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硅酸铝陶瓷纤维耐火棉在隧道窑窑顶上的应用

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人气:-发表时间:2015-11-24 15:00【

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。

平吊顶窑 拱平顶窑 微弧拱顶窑

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

三心拱顶窑 半圆拱顶窑

  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。

窑顶陶瓷纤维吊挂结构

  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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