استخدام مواد الطرق المصنوعة من سيليكون كاربيد في جدران التبريد بالماء لأفران التحويل الكيميائي للفحم

Thread Content

تطبيق مواد الختم المصنوعة من كربيد السيليكون في جدران التبريد بالماء لأفران التحويل الكيميائي للفحم ملخص； يتناول المقال أنواع جدران التبريد بالماء في أفران التغويز وخصائصها ； تم تحليل نقطة الانصهار واللزوجة لرماد الفحم، بالإضافة إلى درجة حرارة الفرن ونسبة الرماد، وتأثير مواد الختم المقاومة للحرارة على تراكم الرواسب على جدران الجدار المبرد بالماء. من خلال إضافة Cr2O3، يمكن تحسين مقاومة مواد الخبث المصنوعة من كربيد السيليكون لتأثيرات الرماد الفحمي على الجدران المبردة بالماء. أدى إضافة مادة CHC-3 المذيبة للرطوبة إلى تقليل وقت التجفيف وخفض درجة حرارة التجفيف. يساعد مادة الخلط من سلسلة SiC-Al2O3-Cr2O3 في تكوّن الراسبات على جدران التبريد بالماء، مما يؤدي إلى حماية الجدران بفضل هذه الراسبات. تعد الكيماويات القائمة على الفحم وسيلة مهمة لاستخدام الفحم بطريقة نظيفة وفعالة، حيث تقوم بتحويل المواد الكربونية إلى غازي CO وH2 من خلال عمليات كيميائية تتم في درجات حرارة وضغوط عالية، ويتم استخدام هذين الغازين في صناعة الأمونيا والميثانول وإنتاج الهيدروجين من الفحم وتوليد الطاقة باستخدام الأوليفينات، ويعتبر جهاز التغويز هو العنصر الأساسي في عملية التغويز. فرن تبخير للتفاعلات الكيميائية تحت درجات حرارة وضغوط عالية. هناك أكثر من 10 أنواع من أفران التغيير الحالة، ويمكن تقسيمها إلى نوعين حسب شكل المواد الخام ； مفاعل تحويل الغاز من الفحم المسحوق ومفاعل تحويل الغاز من خليط الماء والفحم. ووفقًا لهيكل طلاء تجويف فرن التغويز، يمكن تقسيمه إلى هيكل الطوب المقاوم للحرارة الذي يمثله تكساكو، وهيكل الجدران المبردة بالماء الذي يمثله شل. شل Shell، تكساكو Texaco 1. خصائص الجدار البارد لغرفة التبخير ； يتفاعل مسحوق الفحم مع الأكسجين في غرفة الاحتراق بفرن التغويز، عند درجات حرارة تتراوح بين 1400°م و1600°م، وضغط تشغيل يبلغ حوالي 4.0 ميجا باسكال. ينقسم جدار التبريد بالماء في فرن التبخير إلى ثلاثة أجزاء، وهي جدار التبريد الرئيسي، واللفافات العلوية، ولفافات فتحة الرماد. طلاء الجدار الداخلي للتبريد بالماء. يتم صنع جدران التبريد بالماء وغرف التبريد السريع من فولاذ مخلوط منخفض المقاومة للحرارة. تم لحام مسامير فولاذية مقاومة للحرارة وطبقة حماية من كربيد السيليكون بسمك 20 مم على الوجه المواجه للنار في جدار التبريد بالماء. بفضل حماية طبقة السيليكون كاربيد وطبقة الراكد الصلبة التي تتشكل لاحقًا، يبلغ درجة حرارة الماء في أنابيب جدار التبريد بالماء حوالي 270 درجة مئوية. هناك نوعان من طرق ترتيب أنابيب جدار التبريد بالماء ； أنبوبي ； مثل رأس الرش لشل Sehll ذو الفوهات الأربع، حيث يتدفق الغاز المركب صعودًا إلى خارج الفرن ； فرن فضائي من نوع اللفائف ذو فوهة واحدة، حيث يخرج الغاز المركب إلى الأسفل. تستخدم جدران التبريد بالماء هيكل أنابيب عمودية مغلقة بالكامل (لفائف)، ودرجة حرارة الجدار أقل بحوالي 110 درجات مئوية مقارنة بفرن التكثيف ذو الجدران المصنوعة من الطوب المقاوم للحرارة، كما تحول جدران التبريد