CN118185419A - 一种垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料及其制备方法，由以下重量百分比的原料组成：高纯大晶体碳化硅粉15～25％、电熔氧化锆粉15～25％、氧化铬细粉10～15％、高纯硼化锆粉20～25％、氧化铝微粉10～15％以及结合剂15～20％。本发明涂料原料中的电熔氧化锆、高纯大晶体碳化硅、氧化铬以及高纯硼化锆均为耐高温惰性材料，在工作环境温度达到1400℃左右时依然不会与硅酸盐物质发生反应，从而减少了涂层与高温焦反应粘连的条件，又隔开了浇注料与高温焦相互接触。另外，高纯大晶体碳化硅和高纯硼化锆还属于非氧化物材料，不易于氧化物材料发生反应，进一步保证了涂层与灰焦不发生粘连的效果。
Description
技术领域
本发明涉及抗结渣涂料技术领域，具体涉及一种垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料及其制备方法。
背景技术
随着城市化进程的快速发展和工业的进步，不可避免的要产生越来越多的生活垃圾和一般固废垃圾，垃圾焚烧炉是焚烧生活垃圾和一般固废物质最有效最经济的处理方式，是保证社会经济可持续发展的重要手段。垃圾焚烧炉一般有燃烧区(炉排、前后拱和两侧墙)、余热锅炉以及后端的脱硫脱硝和除尘设备等组成。由于垃圾焚烧处理的各种类型的生活垃圾和一般固废垃圾物品比较复杂，不仅含有腐蚀性S、Cl等离子还有Na、K等易形成低熔点物质。在燃烧区为了防止危害环境和人类健康的二噁英的生成，要求此区域温度不能低于980℃，焚烧炉正常运行的过程中一般会保持此区域的温度在1100℃左右，有时会达到1400℃，在如此高的温度下，焚烧后留下的灰焦由于熔点较低会形成半熔融或熔融态的硅酸盐物质，粘附在前后拱和侧墙的表面，由于前后拱和侧墙一般都是由高铝碳化硅浇注料砌筑而成，灰焦会与浇注料发生反应腐蚀渗透，一方面影响浇注料的使用寿命，另一方面灰焦粘附在浇注料的表面越积越厚，严重时前后拱表面灰焦搭桥使燃烧区炉口越来越小，垃圾焚烧炉被迫停炉清焦，影响设备正常运行。此问题是目前垃圾焚烧炉亟需解决的痛点问题，大多数垃圾焚烧停炉都是由于此区域的结焦导致的，垃圾炉停炉清焦需要人工用铁锹风镐等工具进行清理，一方面耗费大量的人力物力财力并带来安全隐患，另一方面垃圾焚烧炉停炉会导致垃圾无法处理影响企业的经济效益和社会效益。因此，开发一种涂覆在浇注料表面的防结焦涂料可使灰焦与浇注料隔开，并且使灰焦不易粘附在涂层表面，可以有效解决浇注料表面结焦的问题，保证设备的长周期稳定运行，具有较高的经济和社会价值。
申请人之前研发了一种防结焦涂料产品并申请了专利，如参考文献1：
参考文献1：专利公开号为CN116179078A的中国专利文献。
参考文献1公开了一种危废焚烧***急冷塔用防腐蚀防结焦涂料及其制备方法，涂料由以下原料组成：纳米金刚石粉35-50％、纳米氧化铬10-15％、纳米硼化锆粉5-10％、硼化硅微粉5-10％以及结合剂20-30％。本发明利用纳米粉体的颗粒堆积效应以及低温烧结效应达到涂层的致密化，起到防腐蚀的效果，此类材料属于无机非金属材料，不易与氧化物材料发生粘连反应，且致密度和强度高，一方面起到防止氧化物发生反应粘连的效果，另一方面此种材料有较强防酸碱气氛腐蚀作用。且本发明的涂料中的纳米金刚石粉体为碳材料，表面光滑，硬度高耐磨损，与各种氯化物、硫化物以及硫酸盐不易润湿，主要功能是阻止各种熔融灰分、各种盐以及有色金属及氧化物粘附到涂层表面，起到防结焦的效果。
然而，此涂料功能和原理与本发明相似，因为都是纳米粉体，因此其使用温度不高，最高使用温度不超过700℃。
申请人还检索到现有技术中另一种抗结渣复合材料，如参考文献2：
参考文献2：专利公开号为CN 114853455 A的中国专利文献。
参考文献2公开了一种抗结渣耐腐蚀高温复合涂料及其制备方法，按重量份计包括，刚玉细粉规格混合物20～30份，粒径0.01～0.025mm的陶瓷粉末2～5份，偏硼酸钡10～15份，纳米二氧化硅15～20份，石英粉2～6份，粒径30nm的纳米氧化钇0.5～1份，粒径30nm的纳米氧化铈1～2份，结合剂15～20份，分散剂0.2～0.5份，防沉助剂1～5份，脂肪醇聚氧乙烯醚10份，亚硝酸钠2～5份，FeCl2 5份。解决了现有垃圾焚烧炉内壁涂料未能实现在保证一定抗结渣抗高温性能时同步拥有抗腐蚀性能的问题。
然而，上述复合材料中的纳米粉体原料活性较高，在高温下(800℃以上)已发生反应和烧结，另外其原料中有纳米二氧化硅、石英粉和偏硼酸这些物质易于和垃圾焚烧炉灰渣中K+和Na+反应形成低熔点相，影响其实际使用效果。
发明内容
本发明的目的是为解决现有技术中防结焦涂料在高温环境(1400℃左右)时使用效果变差的问题，提供一种垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料及其制备方法。
本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料，由以下重量百分比的原料组成：高纯大晶体碳化硅粉15～25％、电熔氧化锆粉15～25％、氧化铬细粉10～15％、高纯硼化锆粉20～25％、氧化铝微粉10～15％以及结合剂15～20％。
