2022年科技计划项目可行性研究报告.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 科技方案工程可行性讨论报告书项 目 名 称:高性能刚玉莫来石耐磨耐火浇注料的研制及应用 工程申报单位:(盖章)主管 单 位:区科技局 填 报 日 期:区 科 学 技 术 局 制名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一、立项的背景与意义 工程提出的背景 在我国电源结构中,火电设备占总装机容量的 3/4 以上,火电 比重过大的情形将连续一个相当长的时期,而加快进展高效率、低 污染型火电机组,加快开发清洁煤燃烧技术就是我国火电技术的发展方向,清洁煤发电将成为21 世纪火电的主
2、流;循环流化床锅炉技术是目前公认的清洁煤燃烧技术;在商业上 采纳循环流化床锅炉技术是由它具有环保和经济两大优势打算 的:( 1)燃烧效率高,燃料在炉内扰动和停留时间长,得以充分燃烧;( 2)燃烧温度低,约 NOx 排放量大大降低;800-900 ,采纳分级送风,使得(3)可同燃料一起加入石灰石粉脱降燃料中的硫,SO 2 排放量大大降低;(4)可使用劣质燃料,由于循环物料热惯性高,燃烧温度低于灰分熔点,使得高灰分、高湿度的劣质煤也能稳固燃烧;随着我国西部大开发的不断推动,结合贵州丰富的煤炭资源,西电东送重点工程工程得以稳步实施,使贵州真正成为能源大省;继“ 十五” 方案期间新增电力装机 1300
3、 万千瓦之后,将在“ 十一五” 期间再投产电力装机 1400 万千瓦,到 2022 年实现全省电力装机 3196 万千瓦,初步建成符合南方电力需要的能源大省;名师归纳总结 据国家权威能源机构评估,贵州煤炭远景储量2679 亿吨,保第 2 页,共 32 页有储量523 亿吨,是中国南方九省区之和;到2007 年,贵州将- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 形成 1.5 亿吨煤炭生产才能;西部大开发战略使能源资源丰富的贵州得以充分发挥潜能;据贵 州省政府新闻办公室介绍,中国实施西部大开发战略五年来,贵州电力新增装机容量超过前50 年的装机总和;2004 年,电
4、力、煤炭能源产业增加值突破百亿元,成为全省第一大经济支柱;依据以上能源资源条件,贵州电力除充分满意省内需求外,仍可向省外输送电力1500-2000万千瓦,相当于每年输出6000 万吨煤炭;有鉴于此,贵州各地大中小型电力及蒸汽锅炉如雨后春笋般迅 速进展起来,大中型电力锅炉为西电东送供应了稳固的电源,中型 热电联产锅炉在为工厂供应高压蒸汽的同时,也供应了生产必需的 动力来源,中小型锅炉就直接为工业生产供应了生产必需的条件;据美国 Nucla 电厂 420t/h 循环流化床锅炉 1988-1990 年间运行 15700h 事故率统计,耐火材料内衬损坏事故率占 15.0%, 仅次于受 热面管 事故率占
5、 27.7% ;可见循环流化床锅炉耐火材料内衬的正 确设计和选材是保证其正常运行的关键之一;工程的目的和意义 循环流化床锅炉的耐火材料内衬的工作环境和损毁特点可归纳 如下:( 1)中温,循环流化床锅炉的耐火材料内衬各部位的工作 温度在 850-950 ;从耐火材料角度看,此属中温区间,挑选耐火 材料时第一必需考虑材料的中温性能,特殊是对于不定形耐火材 料,必需考察其中温理化性能;有机结合的材料或水化结合的水硬名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 性材料,中温强度往往最差,这些材料在高温下产生陶瓷结合,强 度大大提高;故
