新型輕質(zhì)耐火棉吊裝在拱頂隧道窯中的應(yīng)用

新型輕質(zhì)耐火棉吊裝在拱頂隧道窯中的應(yīng)用

1互通財(cái)產(chǎn)廢水處理情況,主要分為互通、燒結(jié)、冷卻、燒磚工藝技術(shù)2012年，中國的磚瓦市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行穩(wěn)定，磚瓦產(chǎn)量穩(wěn)定，市場(chǎng)供求平衡，產(chǎn)量增加?！笆濉逼陂g磚瓦工業(yè)平穩(wěn)、持續(xù)、健康發(fā)展的格局將會(huì)保持。同時(shí)“禁實(shí)”和建筑節(jié)能迫切要求改造傳統(tǒng)磚瓦工業(yè),調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。一直以來中小規(guī)模磚廠占行業(yè)主體的格局,小磚廠的窯主要是輪窯。其歷史悠久,技術(shù)比較簡單,在我國各地都有。又由于其人力浪費(fèi)多、污染氣體排放量大、受天氣影響比較大、產(chǎn)量低屬于淘汰型磚窯,現(xiàn)在很多地區(qū)已經(jīng)在落實(shí)關(guān)閉該類小輪窯。隨著輪窯逐步退出歷史舞臺(tái),隧道窯成為現(xiàn)階段中國磚瓦行業(yè)的主要窯型,隧道窯是燒結(jié)磚瓦工業(yè)最主要的一種連續(xù)式燒成設(shè)備,其主體為一條類似鐵路隧道的長通道,通道兩側(cè)用建筑材料、耐火材料和保溫材料砌成窯墻,上部為由上述各種材料筑成的窯頂,下部為沿窯內(nèi)軌道移動(dòng)的窯車而構(gòu)成的窯底。隧道窯屬逆流操作的熱工設(shè)備,沿窯長度方向分為預(yù)熱、燒成、冷卻三帶,制品與氣流依相反方向運(yùn)動(dòng),在三帶中依次完成預(yù)熱、燒成、冷卻過程。隧道窯具有受天氣因素影響較小、產(chǎn)量大、產(chǎn)品質(zhì)量好、節(jié)約燃料、勞動(dòng)生產(chǎn)條件好、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn),在全國范圍內(nèi)迅速普及,逐步成為燒結(jié)磚瓦工業(yè)的主要熱工設(shè)備。其中4.6m以上的大斷面隧道窯是煤矸石空心磚生產(chǎn)中先進(jìn)的窯型,也逐漸成為我國磚瓦工業(yè)的推廣窯型。近幾年移動(dòng)式環(huán)形隧道窯在一些地區(qū)也開始建造。2材料和結(jié)構(gòu)分析窯頂結(jié)構(gòu)是磚瓦投資者最應(yīng)注意的地方,窯頂結(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,最早引進(jìn)用于鋼鐵及陶瓷行業(yè),主要受耐火材料的限制,開始建造大多采用耐火磚砌筑拱形爐頂,然后外層加保溫隔熱層,爐頂載荷大,結(jié)構(gòu)笨重,造價(jià)高。發(fā)展至今,我國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。半圓拱頂及三心拱頂隧道窯雖然結(jié)構(gòu)比較簡單,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?經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)窯塌人亡的慘劇。因此,研究開發(fā)適合我國國情,產(chǎn)量高、能耗低、安全性高的隧道窯窯頂結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為最近幾年業(yè)內(nèi)技術(shù)研究的熱點(diǎn)。最近幾年,業(yè)內(nèi)人士開始嘗試用耐火磚、耐火混凝土預(yù)制塊吊平頂實(shí)現(xiàn)隧道窯平頂化。但是每平方米耐火磚及耐火混凝土預(yù)制板的重量為幾百公斤,導(dǎo)致整個(gè)窯頂襯里重量非常巨大;同時(shí)與襯里結(jié)構(gòu)載荷相匹配,用來懸掛預(yù)制塊的鋼結(jié)構(gòu)及用來支撐爐頂?shù)牧⒅仨氂凶銐虻某休d能力,這勢(shì)必會(huì)使鋼結(jié)構(gòu)變的復(fù)雜、笨重。笨重的爐襯結(jié)構(gòu)施工難度大,成本造價(jià)高。耐火混凝土預(yù)制塊隔熱性能差、蓄熱量高、窯爐熱損大,這無疑造成了能量的浪費(fèi)。由于耐火磚的抗急冷急熱性較差,隨著使用開停的次數(shù)增加耐火混凝土預(yù)制塊自身的強(qiáng)度及吊掛方式,該結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)吊鉤拉直,耐火混凝土預(yù)制塊脫落、塌頂現(xiàn)象。3轉(zhuǎn)換陶瓷纖維頂結(jié)構(gòu)陶瓷纖維產(chǎn)品是20世紀(jì)70年代在世界上興起的新型耐火絕熱產(chǎn)品。