作为本发明一种垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料的进一步优化：涂料由以下重量百分比的原料组成：高纯大晶体碳化硅粉25％、电熔氧化锆粉20％、氧化铬细粉12％、高纯硼化锆粉23％、氧化铝微粉12％以及结合剂20％。
作为本发明一种垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料的进一步优化：所述高纯大晶体碳化硅粉的粒度≤0.088mm。
作为本发明一种垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料的进一步优化：所述电熔氧化锆粉粒度≤0.044mm。
作为本发明一种垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料的进一步优化：所述氧化铬细粉粒度≤0.2mm。
作为本发明一种垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料的进一步优化：所述高纯硼化锆粉≤0.044mm。
作为本发明一种垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料的进一步优化：所述氧化铝微粉粒度≤0.010mm。
作为本发明一种垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料的进一步优化：所述结合剂为环氧树脂或聚氨酯树脂。
本发明还提供上述垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照上述涂料的原料组成取各原料；
S2、将高纯大晶体碳化硅粉、电熔氧化锆微粉和高纯硼化锆微粉混匀后加入结合剂，搅匀后再加入氧化铬细粉和氧化铝微粉，经搅拌球磨即得防结焦涂料。
作为本发明一种垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料的制备方法的进一步优化：球磨的操作条件为：球磨转速250～300r/min，球料质量比为20～25:1，球磨时间为3-5小时。
本发明具有以下有益效果：
本发明涂料原料中的电熔氧化锆、高纯大晶体碳化硅、氧化铬以及高纯硼化锆均为耐高温惰性材料，在工作环境温度达到1400℃左右时依然不会与硅酸盐物质发生反应，从而减少了涂层与高温焦反应粘连的条件，又隔开了浇注料与高温焦相互接触。另外，高纯大晶体碳化硅和高纯硼化锆还属于非氧化物材料，不易于氧化物材料发生反应，进一步保证了涂层与灰焦不发生粘连的效果。
本发明涂料形成的涂层表面光滑，高温熔融和半熔融状态的硅酸盐物质不易粘附在涂层表面可以起到减少结焦的效果；另一方面涂层物质在1400℃左右不易于硅酸盐物质发生反应，二者不发生化学反应就不易发生粘连，从而可以达到防结焦的效果，明显减少人工清焦的工作量，降低因结焦产生停炉维修次数，延长垃圾焚烧炉运行周期。通过本发明涂料形成的涂层可以有效保护耐火材料，防止耐火材料长期在高温下的氧化腐蚀，提高耐火材料的使用寿命。
附图说明
图1为使用防结焦涂料前垃圾焚烧炉前后拱浇注料表面结焦状况；
图2为垃圾焚烧炉前后拱耐火材料表面涂覆防结焦涂料后状况；
图3为防结焦涂料涂覆后垃圾焚烧炉运行6个月后前后拱结焦状况。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容并不局限于下面的实施例。
<实施例1>
一种垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料，制备方法包括以下步骤：
S1、按照以下重量百分比取各原料：高纯大晶体碳化硅粉25％、电熔氧化锆微粉20％、氧化铬细粉12％、高纯硼化锆微粉23％、氧化铝微粉12％以及结合剂20％。
其中，高纯大晶体碳化硅粉的粒度≤0.088mm，电熔氧化锆微粉粒度≤0.044mm，氧化铬细粉粒度≤0.2mm，高纯硼化锆微粉≤0.044mm，氧化铝微粉粒度≤0.010mm。
其中，结合剂选用环氧树脂。
S2、将高纯大晶体碳化硅粉、电熔氧化锆微粉和高纯硼化锆微粉混匀后加入结合剂，搅匀后再加入氧化铬细粉和氧化铝微粉，经搅拌球磨(球磨转速300r/min，球料质量比为20:1，球磨时间为4小时)即得防结焦涂料。
<涂料实际应用效果>
娄底康恒环保有限公司垃圾焚烧炉前后拱浇注料表面结焦严重，焚烧炉运行3-6个月需停炉清焦，严重影响了设备安全稳定运行和经济效益，由于结焦量大且强度高不易清理给清焦工人带来了一定的安全隐患，2023年2月在垃圾焚烧炉前后拱浇注料表面涂覆防结焦涂料，经过6个月运行停炉检查，前后拱浇注料表面结焦情况大大减轻，浇注料表面存在一层薄薄的附焦，不需要再搭架子进行人工清理，至少延长焚烧炉运行周期6个月以上且有效保护了耐火浇注料免受焦的侵蚀。
