涂料技术
研究火电厂隔热抗磨防高温涂料与制备
3.2.1氧化铝空心球
氧化铝空心球是一种新型的高温隔热材料,它是用工业(或化学级)氧化铝在电炉中熔炼吹制而成的,主晶相为a-Al2O3,密度约0.9g/cm3,使用温度高达1800℃,500℃时的导热系数约0.7W/m·K,通常用在高温轻质耐火浇注料中做高温隔热骨架料,也可做成氧化铝空心球砖等定形产品。在无机耐磨材料中,a-Al2O3是一种耐磨效果较好,使用普遍且较易购得的高温材料,化学性能稳定,硬度高,弹性模量高,但经高温吹制的氧化铝空心球也存在一些缺点,如晶粒之间结合不是很紧密,有裂纹和孔隙,耐压强度的离散性大以及有一定的破损率等,因此,在本项目当中将氧化铝空心球当骨架材料,兼具隔热和耐磨功效。此外,也可使用氧化锆空心球,其长期使用温度可达到2200℃,导热系数约为氧化铝空心球的50%,但其密度较大,约为2.8g/cm3,且售价也是氧化铝空心球的3~4倍。
 
氧化铝空心球是一种新型的高温隔热材料,它是用工业(或化学级)氧化铝在电炉中熔炼吹制而成的,主晶相为a-Al2O3,密度约0.9g/cm3,使用温度高达1800℃,500℃时的导热系数约0.7W/m·K,通常用在高温轻质耐火浇注料中做高温隔热骨架料,也可做成氧化铝空心球砖等定形产品。在无机耐磨材料中,a-Al2O3是一种耐磨效果较好,使用普遍且较易购得的高温材料,化学性能稳定,硬度高,弹性模量高,但经高温吹制的氧化铝空心球也存在一些缺点,如晶粒之间结合不是很紧密,有裂纹和孔隙,耐压强度的离散性大以及有一定的破损率等,因此,在本项目当中将氧化铝空心球当骨架材料,兼具隔热和耐磨功效。此外,也可使用氧化锆空心球,其长期使用温度可达到2200℃,导热系数约为氧化铝空心球的50%,但其密度较大,约为2.8g/cm3,且售价也是氧化铝空心球的3~4倍。

图6 多空二氧化硅粉含量对隔热性能的影响
3.2.2多孔二氧化硅粉
多孔二氧化硅是一种新型绝热材料,它除了具有普通二氧化硅的熔点高、硬度大、耐磨性能强、高温化学性能较稳定等特点外,还具有以下特点:①优越的隔热性能,500℃时热导率仅为0.025W/m·K左右;②较低的表观密度,约为0.35g/cm3;③较高的比表面积,约为400m2/g。多孔二氧化硅在此作为主隔热填料,同时还兼具耐磨和耐高温腐蚀作用。从图6可以看出,当多孔二氧化硅的含量超过填料总量的50%时,隔热效果逐渐趋于平缓,此时,填料的分散性等方面的矛盾还会凸显出来,因此,将多孔二氧化硅含量控制在50%以内为宜。膨胀珍珠岩也有与多孔二氧化硅相类似的结构,但膨胀珍珠岩无论在表观密度、硬度还是高温导热性能等方面都不及多孔二氧化硅,只能用在对材料要求不高的部位。
3.2.3海泡石粉
海泡石是水化的凝胶态硅酸镁,为针状结构和高表面的黏土矿物,使用温度达1500~1700℃,除具有质轻隔热、抗高温腐蚀、收缩率低、热稳定性好等优点外,还能提高涂料的流变性能,更为重要的是:在涂料中,有着无数大束针状颗粒构成的海泡石粉通过搅拌而分散,并形成一个随机的相互啮合的网络填充在固体颗粒之间,使得涂膜有着较高的致密度和耐磨性。比起单用一种针状无机材料粉末或无机纤维材料而言,将海泡石和其它纤维材料共同使用,更能发挥海泡石和其它纤维材料的优点,但海泡石粉用量太多时会影响填料的分散性。
3.3涂层厚度的确定
毫无疑问,涂层越厚,隔热性能越好,但涂层越厚,其表面积也越大,散热的趋势也越大,所以涂层厚到一定程度,隔热的效果就明显趋缓了,见图7。
 
