硅酸铝陶瓷纤维耐火棉在隧道窑窑顶上的应用

隧道窑窑顶保温结构的好坏直接影响到产量、煤耗量、使用寿命等。

　　隧道窑技术起源于俄罗斯和德国，早期引进用于钢铁及陶瓷行业，主要受耐火材料的限制，开始建造时多采用耐火砖砌筑拱形炉顶，外层加保温隔热层，窑顶载荷大，结构笨重，造价高。

　　现今，我国的隧道窑主要有半圆拱顶隧道窑、三心拱顶隧道窑、微弧拱顶隧道窑和平顶隧道窑几种窑型，其热工性能也随着隧道窑的发展而逐步改善。

　　一、窑顶保温结构形式

　　平吊顶：用工字钢做骨架，火龙热陶瓷硅酸铝纤维耐火棉、火龙热陶瓷陶瓷纤维模块、火龙热陶瓷陶瓷纤维折叠块等做主保温材料、轻质耐火吊板或耐火砖块、预制耐热混凝土吊板组装（个别用耐热混凝土现浇）而成。

　　微弧拱顶（含拱平顶）：圆弧拱用异形耐火砖块砌筑而成有一对应的圆弧拱心；矢高在80mm～400mm之间。

　　三心拱顶：拱的弧形对应有三个圆心，用异形耐火砖块砌筑而成；矢高由窑宽度决定。

图1.平吊顶窑                          图2.拱平顶窑                          图3.微弧拱顶窑

　　图4.三心拱顶窑                      图5.半圆拱顶窑

二、传统隧道窑窑顶保温结构的弊端

　　半圆拱顶及三心拱顶隧道窑虽然结构比较简单，但存在窑顶空间大且利用率低，不利于机械码窑，窑体断面上下温差大，热能损耗大，产品质量差异大等缺点；微弧拱顶隧道窑虽然比圆弧拱顶隧道窑热利用率高，产品质量好，但拱顶对窑墙的平推力很大，窑墙需要特殊加固，建窑施工复杂，而且窑顶的安全性能不高，经常会出现窑塌人亡的惨剧。

三、轻质硅酸铝陶瓷纤维平吊顶保温结构的优势

　　陶瓷纤维产品兴起于20 世纪70 年代，是一种纤维状轻质耐火材料，陶瓷纤维产品具有重量轻、耐高温、热稳定性好、热导热率低、比热容小及耐机械震动等优点，因而在机械、冶金、化工、石油、陶瓷、玻璃等行业都得到了应用。

　　黏土耐火砖的密度是2100～2300kg/m³，而用陶瓷纤维棉制作的陶瓷纤维模块密度只有200～260kg/m³，体积密度只有耐火砖的1/10。陶瓷纤维在钢铁冶金、石化行业取代耐火砖、浇注料等传统耐火产品，对工业窑炉的节能化、轻型化做出了突出贡献。

　　随着产品和应用结构的不断探索，陶瓷纤维在砖瓦行业也逐步应用，取得了良好的效果。在隧道窑窑顶使用陶瓷纤维吊平顶结构，顺利解决了传统重质耐火材料的质重易脱落、塌顶的问题，实现了大断面隧道窑窑顶和移动隧道窑的结构轻质化，成本降低，结构安全可靠，并且节能效果非常好。陶瓷纤维吊顶模块目前应用广泛的是平铺叠砌复合结构，该结构气密性好，绝热效果良好，结构牢固。

　　图6.隧道窑窑顶陶瓷纤维模块吊挂结构

四、陶瓷纤维耐火棉平吊顶应用的优势

　　1.结构轻型化

　　耐火棉吊顶重量只有75kg/m²，微拱结构采用发碹砖砌筑，全部采用重质砖（约1500kg/m²）结构，同时，上部填土保温，整体结构重量很大，是纤维吊顶重量的15倍到20倍，同时还有水平推力，对建窑的地基和炉墙结构要求要比陶瓷纤维吊顶高的多。陶瓷纤维吊顶在地基方面可以节省很多费用。

　　2.隔热效果好，节能环保

　　耐火棉HLGX-212产品导热系数（1000℃时0.13w/m.k）小，相同厚度下保温效果是耐火砖的8 倍左右，大大减少了窑内热量的散失，提高热效率，大大降低了砖的内燃。

　　3.抗热震性能好，使用寿命

　　陶瓷纤维产品HLGX-289，抗热震性能好，在急冷急热环境下不开裂，不破坏，使用寿命长。

　　4.平顶结构

　　新型耐火棉吊顶结构为平顶结构与砖坯之间缝隙均匀，通风均匀，避免了微拱结构中间阻力小，两侧阻力大导致两侧砖坯与中间砖坯受火不均匀，容易出现“二级砖”的现象。

五、陶瓷纤维耐火棉使用中的缺陷及解决措施

　　硅酸铝陶瓷纤维棉作为绝热材料的缺点就是重烧收缩大，在长期的高温作用下，易结晶粉化。由于收缩而导致窑炉保温性能下降，甚至损坏窑墙。而结晶粉化，也容易使窑墙逐渐损毁，必须采取有效措施来克服这些缺陷带来的危害。

　　1.在砌筑施工时，接缝处要制作子口，对收缩缝做补偿处理。

　　2.在设计时合理使用不同分级的纤维制品，即对使用温度要留有余地。

　　3.在硅酸铝耐火纤维受热表面喷涂一层导热系数低，附着力强，辐射率高的高温涂料，这样既可保护陶瓷纤维，增加窑炉的气密性，又可增加窑墙的高温辐射率，使其吸收和发射的热量增加，节约能源。

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