效果。

4、多功能耐火混凝土復合材料的節能應用

多功能耐火混凝土是最近幾年才發展起來的材料，其采用了多種特殊的材料和工藝，并擁有多種技術專利，該材料經常被使用在爐膛的兩側，通過物理和化學作用來點燃煤，從而改變爐膛當中的動力場，進一步提升爐膛的預熱性能，增加二次預熱功能風配置，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，可以進一步提前燃煤的點火線，提升燃料的燃燒效率，改變爐膛當中的火焰狀態，對燃料的燃燒狀態進行優化，最終實現節煤效果。應用該技術之后，可以進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。

該技術的實際應用是建立在鍋爐學科與化學物質燃燒過程中煙氣的特性的基礎上的，其基本原理為蓄熱、強化熱輻射、讓直燃方式變為紊流燃燒狀態，進一步提升碳氫化物的燃燒反應速度，起到有效的節能目的，該材料的成分相對比較復雜，由多種稀土元素和化學配料組成，因此可以有效實現煤炭燃燒過程中所需的催化激化功能。

這種耐熱復合材料在實際使用過程中，可以發揮出如下的功能。一、蓄熱功能。其可以進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，從而相應的提升鍋爐的蓄熱能力，讓爐膛的溫度達到100-200攝氏度。二、吸附功能。通過這種耐火材料的應用，可以讓更多未燃盡的材料產生二次燃燒的效果。由于這種材料的表面吸附能力比較強，因此可以讓顆粒物和可燃氣體進一步附著在孔道之上，進而形成更多的小燃燒器。這一特性在側墻橫風作用下，可以進一步優化爐膛的動力風效果，促使流向方向形成旋流型場，讓氣流由直流變成紊流的狀態，讓更多新鮮空氣通過孔道進入到爐膛當中，最終有效解決爐膛缺氧的問題，提升燃料的燃燒效果。同時，這一過程還會產生一定的促燃作用，降低了鍋爐排氣的煙塵度。三、進一步提升鍋爐燃料燃燒過程中的燃燒因子。應用復合材料還可以起到激活燃燒因子的作用。在鍋爐內部橫風的作用下，可以在一次風主氣流的下游產生旋渦運動，從而讓大量的高溫煙氣可以直接攜帶飛灰進入到旋流區域之中，讓未燃盡顆粒的停留時間進一步延長;同時還可以通過二次風的預熱作用進一步提升其中氧的活性，將熱氧的作用充分發揮出來，讓燃料更進一步燃盡，提升燃料的強燃效果。四、進一步改變爐中的空氣動力場。在爐膛中應用風輔磚可以直接讓爐膛中的氣流由直流變為紊流，從而延長可燃物在爐膛當中的停留時間。此外，在爐膛中應用風輔磚還可以在爐膛內形成一次來風，形成一個三面來風的效果，讓前后拱材料產生輻射作用，進而在爐膛內部形成一個風幕，改變其動力場，讓飛灰碳黑粒子在紊流的風幕中停留更長的時間，達到提升燃料燃盡程度、降低煙塵排放量的效果，形成良好的環保效應【3】。

可以改善爐內的熱氧補充效果，讓氧氣和材料能夠更進一步混合，提升燃燒區域的燃燒條件，降低脫硫量。在對鍋爐實際的改造過程中，應該提高對鍋爐兩側風熱管的利用，在一次風中提取百分之五的風量，在對其進行充分預熱之后，可以直接從兩側來補充氧氣量，進而有效解決主燃區缺氧和風壓難以調節等問題，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，煤灰當中的氧化物結合能夠更加容易的結合在一起，并形成鈣化爐渣，進一步降低二氧化硫的排放量。

多功能耐火混凝土復合材料及其預制品技術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，實現良好的節煤作用。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，產生更多的熱量，這有效降低鍋爐運行的燃料使用量。三、爐渣的含碳量可以低于百分之十，起到節約資源、保護環境的作用。

在鍋爐的日常維護過程中，一定要做好對燃燒器的檢查，保證供氣閥門靈活，并及時對鍋爐進行排污處理，保證各管線不出現結垢的現象，尤其要做好對各個部件的保養工作，及時對鍋爐的運行參數進行調整，讓其在高效率區間進行運行，提高鍋爐的運行效率，充分對燃燒熱進行利用。相關人員還應該定期對鍋爐的自動化控制系統進行檢查，保證各種壓力監測儀器、溫度監測儀器正常運行，實時對鍋爐的運行參數情況進行監測，必要時可以啟動聯鎖機構，防止鍋爐出現超壓運行的現象，保證鍋爐運行的安全性。

結語：

隨著時代的不斷發展，對鍋爐耐火材料使用提出了更高的要求，針對當前鍋爐耐火材料使用中出現的不足，應該引起足夠的重視，認真分析問題發生的原因，將多功能耐火材料應用在鍋爐實際使用過程中，提升鍋爐對燃料的使用效率。

參考文獻：

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

[2]龐慶斌.工業鍋爐耐火混凝土拱設計與施工探討[J].中國科技信息.2005（16）：22-23.

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

作者簡介：

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