專利名稱：乙烯裂解爐廢熱鍋爐封頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石化企業(yè)的一種廢熱鍋爐封頭及其制造方法。
背景技術(shù)：
乙烯裂解爐廢熱鍋爐是石化企業(yè)的煉油配套設(shè)備，主要用于余熱回收，對余熱進 行綜合利用，以達到節(jié)能、降耗和減排作用。乙烯裂解爐廢熱鍋爐封頭是乙烯裂解爐廢熱鍋 爐的一個重要組件，包括上封頭和下封頭，使用工況非常苛刻，它直接與900°C的裂解氣接 觸，承受結(jié)焦焦塊的沖刷，需承受頻繁開停工所帶來的溫度急升、降，其內(nèi)部澆注料使用壽 命為兩年左右，屬于易耗品?，F(xiàn)有技術(shù)公開有煉鐵爐口用無機非金屬耐火澆注料如CN200710193011. 6和煉鋼 電弧爐蓋用耐火澆注料如CN200710052640. 7，但因為其產(chǎn)品為高級耐火材料，制造成本較 高，而且難以承受頻繁開停工帶來的溫度急變，不適合乙烯裂解爐封頭用澆注料?，F(xiàn)有石化企業(yè)的乙烯裂解爐廢熱鍋爐封頭破裂后需整體更換，成本高，操作不便。 為此，有些石化企業(yè)采用插件式廢熱鍋爐封頭，雖然不需再整體更換，但是其使用的廢熱鍋 爐封頭本體和插件部位容易產(chǎn)生較大裂紋，澆注料脫落嚴(yán)重，致使封頭外部超溫，并堵塞裂 解氣通道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種乙烯裂解爐廢熱鍋爐封頭，它使用壽命長、熱震穩(wěn) 定性高、耐高溫沖刷性強、成本低、能夠承受頻繁開停工帶來的溫度急變。本發(fā)明的目的之二是提供所述乙烯裂解爐廢熱鍋爐封頭的制造方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
一種乙烯裂解爐廢熱鍋爐封頭，包括封頭插件和封頭本體，而所述封頭插件澆注料由 板狀剛玉、硅微粉、活性氧化鋁、鋁酸鈣水泥和分散氧化鋁ADS/ADW、防爆纖維組成；所述封 頭本體澆注料由莫來石、硅微粉、活性氧化鋁、鋁酸鈣水泥和防爆纖維組成。所述封頭插件澆注料的組分及按重量百分比的組成比例為比例為板狀剛玉 85-95%、硅微粉0.5-3%、活性氧化鋁2-8%、鋁酸鈣水泥1.5-7%，上述原料總量為100%，外 加分散氧化鋁ADS或ADW 0. 1-5%、防爆纖維0. 02-0. 2%。所述封頭本體澆注料的組分及按重量百分比的組成比例為莫來石80-95%、硅 微粉0.5-8%、活性氧化鋁2-7%、鋁酸鈣水泥1.5-8%，上述原料總量為100%，外加防爆纖維 0. 05-0. 2%ο
所述封頭本體和封頭插件澆注料組分中的各成分原料的優(yōu)選質(zhì)量指標(biāo)為莫來石原料=Al2O3 44-46%, SiO2 45-50% ； 板狀剛玉原料=Al2O3≥99% ； 硅微粉原料SiO2 ≥ 98%、Fe2O3 ≤ 0. 02%; 活性氧化鋁原料Al2O3 ≥ 99%。所述封頭插件澆注料的組分優(yōu)選配比為板狀剛玉90%，硅微粉1%，活性氧化鋁 5%，鋁酸鈣水泥4%，分散氧化鋁ADS或ADW重量百分比為0. 5%，防爆纖維0. 1%。所述封頭本體澆注料的組分優(yōu)選配比為莫來石88%，硅微粉4%，活性氧化鋁3%， 鋁酸鈣水泥5%，防爆纖維0. 1%。發(fā)明人經(jīng)反復(fù)試驗證明，在不添加硅微粉、活性氧化鋁條件下制備的封頭強度低， 熱抗震性能弱。發(fā)明人經(jīng)反復(fù)試驗證明，即便添加了硅微粉、活性氧化鋁，而不添加防爆纖維，制 備的封頭易爆裂。一種制備所述乙烯裂解爐廢熱鍋爐封頭的方法，它是先澆注封頭插件，再澆注封 頭本體
