耐热合金钢切屑增强的垃圾电站锅炉浇筑料及其制备方法与流程

本发明属于热力管道防护，涉及一种耐热合金钢切屑增强的垃圾电站锅炉浇筑料及其制备方法。

背景技术：

1、水冷壁是垃圾焚烧余热锅炉的主要受热部分，是由管子和鳍片焊成的气密式结构，见图1。其作用是吸收炉膛中高温烟气的辐射热量，其中超过50％的热量由水冷壁吸收后加热管内水的温度，持续产生蒸汽推动汽轮机叶片旋转进行发电；同时降低锅炉炉墙温度，延长锅炉寿命。

2、传统余热锅炉在水冷壁最高温处一般都设置浇注料以保护水冷壁，主要位于余热锅炉第一烟道中下部分并紧贴水冷壁，一方面为遮挡水冷壁免受垃圾焚烧过程中高温烟气(约1000℃)的直接烘烤，并防护垃圾焚烧过程中产生的氯化物气体对金属水冷壁受热面的强烈腐蚀，延长水冷壁管排的使用寿命，另一方面尽量使炉膛内的热不要散发出去，以保证垃圾燃烧稳定。所谓浇注料是由耐火骨料、粉料和结合剂组成的一种耐高温混凝土。加水搅拌后，既可预先制作成具有规定形状尺寸的砖块，如图2所示浇注料墙总厚度约为120-250mm，包括耐火砖、保温砖、覆盖层三部分组成；也可沿水冷壁外壁销钉处现场浇筑，销钉的作用主要为固定浇注料，使浇注料不易从水冷壁管壁表面滑脱(见图3)，绝大多数浇注料都是现场浇筑如图4所示。

3、目前浇注料使用中存在一个令人头疼的问题，就是在长期高温烘烤(>800℃)的条件下浇注料逐渐变脆，一般使用1-2年就会发生开裂，并逐渐产生局部脱落，多数2-3年就开始大面积补填浇注料乃至更换。其服役期的维护保养费用，非常可观。曾有人尝试过采用耐高温纤维如碳纤维、陶瓷纤维以及钢纤维等掺入浇注料，以增加浇注料的高温韧性，虽然增韧效果明显，但由于这些纤维的成本较高，难以大批量使用。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对上述情况，提供一种耐热合金钢切屑增强的垃圾电站锅炉浇筑料，该垃圾电站锅炉浇筑料成本较低，且服役寿命比传统浇注料提高40％以上。