بالماء عملية تبديد الحرارة من جدران الفرن المصنوعة من الطوب المقاوم للحرارة إلى بخار، مما يزيد من كفاءة فرن التكثيف. لن تتجاوز درجة حرارة جدار الفرن درجة حرارة الجدار المبرد بالماء، وبالتالي لا يوجد مشكلة في ارتفاع درجة حرارة جدار الفرن. مقارنةً بفرن التغويز ذو الجدار البارد بالماء وفرن التغويز ذو هيكل الطوب المقاوم للحرارة، فإنه يتطلب استثمارات أقل، وعمره الافتراضي أطول، وتكاليف الصيانة منخفضة، كما أن مدة تسخين الفرن تستغرق حوالي 5 أيام فقط، مما يوفر فوائد اقتصادية واضحة. في السنوات الأخيرة، تم تشغيل عدد كبير من أفران الفضاء ذات الجدران المبردة محليًا، مثل فرن تسينغهوا من الجيل الثاني وفرن SE-2 الشرقي. الرسم التخطيطي لفرن التحويل بجدار تبريد مائي كالتالي: ； هيكل جدار التبريد بالأغشية على شكل لفائف في فرن HTL الفضائي؛ يستخدم فرن SE-الشرقي هيكل جدار التبريد بالأغشية على شكل أنابيب عمودية. 2. عوامل تأثير تراكم الرواسب على جدار التبريد: في عملية الإنتاج الطبيعية للفرن، يتم رش مسحوق الفحم والأكسجين والبخار داخل غرفة الاحتراق عبر فوهات الرش بسرعة عالية، مما يؤدي إلى حدوث تيارات دوامية قوية، وبالتالي يساعد ذلك على حدوث تفاعلات الغازة بشكل كامل. يتم رمي الرماد السائل المنصهر الناتج عن الاحتراق المفاجئ، بفضل التيار الدوامي الناتج عن فوهة الاحتراق، إلى سطح الجدار الخارجي المبرد بالماء، حيث يتم تصلبه تحت تأثير مياه التبريد، ويترسب على سطح المواد المقاومة للحرارة ليشكل طبقة الرماد الأولية. يتم تصلب سطح طبقة الراكد وزيادة سمكها، أو انصهاره وتقليل سمكه، تحت تأثير درجة حرارة الفرن ومياه التبريد. يزداد سمك طبقة الراكد في البداية، مما يؤدي إلى زيادة المقاومة الحرارية تدريجيًا، وبالتالي يقل تأثير جدار التبريد بالمياه تدريجيًا. عندما يصل طبقة الراكد داخل فرن التبخير إلى حالة توازن ديناميكي، يمكن تقسيم طبقة الراكد على جدار التبريد بالماء إلى طبقة متدفقة، وطبقة انتقالية، وطبقة ثابتة. تتجدد طبقة التدفق وطبقة الانتقال باستمرار مع سير عملية التغيير الحالة. يرتبط سمك طبقة الراستجات ارتباطًا مباشرًا بالتشغيل الآمن لفرن التغويز. يؤثر نقطة الانصهار واللزوجة لرماد الفحم، بالإضافة إلى درجة حرارة الفرن ونسبة الأكسجين إلى الفحم، وخصائص المواد المقاومة للحرارة، تأثيرًا كبيرًا على فعالية تكوّن الرواسب. 2.1 نقطة الانصهار: تتحول جزيئات الفحم تحت درجات حرارة وضغوط عالية إلى غازي CO وH2، بينما يتحول الجزء الآخر إلى رماد يشكل صلبًا منصهرًا. يعتمد نقطة الانصهار واللزوجة لرماد الفحم بشكل أساسي على تركيب رماد الفحم، حيث يحتوي رماد الفحم على مزيج من السيليكات والكبريتات بالإضافة إلى أكاسيد المعادن المختلفة، وأهم هذه المكونات: SiO2، Al2O3، Fe2O3، CaO، MgO، K2O، Na2O، TiO2، SO3، وهي القيم النموذجية لهذه المكونات. المشروع: Al2O3، SiO2، Fe2O3، CaO، MgO، K2O، Na2O؛ النسب المئوية للتركيب: 13–21، 30–45، 7–11، 3–15، 2–4، 1–3، 2–9؛ درجة الانصهار المشترك: 800–1000 درجة مئوية لمزيج K2O-Na2O. SiO2- Fe2O3- CaO-Al2O3، 1200 SiO2- CaO، 1544. SiO2- Fe2O3- CaO، 1204. كلما ارتفعت نسبة CaO-SiO2-Al2O3، و1553 SiO2، وAl2O3، كلما ارتفع نقطة الانصهار الرمادي. كلما زادت نسبة Fe2O3 وCaO وMgO وK2O وNa2O، كان نقطة الانصهار أقل، وكانت اللزوجة أقل أيضًا. غير مفيد لترسب الرواسب. يُفضل أن يكون نطاق نقطة الانصهار لرماد أنواع الفحم بين 1150 و1350 درجة مئوية. 