(1)將封頭插件澆注料的不同組分混合均勻后加水；在強制式攪拌機中均勻攪拌 3-5min ；將模具安置于振動臺上，向模具中加入攪拌后的配料，啟動振動臺振動5-8min ；自 然養(yǎng)護20-30h后脫模，脫模后再自然養(yǎng)護70-90h ；然后進入烘窯烘干，再進入1650-1720°C 的高溫窯燒制后重結(jié)晶，得到封頭插件；
(2)將所得封頭插件安裝定位；然后將封頭本體澆注料的不同組分混合均勻后加水； 在強制式攪拌機中均勻攪拌3-5min ；將模具安置于振動臺上，向模具中加入攪拌后的配 料，啟動振動臺振動10-15min ；自然養(yǎng)護70_90h ；然后采用電加熱烘窯將乙烯裂解爐廢熱 鍋爐封頭整體在530-560°C下熱處理36-48h，即得成品。作為本發(fā)明制備所述乙烯裂解爐廢熱鍋爐封頭的一種優(yōu)選方法，它是先澆注封頭 插件，再澆注封頭本體
(1)將封頭插件澆注料的不同組分混合均勻后加水；在強制式攪拌機中均勻攪拌 4min ；將模具安置于振動臺上，向模具中加入攪拌后的配料，啟動振動臺振動6min ；自然養(yǎng) 護24h后脫模，脫模后再自然養(yǎng)護78h ；然后進入烘窯烘干，再進入1690°C的高溫窯燒制后 重結(jié)晶，得到封頭插件；
(2)將所得封頭插件安裝定位；然后將封頭本體澆注料的不同組分混合均勻后加水； 在強制式攪拌機中均勻攪拌4min ；將模具安置于振動臺上，向模具中加入攪拌后的配料， 啟動振動臺振動12min ；自然養(yǎng)護78h ；然后采用電加熱烘窯將乙烯裂解爐廢熱鍋爐封頭整體在540°C下熱處理40h，即得成品。本發(fā)明的有益效果是根據(jù)乙烯裂解爐廢熱鍋爐封頭插件部位比封頭本體強度要 求更高、熱震穩(wěn)定性要求更高的特點選材，合理利用了封頭插件和封頭本體的材料選擇和 配比，并通過制備工藝使封頭插件和封頭本體有機成為一體；即便在長期使用導(dǎo)致插件破 裂后，也可以單獨更換插件，不需整體更換封頭，因而制得能夠承受頻繁開停工帶來的溫度 急變、使用壽命長、熱震穩(wěn)定性高、耐高溫沖刷性強、成本低的乙烯裂解爐廢熱鍋爐封頭。


圖1是本發(fā)明乙烯裂解爐廢熱鍋爐上封頭俯視圖。圖2是本發(fā)明乙烯裂解爐廢熱鍋爐上封頭側(cè)視圖。圖3是本發(fā)明乙烯裂解爐廢熱鍋爐上封頭插件仰視圖。圖4是本發(fā)明乙烯裂解爐廢熱鍋爐下封頭示意圖。圖5是本發(fā)明乙烯裂解爐廢熱鍋爐下封頭插件示意圖。圖6是本發(fā)明乙烯裂解爐廢熱鍋爐封頭制造方法流程示意圖。附圖標(biāo)記說明如下，1-上封頭；2-上封頭插件；3-上封頭插件孔道；4-下封頭； 5-下封頭開口 ；6-下封頭插件；7-下封頭插件孔道；8-下封頭腳管。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。由圖1至圖5所示，乙烯裂解廢熱鍋爐封頭，包括上封頭1和下封頭4，上封頭1設(shè) 有一個以上插件2，下封頭4設(shè)有兩個以上插件6，插件與封頭本體澆注粘結(jié)。上封頭插件 2以外的部分為上封頭本體；下封頭插件6以外的部分為下封頭本體。上封頭和下封頭在使用時通過上、下鋼套和螺栓連接，并在上封頭1和下封頭4的 接觸面之間墊耐高溫陶瓷纖維布，上封頭插件2下部開口與下封頭開口 5密封閉合，高溫裂 解氣不會漏出。由圖1所示，上封頭設(shè)有四個插件2，四個插件2按平行四邊形排列。