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毫不夸张的说,这个陶瓷领域将是下一个百亿级市场!

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楼主 发表于:2021-01-14 09:41:24
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中国粉体网讯  早在2010年,我国水泥产量就已突破20亿吨,名列世界第一位。在新型干法水泥生产中,预热器是生产工艺中的关键部位。一直以来,无论是国外还是国内,预热器内筒均采用镍铬合金耐热钢。但是,由于耐热钢的寿命较短,其使用局限性越来越大,严重制约了生产效率,直接或间接地增加了生产成本。


而陶瓷内筒的出现,有效的解决了耐热钢寿命不足的问题,很多水泥生产厂家也在陆陆续续的将内筒材质改为陶瓷内筒,可以说陶瓷凭实力取代了耐热钢,成为了水泥生产设备的一大革命!


(山东圣川陶瓷内筒应用于阿尔及利亚5000吨生产线)


耐热钢的致命缺点


目前,国内水泥企业在水泥窑预热器C4、C5筒上使用的材质大多为耐热不锈钢。但在400-1200℃环境内,高温气体中含有灼热生料和煤粉燃烧后逸出的多种有害成分,不停地腐蚀、磨损着内筒,尤其是内筒底部进风口端,日积月累后明显变薄、内筒缩短,变形成不规则弧状底边,使生料与高温热气体混合效果降低,热交换的时间缩短,预热效果变差,热效率降低,最终影响窑的热工参数而降低熟料的产量与质量。


在停窑检修时,因预热器内操作空间小而操作难度大,往往还需在预热器的筒壁上割开钢板,开检修门,拆除部分耐火砖,再在预热器内搭脚手架安装焊接内筒,然后砌砖封门。检修损耗的时间长、费用大,而且劳动强度大。



(山东圣川陶瓷内筒应用于青州中联水泥有限公司一号线)


陶瓷内筒的优势


对比耐热钢,陶瓷内筒有如下优点:


1、耐高温,耐腐蚀,高耐磨性,抗冲刷性好,抗结皮,不黏附性,热震性能好。

2、采用全陶瓷结构,避免造成部件寿命不一致。

3、陶瓷挂管之间采用弧面相切,整体圆周排列,陶瓷挂管上部有支撑平台,陶瓷挂管重量作用在支撑平台上,消除陶瓷挂管应力集中点,增强了陶瓷内筒安全。

4、结构严密,无漏风,提高气固分离效果和热交换率。

5、重量轻、结构牢固安全、施工方便。设计采用科学的模块挂接方法连接,重量只是耐热钢内筒的一半,结构牢固安全,安装方便,降低劳动强度,减少停产维修时间,提高生产效率。

6、节能环保。减少了贵重金属的使用,提高了水泥生产线运行效率。


安全性对比


预热器五级旋风筒内部温度较高,耐热钢挂片在使用后期时,由于其本身质量变薄,挂片之间(左右)的间隙变大,挂片上下连接口变薄,都会造成耐热钢挂片脱落的事故。且出现事故几率较大,一旦出现因耐热钢挂片脱落堵塞预热器旋风筒椎体时,该事故的清理工作相当之大,处理时间长、维修困难、处理时人员安全性系数较低,同时严重影响生产的正常稳定运行,降低回转熟料产量、增加煤耗、电耗,使熟料成本增加。


全陶瓷挂片无论是初期安装,还是在后期的使用过程中,都不会出现因全陶瓷挂片损坏脱落而堵塞预热器旋风筒椎体的事故。当全陶瓷挂片个别挂片脱落时,由于挂片本身强度高、脆性大、高度落差大等原因,会将脱落的陶瓷挂片摔的粉碎,不会影响预热器堵塞事故的发生。


陶瓷内筒的材质如何选择?


目前,陶瓷内筒在高温环境下应用的陶瓷材料主要有氧化铝系列、碳化硅系列、氮化硅系列。


氧化铝、碳化硅、氮化硅都是应用非常广泛的特种陶瓷材料,在高温条件下具有优异的耐磨、耐腐蚀性能,抗热震性能较好,具有良好的热稳定性。它们的抗酸碱腐蚀性能由强到弱依次为:氮化硅>碳化硅>氧化铝>耐热钢;它们的抗热震性能由强到弱依次为:耐热钢>氮化硅>碳化硅>氧化铝。其中,氮化硅的高温稳定性较好,但能被镁、镍铬合金、不锈钢等熔液所腐蚀,在和不锈钢连接使用时受到局限,并且价格过于昂贵,工艺上制作大型零件成型也比较困难。


相比而言,碳化硅的耐热和耐腐蚀性能和氮化硅较接近,价格却低许多。而氧化铝抗碱侵蚀性能较差,热震稳定性也不如碳化硅。通过分析几类材料的性能特点,认为碳化硅密度较轻,所以成本和耐热钢相当,且具有耐高温、耐氧化、高温强度高、耐磨性好,以及受酸碱气氛影响小等优点。


而且SiC/Si复相陶瓷则是一种性能优良的复相陶瓷材料,秉承了碳化硅陶瓷几乎所有的优点,强度大、硬度高、抗热震性好、耐磨耐腐蚀、热导率高、线膨胀系数低和优良的抗氧化陛能。用反应烧结法制备的SiC/Si复相陶瓷,制备过程中精加工后的生坯烧结时尺寸变化小,易于制备大型复杂构件,同时其对原料要求和工艺温度低,进一步降低了制造成本。


结束语


陶瓷内筒从问世至今已经有十多年时间,诞生了一部分陶瓷内筒生产厂家,如山东圣川、河南航瑞外、洛阳鹏飞等各自推出自己的碳化硅陶瓷内筒产品。目前国内整个碳化硅陶瓷内筒市场额在4亿元左右,但是这仅仅是个开始,目前来讲,耐热钢内筒仍是主流。但随着全陶瓷内筒完全取代耐热钢内筒时代的到来,全球陶瓷内筒市场还有很大的增长空间,据预测,这将是一个上百亿的市场。


参考来源:

[1]朱永璋,陶瑛.预热器全陶瓷内筒的应用

[2]张中国,张秀全.大型水泥企业5级内筒耐热钢挂片与全陶瓷挂片使用性能研究

[3]葛亚明等.预热器HT陶瓷挂片内筒的使用


(中国粉体网编辑整理/山川)


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syh753356
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syh753356 发表于:2021-01-20 13:22:20
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确实是新兴行业

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