2.2 درجة حرارة التشغيل ； يؤثر درجة حرارة غرفة الاحتراق في فرن التبخير بشكل مباشر على نسبة الأكسجين إلى الفحم في فوهات الاحتراق، وبالتالي يؤثر ذلك على الحمل الحراري للجدران المبردة بالماء، ومعدل تحويل الكربون، وكفاءة الغاز البارد، وغيرها. مع زيادة نسبة الأكسجين إلى الفحم، يكون تأثير الحمل الحراري على جدران التبريد المائية في فرن التغويز، حيث تزيد درجة الحرارة عن 1550 درجة مئوية، أكبر بشكل واضح في المناطق ذات الحرارة العالية مقارنة بالمناطق ذات الحرارة المنخفضة، مما سيؤدي إلى تفاقم تلف الدبابيس الموجودة على جدران التبريد المائية ومواد SiC المستخدمة في تثبيتها في المناطق ذات الحرارة العالية. لذلك، فإن التحكم في نسبة الأكسجين إلى الفحم في فوهة الاحتراق الرئيسية أمر بالغ الأهمية لسلامة الجدار البارد. ②انخفاض نسبة الأكسجين إلى الفحم، وانخفاض درجة حرارة تفاعل التغويز، مما يؤدي إلى احتراق غير كامل. كما أن الفحم الدقيق غير المتفاعل والرماد يؤديان إلى تآكل وتدمير مواد الجدران الباردة بفعل الغازات، مما يقلل من معامل نقل الحرارة في هذه الجدران، بل وقد يؤدي إلى تدميرها تمامًا. 2.3، الرماد: عندما يكون محتوى الرماد في بودرة الفحم منخفضًا، فإن ذلك يؤدي إلى خسائر حرارية كبيرة في فرن التغويز، وهو ما يضر بقدرة جدران الفرن على مقاومة تأثير الرماد، بل قد لا يتشكل رماد على الإطلاق، مما يؤثر سلبًا على عمر فرن التغويز. أما عندما يكون محتوى الرماد مرتفعًا، فإن الجزء السطحي من الكربون يتغطى بالرماد، مما يقلل من مساحة التلامس بين مواد التغويز والكربون، وبالتالي ينخفض كفاءة التغويز، كما يزداد تآكل مكونات الفرن بسبب الرماد. النسبة المثلى للرماد في الفحم تتراوح بين 12٪ و25٪. 2.4 تفاعل مواد العزل المقاومة للحرارة في جدار التبريد بالماء مع الصخور النارية، وتأثير ذلك على تراكم الصخور النارية على سطح جدار التبريد بالماء: في بداية تشغيل الفرن، تلتصق الصخور النارية مباشرةً بسطح الطلاء المقاوم للحرارة في جدار التبريد بالماء. عند تشغيل الجهاز بشكل طبيعي، وتحت تأثير عوامل مثل درجة حرارة الفرن وجودة الفحم، ينخفض لزوجة الصهارة، كما يصبح جدار التبريد بالماء في فرن التغويز أرق. وفي هذه الحالة، لا تكون الصهارة السائلة متماسكة، مما يؤدي إلى تآكل المواد المقاومة للحرارة على سطح جدار التبريد بالماء. كما تسبب الرماد في تآكل المسامير المثبتة على جدار التبريد بالماء، بالإضافة إلى مواد السيليكون كاربيد المستخدمة في البناء. مع ارتفاع درجة الحرارة، يزداد معدل ذوبان المركبات الأكسيدية في الراسب. وعند نفس درجة الحرارة، فإن قابلية ذوبان Cr2O3 في راسب الفحم هي الأقل. وبذلك يتم ضمان تماسك المادة بأكملها ； إن قدرة الراين على ترطيب مادة Cr203 ضعيفة، مما يؤدي إلى إبطاء عملية تفاعل Cr203. الذوبان في الراين ； يؤدي ذوبان مادة Cr203 في الراكد إلى زيادة لزوجته، بل ويمكنه أيضًا تكوين