由圖3所示，上封頭插件2上部為兩排相對的孔道，每排設(shè)有四個孔道3，插件下部 為一個整體開口，該整體開口與四個孔道3都相通。由圖4所示，下封頭橫截面為長腰形，縱截面為倒梯形。下封頭4設(shè)有可與上封頭 插件2密封閉合的開口 5，開口 5設(shè)有相對的兩個插件6。由圖4、圖5所示，下封頭設(shè)有四個開口 5，每個插件6上設(shè)有兩排孔道7，上排為3 個孔道7，下排為2個孔道7。整體上看，下封頭下部弧形體上設(shè)有四個下封頭腳管8，每個 下封頭腳管8對應(yīng)上封頭的8個孔道，四個下封頭腳管8對應(yīng)上封頭的32個孔道，供高溫 裂解氣流過。每個下封頭腳管8底部設(shè)有若干螺孔，可通過螺栓與裂解爐爐管連接。由圖5所示，下封頭插件6為倒梯形體，嵌入式放入下封頭本體，插件較寬的一面 朝上，有利于在更換插件時方便地取出。乙烯裂解廢熱鍋爐上、下封頭的制造方法相同，即先制造封頭插件，再澆注封頭本 體，制成封頭整體。
實施例一
乙烯裂解爐廢熱鍋爐下封頭4包括下封頭插件6和下封頭本體。下封頭插件6澆注料的組分配比為板狀剛玉90%，硅微粉1%，活性氧化鋁5%，鋁 酸鈣水泥4%，外加分散氧化鋁ADS重量百分比為0. 5%，防爆纖維0. 1% ；
下封頭本體澆注料的組分配比為莫來石88%，硅微粉4%，活性氧化鋁3%，鋁酸鈣水泥 5%，防爆纖維0. 1% ；其中防爆纖維為聚氨酯類纖維。
乙烯裂解爐廢熱鍋爐下封頭4制備方法先澆注下封頭插件6，再澆注下封頭本 體
(1)往下封頭插件6澆注料的不同組分原料中加4%水；在強制式攪拌機中均勻攪拌 4min ；將模具安置于振動臺上，向模具中加入攪拌后的配料，啟動振動臺振動6min ；自然養(yǎng) 護24h后脫模，脫模后再自然養(yǎng)護78h ；然后進入1690°C的高溫窯燒制熔融后重結(jié)晶，得到 下封頭插件6;
(2)將所得下封頭插件6安裝定位；然后往封頭本體澆注料的不同組分原料中加7%水； 在強制式攪拌機中均勻攪拌4min ；將模具安置于振動臺上，向模具中加入攪拌后的配料， 啟動振動臺振動12min ；自然養(yǎng)護78h ；然后采用電加熱烘窯將乙烯裂解爐廢熱鍋爐下封頭 整體在540°C下熱處理40h，即得下封頭4。 產(chǎn)品經(jīng)檢測，理化指標(biāo)如下
下封頭插件6:110°C *24h烘后體積密度為3. 2g/cm3;1600°C *3h燒后抗折強度 21. 5MPa ； 1600°C *3h 燒后耐壓強度 124. IMPa, 1600°C *3h 燒后線變化率-0. 05%。下封頭本體110°C *24h烘后體積密度為2. 2g/cm3, 900°C *3h燒后抗折強度 12. 7MPa，900°C *3h 燒后耐壓強度 55. 6MPa，900°C *3h 燒后線變化率 _0. 1%。所得產(chǎn)品10個送石化企業(yè)安裝于乙烯裂解爐廢熱鍋爐，結(jié)果平均壽命達4年。檢 查使用4年以后的乙烯裂解爐廢熱鍋爐下封頭狀況，封頭本體無破損，封頭插件稍有裂紋， 可單獨更換。
實施例二
乙烯裂解爐廢熱鍋爐上封頭1包括上封頭插件2和上封頭本體。乙烯裂解爐廢熱鍋爐上封頭插件2澆注料的組分配比為板狀剛玉85%，硅微粉 0. 5%，活性氧化鋁8%，鋁酸鈣水泥6. 5%，外加分散氧化鋁ADW重量百分比為0. 1%，防爆纖維 0. 02% ；
封頭本體澆注料的組分配比為莫來石80%，硅微粉8%，活性氧化鋁4%，鋁酸鈣水泥8%， 防爆纖維0. 05% ；
其中防爆纖維為聚氨酯類纖維。乙烯裂解爐廢熱鍋爐上封頭1制備方法先澆注上封頭插件2，再澆注上封頭本 體