从图1可以看出，使用防结焦涂料前垃圾焚烧炉前后拱浇注料表面结焦严重，焚烧炉运行一段时间后炉口越来越小，几乎被堵死，这种情况下必须停炉清焦。图2是在垃圾焚烧炉前后拱耐火材料表面涂覆防结焦涂料后状况，绿色区域为涂覆涂料的区域。图3是防结焦涂料涂覆后垃圾焚烧炉运行6个月后前后拱结焦状况，从图中可以看出，整个炉口空间几乎没有变化，表面只有一层附焦并且附焦的面积也很小，不需要清理，此种情况下垃圾焚烧炉可继续正常运行，至少再运行半年时间。因此，涂层有效提高了垃圾焚烧炉的运行周期，并且提高了浇注料的抗腐蚀性能进而有效延长浇注料的使用寿命。
<实施例2>
一种垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料，制备方法包括以下步骤：
S1、按照以下重量百分比取各原料：高纯大晶体碳化硅粉15％、电熔氧化锆微粉25％、氧化铬细粉15％、高纯硼化锆微粉25％、氧化铝微粉15％以及结合剂20％。
其中，高纯大晶体碳化硅粉的粒度≤0.088mm，电熔氧化锆微粉粒度≤0.044mm，氧化铬细粉粒度≤0.2mm，高纯硼化锆微粉≤0.044mm，氧化铝微粉粒度≤0.010mm。
其中，结合剂选用聚氨酯树脂。
S2、将高纯大晶体碳化硅粉、电熔氧化锆微粉和高纯硼化锆微粉混匀后加入结合剂，搅匀后再加入氧化铬细粉和氧化铝微粉，经搅拌球磨(球磨转速250r/min，球料质量比为25:1，球磨时间为5小时)即得防结焦涂料。
<实施例3>
一种垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料，制备方法包括以下步骤：
S1、按照以下重量百分比取各原料：高纯大晶体碳化硅粉25％、电熔氧化锆微粉20％、氧化铬细粉15％、高纯硼化锆微粉25％、氧化铝微粉15％以及结合剂15％。
其中，高纯大晶体碳化硅粉的粒度≤0.088mm，电熔氧化锆微粉粒度≤0.044mm，氧化铬细粉粒度≤0.2mm，高纯硼化锆微粉≤0.044mm，氧化铝微粉粒度≤0.010mm。
其中，结合剂选用环氧树脂。
S2、将高纯大晶体碳化硅粉、电熔氧化锆微粉和高纯硼化锆微粉混匀后加入结合剂，搅匀后再加入氧化铬细粉和氧化铝微粉，经搅拌球磨(球磨转速300r/min，球料质量比为25:1，球磨时间为3小时)即得防结焦涂料。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：高纯大晶体碳化硅粉15～25％、电熔氧化锆粉15～25％、氧化铬细粉10～15％、高纯硼化锆粉20～25％、氧化铝微粉10～15％以及结合剂15～20％。
2.如权利要求1所述垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：高纯大晶体碳化硅粉25％、电熔氧化锆微粉20％、氧化铬细粉12％、高纯硼化锆微粉23％、氧化铝微粉12％以及结合剂20％。
3.如权利要求1所述垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料，其特征在于，所述高纯大晶体碳化硅粉的粒度≤0.088mm。
4.如权利要求1所述垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料，其特征在于，所述电熔氧化锆粉粒度≤0.044mm。
5.如权利要求1所述垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料，其特征在于，所述氧化铬细粉粒度≤0.2mm。
6.如权利要求1所述垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料，其特征在于，所述高纯硼化锆粉≤0.044mm。
7.如权利要求1所述垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料，其特征在于，所述氧化铝微粉粒度≤0.010mm。
8.如权利要求1所述垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料，其特征在于，所述结合剂为环氧树脂或聚氨酯树脂。
9.如权利要求1所述垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照权利要求1所述涂料的原料组成取各原料；
S2、将高纯大晶体碳化硅粉、电熔氧化锆粉和高纯硼化锆粉混匀后加入结合剂，搅匀后再加入氧化铬细粉和氧化铝微粉，经搅拌球磨即得防结焦涂料。
10.如权利要求9所述垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料的制备方法，其特征在于，球磨的操作条件为：球磨转速250～300r/min，球料质量比为20～25:1，球磨时间为0.5-1小时。
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| CN202410299469.3A CN118185419A (zh) | 2024-03-15 | 2024-03-15 | 一种垃圾焚烧炉燃烧室浇注料表面用防结焦涂料及其制备方法 |
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