طبقة واقية موحدة على سطح المادة، مما يسد مساماتها ويمنع اختراق الراكد لها. يعتبر الكبريت الموجود في الفحم مادة ضارة، حيث يمكن لمركبات مثل H2S التي تتكون في درجات الحرارة العالية أن تقلل من لزوجة الصهارة. كما يتكون مركب FeSO2 عند درجة حرارة 1170 درجة مئوية، وهو ما يؤدي إلى تآكل شديد في مسامير الفولاذ المقاوم للحرارة وجدران التبريد بالماء. يقل سمك طبقة الراين، ويتلامس الراين الموجود على جدار التبريد بشكل مباشر مع المسامير المثبتة في جدار التبريد والمواد المقاومة للحرارة، مما يؤدي إلى تآكل شديد. وبالتالي يقل عمره الافتراضي. معدلات التآكل الحجمي لأكاسيد مختلفة وSiC في روث الفحم كالتالي: ； معدل التآكل الحجمي %:
Cao، SiO2: 100، 90
SiC، Al2O3، Cr2O3: 75، 60، 3، 45
في درجات الحرارة 1350℃، 1400℃، 1450℃، 1500℃، 1550℃، 1600℃، 1650℃، 1700℃ لمدة 3 ساعات، يتضح من الرسم البياني أن Cao وSiO2 لديهما قدرة ضعيفة على مقاومة التآكل مقارنة بـ SiC وAl2O3 وCr2O3. إن درجة ذوبان Cr203 في رواسب الفحم هي الأدنى، كما أن قدرته على التغلغل في هذه الرواسب ضعيفة، وهو ما يؤدي إلى إبطاء عملية ذوبان Cr203 في رواسب الفحم. يؤدي ذوبان مادة Cr203 في الرماد الفحمي إلى زيادة لزوجة الرماد، بل ويمكنه أيضًا تكوين طبقة واقية موحدة على سطح المادة، مما يسد مساماتها ويمنع اختراق الرماد لها. يتمتع Cr203 بخصائص ممتازة في مقاومة تآكل الراين. تم إدخال Cr203 في مواد الرص للجدران المائية المقاومة للحرارة، مما أدى إلى تحسين كبير في مقاومتها لتأثيرات الصهارة. تحديد تركيب الطبقة العازلة المقاومة للتآكل المُصنوعة عن طريق الضغط على جدار التبريد بالماء: من أجل منع تآكل وتلف طبقة العازل في جدار التبريد بالماء بسبب رواسب الفحم، ولزيادة كفاءة إنتاج الحرارة، يتم وضع طبقة عازلة مقاومة للتآكل بسمك يتراوح بين 14 مم و25 مم على سطح جدار التبريد بالماء. من أجل نقل الحرارة داخل الفرن عبر صفوف الأنابيب، يلزم أن يكون الطلاء المقاوم للتآكل ذا قدرة توصيل حراري عالية، بالإضافة إلى قدرة جيدة على مقاومة تأثير الرماد في البيئات المخفضة. بمساعدة الخبراء من جامعة ووهان للعلوم والتكنولوجيا وفرع شركة سينوبك في آنتشينغ، وبالاستفادة من التقنيات المتقدمة المستوردة، تم تطوير مادة تُستخدم في أفران التحويل الغازي، وهي مادة مصنوعة من سيليكون كاربيد وألومينا وكروميا. تتميز هذه المادة بخصائص كيميائية مستقرة، بالإضافة إلى قدرتها على تحمل درجات الحرارة العالية والتآكل والصدمات. كما أن سيليكون كاربيد يتمتع بمعدل توصيل حراري عالٍ، حيث يبلغ 64.4 واط/متر·كلفن عند درجة حرارة 500 درجة مئوية، مما يسمح بنقل حرارة طبقة الراكد عن الجدران المبردة بالماء بسرعة. الطور البلوري الرئيسي لـ Al2O3 عند درجات الحرارة العالية هو α-Al2O3 (الألمنا). الكثافة 3.9 جرام/سم³، ودرجة المقاومة للحرارة 2250 درجة مئوية. مقياس موس للصلابة: 9.0. مقاومة عالية للتآكل والصدأ. يتمتع Cr2O3 ببنية بلورية من نوع α-Al2O3، ونقطة انصهاره 2435 درجة مئوية. كما أنه يتمتع باستقرار جيد تجاه الأحماض والقلويات، ويمكنه تكوين مركبات صلبة مع أكاسيد مثل Al2O3 وSiO2. يزيد من لزوجة الراكد، مما يمنع