(1)往上封頭插件2澆注料的不同組分原料中加水；在強制式攪拌機中均勻攪拌3min； 將模具安置于振動臺上，向模具中加入攪拌后的配料，啟動振動臺振動5min ；自然養(yǎng)護20h 后脫模，脫模后再自然養(yǎng)護70h ；然后進入1650°C的高溫窯燒制熔融后重結(jié)晶，得到上封頭 插件2;
(2)將所得封頭插件2安裝定位；然后往封頭本體澆注料的不同組分原料中加水；在強 制式攪拌機中均勻攪拌3min ；將模具安置于振動臺上，向模具中加入攪拌后的配料，啟動 振動臺振動IOmin ；自然養(yǎng)護70h ；然后采用電加熱烘窯將乙烯裂解爐廢熱鍋爐上封頭1整 體在530°C下熱處理36h，即得成品。產(chǎn)品經(jīng)檢測，理化指標(biāo)如下上封頭插件2 110°C *24h烘后體積密度為3. 05g/cm3 ； 1600 V *3h燒后抗折強度 13. 5MPa ； 1600°C *3h 燒后耐壓強度 101. 5MPa, 1600°C *3h 燒后線變化率-0. 1%。上封頭本體110°C *24h烘后體積密度為2. lg/cm3, 900°C *3h燒后抗折強度 7. 3MPa，900°C *3h 燒后耐壓強度 52. 4MPa，900°C *3h 燒后線變化率 _0. 12%。所得產(chǎn)品10個送石化企業(yè)安裝于乙烯裂解爐廢熱鍋爐，結(jié)果平均壽命達3. 5年。 檢查使用3. 5年以后的乙烯裂解爐廢熱鍋爐上封頭狀況，封頭本體無破損，插件部位稍有 裂紋，可單獨更換。
實施例三
乙烯裂解爐廢熱鍋爐下封頭4包括下封頭插件6和下封頭本體。下封頭插件6澆注料的組分配比為板狀剛玉95%，硅微粉1. 5%，活性氧化鋁2%， 鋁酸鈣水泥1. 5%，分散氧化鋁ADW重量百分比為5%，防爆纖維0. 2% ；
下封頭本體澆注料的組分配比為莫來石95%，硅微粉0. 5%，活性氧化鋁2%，鋁酸鈣水 泥2. 5%，防爆纖維0. 25% ；
其中防爆纖維為聚丙烯類纖維。乙烯裂解爐廢熱鍋爐下封頭4制備方法先澆注下封頭插件6，再澆注下封頭本 體
(1)往下封頭插件6澆注料的不同組分原料中加水；在強制式攪拌機中均勻攪拌5min； 將模具安置于振動臺上，向模具中加入攪拌后的配料，啟動振動臺振動8min ；自然養(yǎng)護30h 后脫模，脫模后再自然養(yǎng)護90h ；然后進入1720°C的高溫窯燒制熔融后重結(jié)晶，得到下封頭 插件6;
(2)將所得封頭插件6安裝定位；然后往封頭本體澆注料的不同組分原料中加水；在強 制式攪拌機中均勻攪拌5min ；將模具安置于振動臺上，向模具中加入攪拌后的配料，啟動 振動臺振動15min ；自然養(yǎng)護90h ；然后采用電加熱烘窯將乙烯裂解爐廢熱鍋爐下封頭整體 在560°C下熱處理48h，即得下封頭4。產(chǎn)品經(jīng)檢測，理化指標(biāo)如下
下封頭插件6:110°C *24h烘后體積密度為3. lg/cm3； 1600 0C *3h燒后抗折強度 16. 3MPa ； 1600°C *3h 燒后耐壓強度 112. 8MPa, 1600°C *3h 燒后線變化率-0. 08%。封頭本體110°C *24h烘后體積密度為2. 14g/cm3，900°C *3h燒后抗折強度 9. 5MPa,900°C *3h 燒后耐壓強度 63. 4MPa,900°C *3h 燒后線變化率 _0. 1%。所得產(chǎn)品10個送石化企業(yè)安裝于乙烯裂解爐廢熱鍋爐，結(jié)果平均壽命達3. 8年。 檢查使用3. 8年后的乙烯裂解爐廢熱鍋爐下封頭狀況，封頭本體無破損，插件部位稍有裂 紋，可單獨更換。