6、其高温下的理化性能指标不能用作挑选耐火材料的 依据;( 2)热震,在正常运行情形下,每年启停炉 2-10 次;在投 运初期由于操作不当,每年启停炉数十次;每次启停耐火材料内衬 都要受到一次剧烈的热冲击;如耐火材料抗热震性能差,就热震造 成的耐火材料剥落将成为其损毁的致命因素;检修次数增多,耐火 材料的养护时间占很大比例,削减养护时间能显著提高锅炉运转 率;( 3)冲刷磨损,循环流化床锅炉中烟气流速大,最高可达 29m/s 以上,固体物料浓度高,在中温下高速烟气夹带大量的固体 颗粒(特殊是贵州煤炭高灰份、高灰份熔点更为突出)对耐火材料 内衬产生剧烈的冲刷磨损,特殊是在旋风筒的中心区冲蚀最为严 重
7、;在对耐火材料按ASTM C704标准进行耐磨性能测试时发觉,国产不定形耐火材料和耐火砖均存在一个问题:即骨料耐磨性好而 基质(结合物)耐磨性差;因此基质先被冲蚀后,骨料被孤立出 来,最终脱落;而国外耐磨耐火材料骨料与基质一般耐磨性能相 当,产生匀称冲蚀,使其使用寿命提高;此外烟气中的 SO 2、SO 3、H 2S 和 CO 等均对耐火材料内衬产生腐蚀,碱金属渗透和渗 碳也使耐火材料内衬变质损坏;目前国内外循环流化床锅炉用耐磨耐火浇注料一般为低水泥、超低水泥结合的高铝质耐磨耐火浇注料或刚玉莫来石质耐磨浇注 料;高铝质低水泥或超低水泥结合的耐磨耐火浇注料是以肯定颗粒名师归纳总结 - - - -
8、- - -第 4 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 级配的高铝矾土熟料骨粉料为主要原料,通过添加肯定量的硅微粉 及用高铝水泥做结合剂经混合而成,其特点是成本较低,但因所使 用的高铝矾土熟料杂质较多,同时在配料中加入了肯定量的高铝水 泥,因此在中温使用时会形成肯定量熔点和性能较低的钙长石和钙 铝黄长石,从而导致其在中温下使用时浇注料的强度、抗热震稳固 性和抗冲刷磨损性能较差,在循环流化床锅炉内使用时寿命较短;刚玉莫来石质低水泥或超低水泥结合的耐磨浇注料是电熔棕刚玉、白刚玉、莫来石为主要原料,通过添加适量的高铝水泥或纯铝酸钙 水泥为结合剂制备而成;由于在配料中添加了
9、刚玉、莫来石组分,从而可有效的提高浇注料的抗热震稳固性能和抗冲刷磨损性能,目 前在实际工程中广泛使用此类浇注料;但由于浇注料所使用的结合 剂仍为高铝水泥或纯铝酸钙水泥,因而其中温强度不是很高、抗热 震稳固性能和抗冲刷磨损性能仍存在肯定的缺陷;因此目前国内外 的耐火材料生产企业都在从不同的角度来提高浇注料的中温强度、抗热震稳固性能和抗冲刷磨损性能;有的全用刚玉和莫来石作原 料,用纯铝酸钙水泥做结合剂来制备刚玉莫来石质耐磨浇注料,由 于使用的原料杂质少,从而可有效提高浇注料的中温强度、抗热震 稳固性和抗冲刷磨损性能,但由于其生产成本较高,在实际工程中 很少使用;针对循环流化床锅炉内耐火材料内衬的使
10、用特点,我们与贵州 高校合作,结合贵州具有丰富的优质铝矾土资源及刚玉原料的实际 状况,对铝硅系列耐火材料进行了深化细致的讨论,自主开发出适名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 宜中温使用的结合剂,引入合成高温结构陶瓷原料,在基质中形成 桥状结构和针状增韧,通过添加相宜的复合添加剂来改善浇注料的 基质,以提高浇注料的中温性能,提高其热震稳固性能和抗冲刷磨 损性能;本工程以肯定颗粒级配的贵州烧结刚玉、莫来石熟料及部分电 熔刚玉、莫来石为主要原料,针对锅炉高磨损部位的环境需要,通 过添加相宜的添加剂和使用自制的结合剂,精料精