2、为此，本发明第一方面提供了一种耐热合金钢切屑增强的垃圾电站锅炉浇筑料，其含有耐热合金钢纤维和普通浇筑料。

3、根据本发明的一些实施方式，所述垃圾电站锅炉浇筑料为耐热合金钢纤维与普通浇筑料原料的混合料施工后形成的浇筑料体。

4、在本发明的一些实施例中，所述耐热合金钢纤维与普通浇筑料原料的混合料中，所述耐热合金钢纤维的添加量≥体积率的0.35％。

5、在本发明的一些实施例中，所述耐热合金钢纤维由耐热合金钢切屑经清洗、拉直与切割加工制成；优选地，所述耐热合金钢纤维的宽度<0.8mm，长度为25-30mm。

6、根据本发明的一些实施方式，所述垃圾电站锅炉浇筑料由耐热合金钢纤维与普通浇筑料原料的混合料施工后形成的浇筑料体外包覆普通浇筑料层构成。

7、在本发明的一些实施例中，所述普通浇筑料层由普通浇筑料原料施工形成；优选地，所述普通浇筑料层的厚度为1-2mm。

8、本发明第二方面提供了一种耐热合金钢切屑增强的垃圾电站锅炉浇筑料的制备方法，其包括：

9、步骤a，将耐热合金钢纤维添加到浇筑料中，搅拌混合均匀，获得耐热合金钢纤维与普通浇筑料原料的混合料；

10、步骤b，按照制备垃圾焚烧锅炉普通浇注料的方法对耐热合金钢纤维与普通浇筑料原料的混合料进行施工，获得浇筑料体。

11、优选地，所述耐热合金钢纤维与普通浇筑料原料的混合料中，所述耐热合金钢纤维的添加量≥体积率的0.35％。

12、根据本发明方法，耐热合金钢纤维的制备方法包括：

13、步骤s1，从耐热合金钢切屑中挑选出相对较为规整的耐热合金钢精车切屑，并回收；

14、步骤s2，采用强力去油污清洗剂浸泡耐热合金钢精车切屑，再用高压水冲洗，获得清洁后耐热合金钢精车切屑；

15、步骤s3，将清洁后耐热合金钢精车切屑拉直后，再按照耐热合金钢纤维长度标准进行切割，制成耐热合金钢纤维粗品；

16、步骤s4，对耐热合金钢纤维粗品进行质量检测，剔除掉表面有缺陷的耐热合金钢纤维，获得耐热合金钢纤维。

17、在本发明的一些实施例中，在步骤s2中，所述浸泡的时间≥10小时。

18、在本发明的一些实施例中，所述耐热合金钢纤维长度标准为25-30mm。

19、在本发明的一些实施例中，所述缺陷包括裂纹、孔洞、锈斑和折痕中的一种或几种。

20、本发明中对于步骤s3中“将清洁后耐热合金钢精车切屑加热拉直”的设备没有特别的要求，只要能够将清洁后耐热合金钢精车切屑加热拉直即可；例如，在一个例子中，可以采用钢丝拉直机将清洁后耐热合金钢精车切屑加热拉直。

21、本发明中对于步骤s3中“将拉直后的耐热合金钢精车切屑进行切割”的设备没有特别的要求，只要能够将拉直后的耐热合金钢精车切屑进行切割即可；例如，在一个例子中，可以用砂轮片按照耐热合金钢纤维长度标准进行切割；在另一个例子中，也可以采用钢丝切断机按照耐热合金钢纤维长度标准进行切割。

22、在本发明的一些具体实施例中，在步骤s3中，采用钢丝拉直机将清洁后耐热合金钢精车切屑加热拉直后，再用砂轮片或钢丝切断机按照耐热合金钢纤维长度标准进行切割，制成耐热合金钢纤维粗品。

23、上述钢丝拉直机为本领域常规或常用钢丝拉直机，所述砂轮片为本领域中用于切割钢丝的常规或常用砂轮片，所述钢丝切断机为本领域中用于切割钢丝的常规或常用钢丝切断机。

24、为简化上述操作，本发明中还可以将钢丝拉直机与砂轮片或钢丝切断机相结合构成一种拉直-切割复合机床，用于上述步骤s3；优选地，本发明可以在上述步骤s3中采用商购的通用钢丝调直切断一体机床。

25、例如，在本发明的一些具体优选的例子中，在步骤s3中，采用钢丝调直切断一体机床(型号xtv051，东莞市兴涛五金机械有限公司生产的钢丝调直切断一体机床)对清洁后耐热合金钢精车切屑加热拉直后，再按耐热合金钢纤维长度标准进行切割，制成耐热合金钢纤维粗品。

26、根据本发明的一些实施方式，所述制备方法还包括步骤c，在浇筑料体最外层再刷涂一层普通浇筑料原料层，施工完成后，获得耐热合金钢切屑增强的垃圾电站锅炉浇筑料。

27、在本发明的一些实施例中，所述普通浇筑料原料层的厚度为1-2mm。

28、根据本发明的一些实施方式，所述制备方法还包括步骤d，利用锅炉停机维护的时间，对耐热合金钢切屑增强的垃圾电站锅炉浇筑料(简称为耐热合金钢纤维增强浇注料)进行检查，如果发现垃圾电站锅炉浇筑料外层有裂纹或局部脱落，及时修补。