بفعالية تسربه. مادة الختم المستخدمة في أفران التكثيف مصنوعة من كربيد السيليكون عالي النقاء وذو الحبيبات الكبيرة، بالإضافة إلى الألومينا ومسحوق الكروم ألومينا فائق النعومة، ومادة رابطة من فوسفات الألومنيوم والكروم، مع إضافة مواد أخرى تحت ظروف محددة. إنه مادة صلبة يمكن تكسيرها بالضرب، وتتصلب في الهواء مباشرةً. ينشأ قوته نتيجة لتركيز المادة الرابطة الكولويدية عن طريق إزالة الماء في درجات حرارة تتراوح بين 35°م و240°م، مما يؤدي إلى حدوث تفاعلات تكثيفية، بالإضافة إلى حدوث روابط كيميائية مع كربيد السيليكون والألومينا والمساحيق الدقيقة. مواد مقاومة للحرارة مثل فوسفات الألومنيوم والكروم، ومساحيق أكاسيد درجات الحرارة العالية، والكوراندوم، والكروم كوراندوم، وCr2O3 على المستوى النانوي، تتحد في درجات حرارة تتراوح بين 1100°م و1450°م لتشكيل مركبات بلورية متعددة. في درجات الحرارة العالية، تتكون مادة مذابة صلبة من مساحيق أكسيد الكروم وأكسيد الألومنيوم على المستوى النانوي. زادت من مقاومة الطلاء للتآكل والتآكل الناتج عن الاحتكاك. في مواد الطلاء المقاومة للحرارة في الجدران المبردة بالماء، يجب تقليل نسبة SiO2. ففي المواد المقاومة للحرارة، سواء كان SiO2 في حالته الحرة أو المرتبطة، فإنه يمكنه التفاعل مع الهيدروجين الموجود داخل فرن التغويز، مما يؤدي إلى تكوين منتجات غازية تخرج من المواد المقاومة للحرارة، وبالتالي يتم تدمير البنية الأصلية لهذه المواد، مما يقلل من قوتها ويسرع من تلف مواد الطلاء المقاومة للحرارة. معادلة التفاعل الكيميائي هي: SiO2 (s) + H2 (g) → H2O (g) + Si (g).
4. خصائص المنتج
4.1 خصائص منتج GSJ-75 والمنتجات المستوردة موضحة في الجدول رقم 1 ； (ينطبق على طلاء الفرن) الجدول 1: المواصفات لمنتج GSJ-75 SiC75 P (مستورد)
الكثافة الحجمية: جرام/سم³
عند درجة حرارة 110℃ لمدة 24 ساعة: 2.60، 2.55
عند درجة حرارة 1100℃ لمدة 3 ساعات: 2.54 –
مقاومة الضغط: ميجا باسكال
عند درجة حرارة 110℃ لمدة 24 ساعة: 85 –
عند درجة حرارة 1100℃ لمدة 3 ساعات: 82، 54.4
مقاومة الكسر: ميجا باسكال
عند درجة حرارة 110℃ لمدة 24 ساعة: 15.6 –
عند درجة حرارة 1100℃ لمدة 3 ساعات: 15.0 –
معدل التغير في الطول بعد الحرق: %
عند درجة حرارة 1100℃ لمدة 3 ساعات: -0.2، -0.2
معامل التوصيل الحراري: واط/متر·كلفن
عند درجة حرارة متوسطة 1000℃: 6.502
عند درجة حرارة متوسطة 500℃: 3.85
مقاومة التآكل: cc
عند درجة حرارة 1100℃: 5.1، 6.5
التركيب الكيميائي: %
Al2O3+Cr2O3: 21.31 ≤ 26
Fe2O3: 0.30 ≤ 0.2
SiC: 74.22 ≥ 70
4.2
أما مواصفات منتج GSJ-85 والمواد المستوردة، فهي موضحة في الجدول 2 ； (يُستخدم في تغليف الصناديق الجدارية وشبكات التدفق)
الجدول 2: المنتج GSJ-85 RGB F85LC (مستورد)
الكثافة الحجمية: جرام/سم³
عند درجة حرارة 110°م لمدة 24 ساعة: 2.65، 2.6
عند درجة حرارة 1100°م لمدة 3 ساعات: 2.58 –
مقاومة الضغط: ميجا باسكال
عند درجة حرارة 110°م لمدة 24 ساعة: 95 –
عند درجة حرارة 1100°م لمدة 3 ساعات: 97، ≥80
مقاومة الكسر: ميجا باسكال
عند درجة حرارة 110°م لمدة 24 ساعة: 17.1 –
عند درجة حرارة 1100°م لمدة 3 ساعات: 17.6 –
معدل التغير في الخصائص بعد الحرق: %