11、配、充分混合后 制备出具有优良抗热稳固性能、抗冲刷磨损性能和能满意循环流化 床 锅 炉 使 用 要 求 的 高 性 能 刚 玉 莫 来 石 质 耐 磨 耐 火 浇 注 料 ;本工程的讨论以烧结刚玉、莫来石熟料、电熔刚玉、莫来石为主 要原料,通过添加肯定量自制的结合剂,并通过添加复合添加剂等 措施来改善浇注料的基质,从而达到提高浇注料的中温强度、抗热 震稳固性能和抗冲刷磨损性能的目的;由于讨论工程所使用的原料 为烧结刚玉、莫来石熟料、电熔刚玉、莫来石,而所添加的结合剂 和添加剂量少,成本相对较低,因此研制的高性能刚玉莫来石质耐 磨浇注料的生产成本比目前使用的一般刚玉莫来石质耐磨浇注料的 生产成本
12、低,可在工程实际中大量使用;本工程产品改善材料组分,添加自制的结合剂和优化外加剂,增强了基质的低温结合强度,提高了材料的耐磨性和抗剥落性能,热震稳固性良好,使材料的使用寿命明显提高;从而延长窑炉的使 用寿命,削减检修次数,提高设备运行效能;同时材料的养护时间 削减,局部可实现免养护和烘烤,削减检修养护时间,增加设备有名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 效运行时间;明显降低能耗、削减生产成本,提高经济效益;同时削减未燃尽废气、废渣的排放,减小对环境的污染;对企业的节能降耗具有实际的意义;二、国内外讨论现状与进展趋势简述
13、本工程国内外进呈现状,存在的主要问题及近期进展趋势,并将本工程与国内外同类技术或产品进行对比说明;随着我国西部大开发的不断推动,贵州具有丰富的煤炭资源,西电东送重点工程工程得以稳步实施,使贵州真正成为能源大省;同时贵州充分利用煤炭资源大力进展煤化工企业,循环流化床锅炉 逐年在增加,容量越来越大;因此,循环流化床锅炉用耐磨耐火材 料使用量越来越大;有鉴于此,贵州各地大中电力及煤化工企业蒸 汽锅炉如雨后春笋般快速进展起来,大中型电力锅炉为西电东送提 供了稳固的电源,大中型热电联产锅炉在为发电工厂供应高压蒸汽 的同时,也供应了生产必需的动力来源,中小型锅炉就直接为工业 生产供应了生产必需的条件;循环
14、流化床锅炉的耐火材料内衬的工作环境和损毁特点可归纳 如下:(1)中温,循环流化床锅炉的耐火材料内衬各部位的工作温 度在 850-950 ;从耐火材料角度看,此属中温区间,挑选耐火材 料时第一必需考虑材料的中温性能,特殊是对于不定形耐火材料,必需考察其中温理化性能;有机结合的材料或水化结合的水硬性材 料,中温强度往往最差,这些材料在高温下产生陶瓷结合强度大大 提高;故其高温下的理化性能指标不能用作挑选耐火材料的依据;名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - (2)热震,在正常运行情形下,每年启停炉 2-10 次;在投运 初期
15、由于操作不当,每年启停炉数十次;每次启停耐火材料内衬都 要受到一次剧烈的热冲击;如耐火材料抗热震性能差,就热震造成 的耐火材料剥落将成为其损毁的致命因素;检修次数增多,耐火材 料的养护时间占很大比例,削减养护时间能显著提高锅炉运转率;( 3)冲刷磨损,循环流化床锅炉中烟气流速大,最高可达 以上,固体物料浓度高,在中温下高速烟气夹带大量的固体 29m/s 颗粒(特殊是贵州煤炭高灰份、高灰份熔点更为突出)对耐火材料 内衬产生剧烈的冲刷磨损,特殊是在旋风筒的中心区冲蚀最为严 重;在对耐火材料按ASTM C704 标准进行耐磨性能测试时发觉,国产不定形耐火材料和耐火砖均存在一个问题:即骨料耐磨性好而
16、基质(结合物)耐火材料磨性差;因此基质先被冲蚀后,骨料被孤 立出来,最终脱落;而国外耐磨耐火材料骨料与基质一般耐磨性能 相当,产生匀称冲蚀,使其使用寿命提高;此外烟气中的 SO 2、SO 3、H 2S 和 CO 等均对耐火材料内衬产生腐蚀,碱金属渗透和渗 碳也使耐火材料内衬变质损坏;1988-1990 年间运 据美国 Nucla 电厂 420t/h 循环流化床锅炉 行 15700h 事故率统计,耐火材料内衬损坏事故率占 15.0%, 循环流 化床锅炉内衬的磨损是影响锅炉连续经济运行的重要因素,仅次于受热面管 事故率占27.7% ;可见循环流化床锅炉耐火材料内衬的正确设计和选材是保证其正常运行的