29、本领域技术人员应该了解的是，本发明中所述的耐热合金钢切屑增强的垃圾电站锅炉浇筑料是指含有耐热合金钢纤维与普通浇筑料原料的固体，其为按照制备垃圾焚烧锅炉普通浇注料的方法对耐热合金钢纤维与普通浇筑料原料的混合料进行施工获得浇筑料体，或者是由在按照制备垃圾焚烧锅炉普通浇注料的方法对耐热合金钢纤维与普通浇筑料原料的混合料进行施工获得浇筑料体最外层再刷涂一层普通浇筑料原料层，施工完成后获得的固体。

30、研究结果表明，按照制备垃圾焚烧锅炉普通浇注料的方法对耐热合金钢纤维与普通浇筑料原料的混合料进行施工获得浇筑料体可以直接用作耐热合金钢切屑增强的垃圾电站锅炉浇筑料。

31、本发明人注意到，将按照制备垃圾焚烧锅炉普通浇注料的方法对耐热合金钢纤维与普通浇筑料原料的混合料进行施工获得浇筑料体直接用作耐热合金钢切屑增强的垃圾电站锅炉浇筑料，其外表面会有裸露的耐热合金钢纤维，这对于现场操作或施工不安全，会给现场操作或施工造成麻烦，尤其是，钢纤维直接暴露在高温烟气中，会影响其使用寿命。

32、本发明人研究发现，在按照制备垃圾焚烧锅炉普通浇注料的方法对耐热合金钢纤维与普通浇筑料原料的混合料进行施工获得浇筑料体最外层再刷涂一层普通浇筑料原料层，施工完成后获得的固体用作垃圾电站锅炉浇筑料，除了既可以消除将浇筑料体直接用作垃圾电站锅炉浇筑料因耐热合金钢纤维裸露对现场操作或施工产生安全问题和麻烦，也可以使得使钢纤维不直接暴露在高温烟气中，增加其强度，延长其使用寿命；而且外观也较为美观。

33、本发明的有益效果是：

34、(1)将报废的耐热合金钢切屑转变成耐热合金钢纤维再利用，按一定比例与普通浇筑料均匀混合制备出高韧性浇注料，起到提高浇注料性能和延寿的作用。这种“废物利用”，低碳环保，不仅减少了切屑的大量堆放场地，也节省了再利用二次熔化成钢水的电能，同时取代了新不锈钢纤维，节约了能源和资源。

35、(2)垃圾焚烧锅炉内使用的传统浇注料是一种耐高温混凝土，在长期高温烟气烘烤和腐蚀下极易脆化，一般使用1-2年就会发生开裂，并逐渐产生局部脱落，多数2-3年就要局部补填浇注料乃至具备更换。如果采用现在市售耐热合金钢纤维增韧，由于价格过高很不划算，企业宁愿多次修补或更换浇筑料，也比使用市售耐热合金钢纤维增韧经济得多，这也正是目前为止几乎没有企业应用增韧浇注料的主要原因。本发明人通过拉伸试验机测试，发现由不锈钢切屑加工而成的不锈钢纤维抗拉强度80-100mpa。虽然由于经过车削加工以及后期拉直-切割处理后，比市售的不锈钢纤维抗拉强度(>200mpa)要低一些，但对于提高浇注料的高温韧性的改善仍具有显著的效果，且能够显著提高浇注料的高温抗腐蚀性能。

36、(3)从经济性来说，收购耐热合金钢切屑、拉直、切割等加工处理需要少量的投入，以不锈钢纤维为例，不锈钢切屑纤维价格仅是市售不锈钢纤维价格的10-20％，而将其与普通浇筑料混合后形成的高韧性浇注料，其服役寿命比传统浇注料提高40％以上。由此可知，耐热合金钢切屑增强浇注料的综合性价比显而易见，具有广阔的应用前景。