عند درجة حرارة 1100°م لمدة 3 ساعات: -0.3، -0.2
معامل التوصيل الحراري: واط/متر·كلفن
عند درجة حرارة متوسطة 1000°م: 6.731
عند درجة حرارة متوسطة 500°م: 3.85
مقاومة التآكل: cc
عند درجة حرارة 1100°م: 4.3 –
التركيب الكيميائي: %
Al2O3+Cr2O3: 10.1 –
Fe2O3: 0.1، ≤0.1
SiC: 85، ≥84، 4.3
CAJ-3.1RC، AA-22S: خصائص التغليف المقاوم للتآكل موضحة في الجدول 3 ； (ينطبق على أنابيب نقل الغاز) الجدول 3: المواصفات للمنتج CAJ-3.1 RC AA-22S
الكثافة الحجمية: جرام/سم³
عند درجة حرارة 110°م لمدة 24 ساعة: 3100
عند درجة حرارة 1100°م لمدة 3 ساعات: 3050
عند درجة حرارة 400°م: 2500

مقاومة الضغط: ميجا باسكال
عند درجة حرارة 110°م لمدة 24 ساعة: 90.0
عند درجة حرارة 1100°م لمدة 3 ساعات: 113.0
عند درجة حرارة 800°م لمدة 60 دقيقة: ≥60 ميجا باسكال

مقاومة الكسر: ميجا باسكال
عند درجة حرارة 110°م لمدة 24 ساعة: 115.0
عند درجة حرارة 1100°م لمدة 3 ساعات: 12.0

معدل التغير في الطول بعد الحرق: %
عند درجة حرارة 1100°م لمدة 3 ساعات: 11.0

معامل التوصيل الحراري: واط/متر·كلفن
عند درجة حرارة متوسطة تبلغ 1000°م: -0.20

مقاومة التآكل: cc
عند درجة حرارة 1100°م: 2.5، وأقل من 6.5

التركيب الكيميائي: %
Al2O3: 84.1
Fe2O3: 0.1
Cr2O3: 10.5

5. طريقة الاستخدام:
5.1 يجب تركيب سقالات داخل الفرن، وتوفير إضاءة كافية. كما يجب إزالة الطبقة القديمة المتضررة من جدران الفرن، وتنظيف الأجزاء المتراخية في جدران الفرن وأنابيب المياه. بعد ذلك، يتم استخدام جهاز الشفط لإزالة الجسيمات والغبار المتراكم، ثم يتم لحام المسامير المستخدمة في تثبيت الأجزاء وفقًا للمواصفات المطلوبة. (انظر الصورة على اليمين لجدار التبريد بعد التنظيف) 5.2 يجب أن تكون درجة حرارة التطبيق لمواد البناء المقاومة للحرارة في فرن التحويل بين +5 درجات مئوية و+30 درجة مئوية؛ وعندما تكون درجة حرارة البيئة أقل من +5 درجات مئوية، يجب تسخين بيئة التطبيق بطريقة مناسبة حتى تصل إلى الدرجة المطلوبة. إذا كانت درجة الحرارة في موقع البناء أعلى من +30 درجة مئوية، يجب اتخاذ تدابير لخفض درجة الحرارة لتلبية متطلبات البناء. 5.3 لا يجوز تغيير نسب مكونات المواد المقاومة للحرارة غير المحددة الشكل أثناء عملية البناء، كما لا يجب إضافة الماء أو أي مواد أخرى إلى خليط مواد التصليد المقاومة للحرارة بعد خلطها وتنظيف جدران التبريد المائية. يتم خلط مواد الختم المقاومة للحرارة باستخدام خلاطات خاصة، ويجب تنظيف الخلاطات وأوعية التغذية وأوعية الوزن جيدًا. يتم استخدام مواد الطلاء المقاوم للحرارة عن طريق الضغط اليدوي، ويجب إنهاء عملية تطبيق هذه المواد خلال 30 دقيقة من خلطها، كما لا يجوز استخدام المواد المقاومة للحرارة التي بدأت في التصلب. يجب أن يتوافق الماء المستخدم في خلط المواد المقاومة للحرارة مع **معايير “المياه الصالحة للشرب”**، كما يجب أن يظل درجة حرارته ضمن نطاق من +5℃ إلى +25℃. يجب أن تكون الأدوات المستخدمة في البناء والأوعية المخصصة لحفظ المواد المقاومة للحريق نظيفة وجاهزة للاستخدام. 