實施例四
乙烯裂解爐廢熱鍋爐上封頭1包括上封頭插件2和上封頭本體。乙烯裂解爐廢熱鍋爐上封頭插件2澆注料的組分配比為板狀剛玉88%，硅微 粉3%，活性氧化鋁2%，鋁酸鈣水泥7%，外加分散氧化鋁ADS重量百分比為0. 8%，防爆纖維 0. 02% ；封頭本體澆注料的組分配比為莫來石90%，硅微粉6%，活性氧化鋁3%，鋁酸鈣水泥1%， 防爆纖維0. 2% ；
其中防爆纖維為聚丙烯單絲纖維。乙烯裂解爐廢熱鍋爐上封頭1制備方法先澆注上封頭插件2，再澆注上封頭本 體
(1)往上封頭插件2澆注料的不同組分原料中加水；在強制式攪拌機中均勻攪拌 4. 5min ；將模具安置于振動臺上，向模具中加入攪拌后的配料，啟動振動臺振動7min ；自然 養(yǎng)護28h后脫模，脫模后再自然養(yǎng)護88h ；然后進入1700°C的高溫窯燒制熔融后重結(jié)晶，得 到上封頭插件2 ；
(2)將所得封頭插件2安裝定位；然后往封頭本體澆注料的不同組分原料中加水；在強 制式攪拌機中均勻攪拌3. 5min ；將模具安置于振動臺上，向模具中加入攪拌后的配料，啟 動振動臺振動Ilmin ；自然養(yǎng)護80h ；然后采用電加熱烘窯將乙烯裂解爐廢熱鍋爐上封頭1 整體在550°C下熱處理38h，即得成品。產(chǎn)品經(jīng)檢測，理化指標(biāo)如下
上封頭插件2 110°C *24h烘后體積密度為3. 01g/cm3 ； 1600 °C *3h燒后抗折強度 12. 5MPa ； 1600°C *3h 燒后耐壓強度 99. 5MPa, 1600°C *3h 燒后線變化率-0. 15%。上封頭本體110°C *24h烘后體積密度為2. 02g/cm3, 900°C *3h燒后抗折強度 7. lMPa,900°C *3h 燒后耐壓強度 50. 2MPa,900°C *3h 燒后線變化率 _0. 14%。所得產(chǎn)品10個送石化企業(yè)安裝于乙烯裂解爐廢熱鍋爐，結(jié)果平均壽命達3. 2年。 檢查使用3. 2年以后的乙烯裂解爐廢熱鍋爐上封頭狀況，封頭本體無破損，插件部位稍有 裂紋，可單獨更換。
權(quán)利要求
一種乙烯裂解爐廢熱鍋爐封頭，包括封頭插件和封頭本體，其特征在于所述封頭插件澆注料由板狀剛玉、硅微粉、活性氧化鋁、鋁酸鈣水泥和分散氧化鋁ADS/ADW、防爆纖維組成；所述封頭本體澆注料由莫來石、硅微粉、活性氧化鋁、鋁酸鈣水泥和防爆纖維組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烯裂解廢熱鍋爐封頭，其特征在于所述封頭插件澆注料的 組分及按重量百分比的組成比例為板狀剛玉85-95%、硅微粉0.5-3%、活性氧化鋁2-8%、 鋁酸鈣水泥1. 5-7%，上述原料總量為100%，外加分散氧化鋁ADS或ADW 0. 1-5%,防爆纖維0. 02-0. 2%ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烯裂解廢熱鍋爐封頭，其特征在于所述封頭本體澆注料 的組分及按重量百分比的組成比例為莫來石80-95%、硅微粉0.5-8%、活性氧化鋁2-7%、 鋁酸鈣水泥1. 5-8%，上述原料總量為100%，外加防爆纖維0. 05-0. 