硅酸鋁陶瓷纖維耐火棉在隧道窯窯頂上的應(yīng)用

隧道窯窯頂保溫結(jié)構(gòu)的好壞直接影響到產(chǎn)量、煤耗量、使用壽命等。

　　隧道窯技術(shù)起源于俄羅斯和德國(guó)，早期引進(jìn)用于鋼鐵及陶瓷行業(yè)，主要受耐火材料的限制，開始建造時(shí)多采用耐火磚砌筑拱形爐頂，外層加保溫隔熱層，窯頂載荷大，結(jié)構(gòu)笨重，造價(jià)高。

　　現(xiàn)今，我國(guó)的隧道窯主要有半圓拱頂隧道窯、三心拱頂隧道窯、微弧拱頂隧道窯和平頂隧道窯幾種窯型，其熱工性能也隨著隧道窯的發(fā)展而逐步改善。

　　一、窯頂保溫結(jié)構(gòu)形式

　　平吊頂：用工字鋼做骨架，火龍熱陶瓷硅酸鋁纖維耐火棉、火龍熱陶瓷陶瓷纖維模塊、火龍熱陶瓷陶瓷纖維折疊塊等做主保溫材料、輕質(zhì)耐火吊板或耐火磚塊、預(yù)制耐熱混凝土吊板組裝（個(gè)別用耐熱混凝土現(xiàn)澆）而成。

　　微弧拱頂（含拱平頂）：圓弧拱用異形耐火磚塊砌筑而成有一對(duì)應(yīng)的圓弧拱心；矢高在80mm～400mm之間。

　　三心拱頂：拱的弧形對(duì)應(yīng)有三個(gè)圓心，用異形耐火磚塊砌筑而成；矢高由窯寬度決定。

圖1.平吊頂窯                          圖2.拱平頂窯                          圖3.微弧拱頂窯

　　圖4.三心拱頂窯                      圖5.半圓拱頂窯

二、傳統(tǒng)隧道窯窯頂保溫結(jié)構(gòu)的弊端

　　半圓拱頂及三心拱頂隧道窯雖然結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但存在窯頂空間大且利用率低，不利于機(jī)械碼窯，窯體斷面上下溫差大，熱能損耗大，產(chǎn)品質(zhì)量差異大等缺點(diǎn)；微弧拱頂隧道窯雖然比圓弧拱頂隧道窯熱利用率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，但拱頂對(duì)窯墻的平推力很大，窯墻需要特殊加固，建窯施工復(fù)雜，而且窯頂?shù)陌踩阅懿桓?，?jīng)常會(huì)出現(xiàn)窯塌人亡的慘劇。

三、輕質(zhì)硅酸鋁陶瓷纖維平吊頂保溫結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)

　　陶瓷纖維產(chǎn)品興起于20 世紀(jì)70 年代，是一種纖維狀輕質(zhì)耐火材料，陶瓷纖維產(chǎn)品具有重量輕、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、熱導(dǎo)熱率低、比熱容小及耐機(jī)械震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，因而在機(jī)械、冶金、化工、石油、陶瓷、玻璃等行業(yè)都得到了應(yīng)用。

　　黏土耐火磚的密度是2100～2300kg/m³，而用陶瓷纖維棉制作的陶瓷纖維模塊密度只有200～260kg/m³，體積密度只有耐火磚的1/10。陶瓷纖維在鋼鐵冶金、石化行業(yè)取代耐火磚、澆注料等傳統(tǒng)耐火產(chǎn)品，對(duì)工業(yè)窯爐的節(jié)能化、輕型化做出了突出貢獻(xiàn)。

　　隨著產(chǎn)品和應(yīng)用結(jié)構(gòu)的不斷探索，陶瓷纖維在磚瓦行業(yè)也逐步應(yīng)用，取得了良好的效果。在隧道窯窯頂使用陶瓷纖維吊平頂結(jié)構(gòu)，順利解決了傳統(tǒng)重質(zhì)耐火材料的質(zhì)重易脫落、塌頂?shù)膯?wèn)題，實(shí)現(xiàn)了大斷面隧道窯窯頂和移動(dòng)隧道窯的結(jié)構(gòu)輕質(zhì)化，成本降低，結(jié)構(gòu)安全可靠，并且節(jié)能效果非常好。陶瓷纖維吊頂模塊目前應(yīng)用廣泛的是平鋪疊砌復(fù)合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)氣密性好，絕熱效果良好，結(jié)構(gòu)牢固。

　　圖6.隧道窯窯頂陶瓷纖維模塊吊掛結(jié)構(gòu)

四、陶瓷纖維耐火棉平吊頂應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

　　1.結(jié)構(gòu)輕型化

　　耐火棉吊頂重量只有75kg/m²，微拱結(jié)構(gòu)采用發(fā)碹磚砌筑，全部采用重質(zhì)磚（約1500kg/m²）結(jié)構(gòu)，同時(shí)，上部填土保溫，整體結(jié)構(gòu)重量很大，是纖維吊頂重量的15倍到20倍，同時(shí)還有水平推力，對(duì)建窯的地基和爐墻結(jié)構(gòu)要求要比陶瓷纖維吊頂高的多。陶瓷纖維吊頂在地基方面可以節(jié)省很多費(fèi)用。

　　2.隔熱效果好，節(jié)能環(huán)保

　　耐火棉HLGX-212產(chǎn)品導(dǎo)熱系數(shù)（1000℃時(shí)0.13w/m.k）小，相同厚度下保溫效果是耐火磚的8 倍左右，大大減少了窯內(nèi)熱量的散失，提高熱效率，大大降低了磚的內(nèi)燃。

　　3.抗熱震性能好，使用壽命

　　陶瓷纖維產(chǎn)品HLGX-289，抗熱震性能好，在急冷急熱環(huán)境下不開裂，不破壞，使用壽命長(zhǎng)。

　　4.平頂結(jié)構(gòu)

　　新型耐火棉吊頂結(jié)構(gòu)為平頂結(jié)構(gòu)與磚坯之間縫隙均勻，通風(fēng)均勻，避免了微拱結(jié)構(gòu)中間阻力小，兩側(cè)阻力大導(dǎo)致兩側(cè)磚坯與中間磚坯受火不均勻，容易出現(xiàn)“二級(jí)磚”的現(xiàn)象。

五、陶瓷纖維耐火棉使用中的缺陷及解決措施

　　硅酸鋁陶瓷纖維棉作為絕熱材料的缺點(diǎn)就是重?zé)湛s大，在長(zhǎng)期的高溫作用下，易結(jié)晶粉化。由于收縮而導(dǎo)致窯爐保溫性能下降，甚至損壞窯墻。而結(jié)晶粉化，也容易使窯墻逐漸損毀，必須采取有效措施來(lái)克服這些缺陷帶來(lái)的危害。

　　1.在砌筑施工時(shí)，接縫處要制作子口，對(duì)收縮縫做補(bǔ)償處理。

　　2.在設(shè)計(jì)時(shí)合理使用不同分級(jí)的纖維制品，即對(duì)使用溫度要留有余地。

　　3.在硅酸鋁耐火纖維受熱表面噴涂一層導(dǎo)熱系數(shù)低，附著力強(qiáng)，輻射率高的高溫涂料，這樣既可保護(hù)陶瓷纖維，增加窯爐的氣密性，又可增加窯墻的高溫輻射率，使其吸收和發(fā)射的熱量增加，節(jié)約能源。

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