5.4 مواد الختم المصنوعة من كربيد السيليكون والكروم ألومينا، تُصنع من مسحوقات ومواد مثبتة ومواد لاصقة عالية الحرارة. كل كيس من المواد المخلوطة (المسحوق) يحتوي على 25 كجم، بينما يبلغ وزن مادة التصليد 0.75 كجم. الكولويد عالي الحرارة 30 كجم لكل برميل. 5.5 نسبة مكونات مادة الخبث المصنوعة من كربيد السيليكون: يتم تعديل قابلية البلورة لدى مسحوق مادة الخبث باستخدام مادة لاصقة عالية الحرارة، ولا يجوز إضافة الماء إلى الخليط. 5.6 يتم استخدام خلاطات قوية من نوع HOBART في أعمال البناء. يجب أن تكون شفرات النوع ب وجسم الخلاط مصنوعين من المعدن غير القابل للصدأ، ولا يجب أن يتجاوز الفاصل بين الشفرات وجوانب الخلاط 0.25 بوصة (6 مم). إذا كان الفجوة كبيرة جدًا، أو إذا كانت كمية المواد المقاومة للحرارة داخل الخلاط أكبر من أو أقل من 1/3 من السعة، فإن كفاءة الخلط وجودة المواد ستنخفضان. زيدوا سرعة الخلط إلى ما بين 175 و210 دورة في الدقيقة، فكل من سرعة الخلط المرتفعة جدًا أو المنخفضة جدًا سيؤثر على وقت الخلط. 5.7 وفقًا لسعة الخلاط وكمية المادة المستخدمة في كل مرة، يتم أولاً إضافة مسحوق مادة التكربند للسيليكون إلى الخلاط، ثم يتم خلطه لمدة دقيقة واحدة، بعد ذلك يتم إضافة أربعة أخماس من الجل الحراري، ويتم الخلط لمدة 3 إلى 2.4 دقيقة، ثم يتم إضافة مادة التصليد ومواصلة الخلط لمدة 2 إلى 3 دقائق، وأخيرًا يتم إضافة الكمية المتبقية من الجل الحراري. حتى يتم خلطه جيدًا. 5.8 من الأفضل استخدام مادة السيليكون كاربيد المخلوطة جيدًا لتغطية جدران الحائط المائي؛ حيث يتم تقطيع هذه المادة إلى قطع، ثم يتم وضعها بعناية في المواقع المناسبة على سطح الجدار المراد تغطيته. لا يجب أن تتجاوز سمك كل طبقة مضافة 20 مم، ويتم الطرق باستخدام مطرقة مطاطية، بحيث يتداخل جزء من رأس المطرقة مع الجزء الآخر بنسبة 2/3، ويتم الطرق عدة مرات من 2 إلى 4 مرات، حتى يصبح الخليط متماسكًا دون وجود فراغات. من المهم جداً ملء المنطقة المحيطة بالأنابيب بمادة الختم بشكل كامل. اخفق حتى يصبح متماسكًا. طبقة العزل المقاومة للحرارة المصنوعة من كربيد السيليكون على جدار التبريد بعد عملية البناء: 5.9، يجب أن تلبي هذه الطبقة متطلبات استخدام مواد كربيد السيليكون في عمليات البناء، مع التقليل قدر الإمكان من كمية المواد اللاصقة عالية الحرارة وكمية المواد المستخدمة في عملية التصليب. الكمية المثلى لإضافة مادة التصليد هي حوالي 2%. 5.10 يجب أن يكون الطلاء المستخدم في عزل الأسطح مقاومًا للحريق، وأن يكون سطحه مستويًا، بدون وجود فجوات أو تقشر أو شوائب. يمكن معالجة الشقوق الصغيرة التي يقل قطرها عن 2 مم، أما الشقوق التي يزيد قطرها عن 2 مم فيجب معالجتها وفقًا للمعايير المتبعة في هذا الشأن. 5.11 يتم ترك مادة الخبث المصنوعة من كربيد السيليكون بعد عملية البناء في بيئة جافة ومهواة، وذلك عند درجة حرارة تزيد عن 10 درجات مئوية، لمدة 2 إلى 5 أيام من أجل التصليد الطبيعي. إذا كانت الرطوبة مرتفعة جدًا، يمكن استخدام جهاز تجفيف الهواء لتهوية طبقة الحشو المصنوعة من سيليكون كاربيد. 