2%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的乙烯裂解廢熱鍋爐封頭，其特征在于所述板狀剛玉原料 質(zhì)量指標(biāo)為=Al2O3彡99%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的乙烯裂解廢熱鍋爐封頭，其特征在于所述莫來石原料質(zhì) 量指標(biāo)為=Al2O3 44-46%, SiO2 45-50%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的乙烯裂解廢熱鍋爐封頭，其特征在于所述硅微粉原 料質(zhì)量指標(biāo)為:Si02彡98%、Fe2O3彡0. 02%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的乙烯裂解廢熱鍋爐封頭，其特征在于所述活性氧化 鋁原料質(zhì)量指標(biāo)為=Al2O3 ^ 99%。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的乙烯裂解廢熱鍋爐封頭，其特征在于所述封頭插件澆注料 的組分優(yōu)選配比為板狀剛玉90%，硅微粉1%，活性氧化鋁5%，鋁酸鈣水泥4%，分散氧化鋁 ADS或ADW重量百分比為0. 5%，防爆纖維0. 1%。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的乙烯裂解廢熱鍋爐封頭，其特征在于所述封頭本體澆注料 的組分優(yōu)選配比為莫來石88%，硅微粉4%，活性氧化鋁3%，鋁酸鈣水泥5%，防爆纖維0. 1%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乙烯裂解廢熱鍋爐封頭制造方法，其特征在于先澆注封頭 插件，再澆注封頭本體(1)將封頭插件澆注料的不同組分混合均勻后加水；在強制式攪拌機中均勻攪拌 3-5min ；將模具安置于振動臺上，向模具中加入攪拌后的配料，啟動振動臺振動5-8min ；自 然養(yǎng)護20-30h后脫模，脫模后再自然養(yǎng)護70-90h ；然后進入烘窯烘干，再進入1650-1720°C 的高溫窯燒制后重結(jié)晶，得到封頭插件；(2)將所得封頭插件安裝定位；然后將封頭本體澆注料的不同組分混合均勻后加水； 在強制式攪拌機中均勻攪拌3-5min ；將模具安置于振動臺上，向模具中加入攪拌后的配 料，啟動振動臺振動10-15min ；自然養(yǎng)護70_90h ；然后采用電加熱烘窯將乙烯裂解爐廢熱 鍋爐封頭整體在530-560°C下熱處理36-48h，即得成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種乙烯裂解爐廢熱鍋爐封頭，包括封頭插件和封頭本體，而所述封頭插件澆注料由板狀剛玉、硅微粉、活性氧化鋁、鋁酸鈣水泥和分散性氧化鋁ADS/ADW、防爆纖維組成；所述封頭本體澆注料由莫來石、硅微粉、活性氧化鋁、鋁酸鈣水泥和防爆纖維組成。本發(fā)明根據(jù)乙烯裂解爐廢熱鍋爐封頭插件部位比封頭本體強度要求更高、熱震穩(wěn)定性要求更高的特點選材，合理利用了封頭插件和封頭本體的材料選擇和配比，并通過制備工藝使封頭插件和封頭本體有機成為一體；即便在長期使用導(dǎo)致插件破裂后，也可以單獨更換插件，不需整體更換封頭，因而制得使用壽命長、熱震穩(wěn)定性高、耐高溫沖刷性強、成本低、能夠承受頻繁開停工帶來的溫度急變的乙烯裂解爐廢熱鍋爐封頭。
文檔編號C04B35/66GK101993251SQ20101029666
公開日2011年3月30日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者潘永忠, 王明 申請人:王明