17、关键之一;针对循环流化床锅炉内耐火材料内衬的使用特点,我们与贵州名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 高校化工学院合作,结合贵州具有丰富的优质铝矾土资源及刚玉原 料的实际状况,对铝硅系列耐火材料进行了深化细致的讨论,自主 开发出相宜中温使用的结合剂,引入合成高温结构陶瓷原料,在基 质中形成桥状结构和针状增韧,通过添加相宜的复合添加剂来改善 浇注料的基质,以提高浇注料的中温性能,提高其热震稳固性能和 抗冲刷磨损性能;目前国内外循环流化床锅炉用耐磨耐火浇注料一般为低水泥、超低水泥结合的高铝质耐磨耐火浇注料或刚玉莫来石质耐磨
18、浇注 料;高铝质低水泥或超低水泥结合的耐磨耐火浇注料是以肯定颗粒 级配的高铝矾土熟料骨粉料为主要原料,通过添加肯定量的硅微粉 及用高铝水泥做结合剂经混合而成,其特点是成本较低,但因所使 用的高铝矾土熟料杂质较多,同时在配料中加入了肯定量的高铝水 泥,因此在中温使用时会形成肯定量熔点和性能较低的钙长石和钙 铝黄长石,从而导致其在中温下使用时浇注料的强度、抗热震稳固 性和抗冲刷磨损性能较差,在循环流化床锅炉内使用时寿命较短;刚玉莫来石质低水泥或超低水泥结合的耐磨浇注料是用高铝矾土熟 料、刚玉、莫来石为主要原料,通过添加适量的高铝水泥或纯铝酸 钙水泥为结合剂制备而成;由于在配料中添加了刚玉、莫来石组
19、 分,从而可有效的提高浇注料的抗热震稳固性能和抗冲刷磨损性 能,目前在实际工程中广泛使用此类浇注料;但由于浇注料所使用 的结合剂仍为高铝水泥或纯铝酸钙水泥,因而其中温强度不是很 高、抗热震稳固性能和抗冲刷磨损性能仍存在肯定的缺陷;因此目名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 前国内外的耐火材料生产企业都在从不同的角度来提高浇注料的中温强度、抗热震稳固性能和抗冲刷磨损性能;有的全用刚玉和莫来石作原料,用纯铝酸钙水泥做结合剂来制备刚玉莫来石质耐磨浇注料,由于使用的原料杂质少,从而可有效的提高浇注料的中温强度、抗热震稳固性能和
20、抗冲刷磨损性能,但由于其生产成本较高,在实际工程中很少使用;本工程的讨论以烧结刚玉、莫来石熟料、电熔刚玉、莫来石为 主要原料,通过添加肯定量自制的结合剂,并通过添加复合添加剂 等措施来改善浇注料的基质,从而达到提高浇注料的中温强度、抗 热震稳固性能和抗冲刷磨损性能的目的;由于讨论工程所使用的原 料为烧结刚玉、莫来石熟料、电熔刚玉、莫来石,而所添加的结合 剂和添加剂量少,成本相对较低,因此研制的高性能刚玉莫来石质 耐磨浇注料的生产成本比目前使用的一般刚玉莫来石质耐磨浇注料 的生产成本低,可在工程实际中大量使用;三、工程实施主要内容、技术关键与创新点、预期目标1、工程讨论的主要内容:1)优化浇注料
21、的颗粒级配:依据等径球体积累原理,优化出相宜的浇注料颗粒级配,使制备出的浇注料更加致密,从而达到提 高其性能的目的;2)自制结合剂的研制:讨论出既要有优良常温结合性能又能在中温使用时能与浇注料组分形成陶瓷结合的结合剂,以提高其中温强度和抗冲刷磨损等性能;名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3)复合添加剂的选取与优化:依据浇注料在循环流化床锅炉 内的使用环境,选取和优化出在中温下能提高浇注料抗热震稳固性 能和抗冲刷磨损等性能的添加剂;4)对浇注料的配方进行优化:依据循环流化床锅炉用耐磨耐 火浇注料的使用特点,对浇注料
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