6. نظام تسخين الفرن 6.1، مواد الختم المستخدمة في فرن التغويز والمكونة من كربيد السيليكون وكروم ألومينا هي مواد ختم صلبة عند التعرض للهواء، وهي مواد ختم مكونة من مكونين. يتم خلط المساحيق الجافة، والمواد الكولويدية، ومواد التسريع في التصلب، ومواد إزالة الرطوبة الخاصة، في خلاط قسري لتكوين عجينة ذات قابلية تشكيل عالية على شكل مادة مشابهة للملاط. يحتوي هذا النوع من الطين على ماء حر، وماء بلوري، بالإضافة إلى مكونات كولويدية. وعند درجات حرارة معينة، تحدث عمليات تركيز وتجمع لهذه المكونات، مما يؤدي إلى ظهور مركبات قابلة للتبخر، وهو ما يسبب ضغوطًا حرارية داخل الطبقة الواقية. لكي يتم تبخر الماء الفيزيائي والماء المتبلور والمكونات القابلة للتبخر ببطء، ولمنع التبخر السريع للماء داخل الطبقة الواقية مما يؤدي إلى ظهور إجهادات كبيرة وتدمير هيكل تلك الطبقة الواقية. كما يسمح ذلك لمواد الطلاء المقاوم للحرارة بالتمدد بشكل متساوٍ وببطء تحت تأثير الحرارة، بحيث تصل خصائصها إلى المستوى المطلوب أثناء الاستخدام، وذلك لتجنب تراكم الإجهادات الحرارية التي قد تتسبب في تلف الطلاء. وبهذه الطريقة، يتم ضمان عدم ظهور شقوق أو تقشر في الطلاء المقاوم للحرارة أثناء تشغيل فرن التكرير. 6.2 من أجل تسريع تبخر الماء والغازات الأخرى، تم إضافة مواد خاصة لإزالة الرطوبة إلى المادة المستخدمة في العجن؛ حيث تتحلل هذه المواد عند درجة حرارة تتراوح بين 50°م و100°م لتشكيل مسام نانوية، مما يساعد على إزالة الماء والمواد القابلة للتبخر من داخل المادة المستخدمة في العجن بسرعة. تم تقليص وقت التسخين من 84 ساعة إلى 64 ساعة. يمكن خفض أعلى درجة حرارة في الفرن من 450 درجة مئوية إلى 230 درجة مئوية، وذلك عن طريق استخدام البخار المسخن الموجود في أنابيب جدار الفرن كمصدر للحرارة، مما يلغي الحاجة إلى استخدام آلات خاصة لتسخين الفرن. ليس فقط يوفر تكاليف الصيانة، بل يقلل أيضًا من مدة الصيانة. للاستخدام في أفران التبخير، تُناسب مواد الخلط GSJ-75 وGSJ-85 وCAJ-3.1 المنحنيات التالية لتسخين الفرن. 500 درجة مئوية، 400، 300، درجة حرارة ثابتة عند 230 درجة مئوية، 200، درجة حرارة ثابتة عند 100 درجة مئوية، 100، 0، 6، 12، 18، 24، 30، 36، 42، 48، 54، 60، 66، 72، 78 ساعة.
4. الأداء في الاستخدام: منذ طرح مادة السيليكون كاربيد المستخدمة في أفران التحويل بالتبريد بالماء في السوق عام 2008، تم استخدامها على نطاق واسع في أفران التحويل وأنابيب نقل الغاز في شركات مثل مصنع الأسمدة التابع لشركة سينوبك في أنتشينغ، وشركة هينان لونغيو للكيماويات الفحمية، وشركة مجموعة تشونغيوان الكيميائية المحدودة في مقاطعة هينان، وشركة شينشيانغ تشونغشين للكيماويات المحدودة، ومحطة تيانجين هوانينغ للطاقة، وشركة لويانغ يونغلونغ للكيماويات المحدودة. وفي ظل الظروف العادية، يمكن التحكم بفعالية في نقطة انصهار الرماد الناتج عن الفحم ولزوجته، بالإضافة إلى درجة حرارة فرن التحويل، من خلال تعديل نوع الفحم ونسبة الفحم إلى الأكسجين، مما يضمن الحصول على السمك المثالي للطبقة الواقية. يمكن لمادة SiC-Al2O3-Cr2O3 المستخدمة في الختم أن تشكل معدنًا مذابًا عند درجات حرارة عالية، مما يمنع تسرب رواسب الفحم إلى داخل طبقة الختم. ضمان تحقيق فترة استخدام مرضية للبطانة. حصل هذا المنتج على **براءة اختراع (رقم البراءة ZL 20111 0256439.5). استخدام شل لجدار التبريد المائي لفرن التبخير لمدة 10 أشهر