多孔二氧化硅是一种新型绝热材料,它除了具有普通二氧化硅的熔点高、硬度大、耐磨性能强、高温化学性能较稳定等特点外,还具有以下特点:①优越的隔热性能,500℃时热导率仅为0.025W/m·K左右;②较低的表观密度,约为0.35g/cm3;③较高的比表面积,约为400m2/g。多孔二氧化硅在此作为主隔热填料,同时还兼具耐磨和耐高温腐蚀作用。从图6可以看出,当多孔二氧化硅的含量超过填料总量的50%时,隔热效果逐渐趋于平缓,此时,填料的分散性等方面的矛盾还会凸显出来,因此,将多孔二氧化硅含量控制在50%以内为宜。膨胀珍珠岩也有与多孔二氧化硅相类似的结构,但膨胀珍珠岩无论在表观密度、硬度还是高温导热性能等方面都不及多孔二氧化硅,只能用在对材料要求不高的部位。
3.2.3海泡石粉
海泡石是水化的凝胶态硅酸镁,为针状结构和高表面的黏土矿物,使用温度达1500~1700℃,除具有质轻隔热、抗高温腐蚀、收缩率低、热稳定性好等优点外,还能提高涂料的流变性能,更为重要的是:在涂料中,有着无数大束针状颗粒构成的海泡石粉通过搅拌而分散,并形成一个随机的相互啮合的网络填充在固体颗粒之间,使得涂膜有着较高的致密度和耐磨性。比起单用一种针状无机材料粉末或无机纤维材料而言,将海泡石和其它纤维材料共同使用,更能发挥海泡石和其它纤维材料的优点,但海泡石粉用量太多时会影响填料的分散性。
3.3涂层厚度的确定
毫无疑问,涂层越厚,隔热性能越好,但涂层越厚,其表面积也越大,散热的趋势也越大,所以涂层厚到一定程度,隔热的效果就明显趋缓了,见图7。

图7 图层厚度对隔热性能的影响
从图7可见,涂层厚度小于2mm时其隔热性能基本处于线性状态,当涂层厚度接近3mm时,其隔热性能才趋缓。为便于控制,可将涂层厚度选择在线性区,这样,在下一个冷修时期,就可考虑)再复涂加厚还是铲去一部分。
4结语
⑴在火电厂锅炉“四管”上适当涂覆耐高温抗磨隔热涂料能减少或消除由于管道过热而引起的爆管事故;降低或消减温水的用量,提高锅炉的运行效率。⑵水玻璃只有改性才能提高其—Si—O—Si—链的网状结构,增强涂膜的抗磨能力,降低干燥开裂倾向,还能降低涂膜的表面能,有效防止结焦或挂渣。⑶以氧化铝空心球做骨架,以多孔二氧化硅做主填料,钛白粉做热反射材料,将海泡石粉填充在颗粒之间,这样可使得涂料干后既致密耐磨,又有很强的高温隔热性能。⑷本涂料宜分多次涂覆,第一次冷修期根据炉况将涂膜厚度控制在1~2mm为宜。
 
        4结语
⑴在火电厂锅炉“四管”上适当涂覆耐高温抗磨隔热涂料能减少或消除由于管道过热而引起的爆管事故;降低或消减温水的用量,提高锅炉的运行效率。⑵水玻璃只有改性才能提高其—Si—O—Si—链的网状结构,增强涂膜的抗磨能力,降低干燥开裂倾向,还能降低涂膜的表面能,有效防止结焦或挂渣。⑶以氧化铝空心球做骨架,以多孔二氧化硅做主填料,钛白粉做热反射材料,将海泡石粉填充在颗粒之间,这样可使得涂料干后既致密耐磨,又有很强的高温隔热性能。⑷本涂料宜分多次涂覆,第一次冷修期根据炉况将涂膜厚度控制在1~2mm为宜。
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