陶瓷纖維是一種纖維狀輕質(zhì)耐火材料,具有重量輕、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱率低、比熱小及耐機(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模塊密度只有200～260kg/m3,密度只有耐火磚的1/10。陶瓷纖維在冶金、石化行業(yè)大量應(yīng)用,取代耐火磚、澆注料等傳統(tǒng)耐火產(chǎn)品,在窯爐的節(jié)能、輕型化方面取得顯著成績。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)膯栴},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。我公司陶瓷纖維吊頂模塊目前應(yīng)用最為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,使用壽命可達(dá)10年,部分結(jié)構(gòu)如圖1所示。此結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是窯頂鋼架上先焊接由耐熱鋼制作的錨固件,平鋪陶瓷纖維毯,然后把陶瓷纖維吊頂模塊安裝到錨固件上,吊頂模塊每排之間安裝補(bǔ)償條。但須注意的是,陶瓷纖維吊頂模塊按溫度等級(jí)分為普通型、標(biāo)準(zhǔn)型、高純型、高鋁型、含鋯型等幾種類別,高溫焙燒段必須選用耐高溫的高鋁及更高等級(jí)耐火棉,而不能高低段統(tǒng)統(tǒng)選用一種材質(zhì),在耐高溫掛件選擇上面必須選擇符合國家標(biāo)準(zhǔn)的耐熱防腐不銹鋼,而不能選擇其他低檔次的產(chǎn)品。高溫焙燒段選用的高鋁耐火纖維模塊主要性能指標(biāo)如下:分類溫度:1400℃,工作溫度1200℃,加熱線變化(1000℃24h)≤-3%,體積密度220～240kg/m3,化學(xué)成份(%):AL2O3≥52.5%,AL2O3+SiO2≥99%。金石新型耐火棉吊頂結(jié)構(gòu)為平頂結(jié)構(gòu)保證了窯頂與磚坯之間縫隙均勻,通風(fēng)均勻。4比較微拱結(jié)構(gòu)與陶瓷纖維頂板的加熱下面從傳熱計(jì)算的角度比較下陶瓷纖維吊頂和微拱結(jié)構(gòu)隧道窯在能量消耗方面的優(yōu)劣。4.1溫度設(shè)定計(jì)算設(shè)定環(huán)境溫度為ta=25℃,輻射室爐膛溫度為tk=1300℃耐火磚冷面溫度為tc=180℃外壁向環(huán)境散熱Qc:耐火磚保溫厚度為250mm熱阻R爐膛內(nèi)向爐外壁傳熱Qd:由以上計(jì)算可得出耐火磚保溫厚度為250mm,環(huán)境溫度為25℃時(shí),保溫后外表面溫度180℃,需要填土或其它保溫層。同時(shí)熱損失高達(dá)2852W/m2。4.2熱損失的計(jì)算設(shè)定環(huán)境溫度為ta=25℃,輻射室爐膛溫度為tk=1300℃耐火磚冷面溫度為tc=60℃外壁向環(huán)境散熱Qc:陶瓷纖維吊頂保溫厚度為330mm熱阻R爐膛內(nèi)向爐外壁傳熱Qd:由以上計(jì)算可得出陶瓷纖維吊頂保溫厚度為330mm,環(huán)境溫度為25℃時(shí),保溫后外表面溫度60℃,無需要其它保溫。同時(shí)熱損失只有412.6W/m2。由以上數(shù)據(jù)對(duì)比可知,微拱結(jié)構(gòu)的散熱損失為2852W/m2,耐火棉吊頂結(jié)構(gòu)散熱損失為412.6W/m2,微拱結(jié)構(gòu)熱損失是陶瓷纖維吊頂結(jié)構(gòu)散熱損失的6.9倍。由此可以看出耐火棉吊頂?shù)墓?jié)能性。5利用陶瓷纖維工具的優(yōu)勢(shì)5.1建立重質(zhì)磚和配筋高的土地磚結(jié)構(gòu)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。5.2有效隔熱效果好，節(jié)能環(huán)保耐火棉產(chǎn)品導(dǎo)熱系數(shù)小,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。5.3抗熱振動(dòng)能力好，使用壽命長陶瓷纖維產(chǎn)品,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。5.4間裂縫均勻,通風(fēng)均勻,避免了“二級(jí)磚”金石新型耐火棉吊頂結(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。6晶粉化采取的措施陶瓷纖維作為絕熱材料的最大缺點(diǎn)就是重?zé)湛s大,在長期的高溫作用下,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克服這些缺陷帶來的危害。(1)在砌筑施工時(shí),在接縫處要制作子口,對(duì)收縮縫要有補(bǔ)償措施。(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。7經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益陶瓷纖維作為絕熱材料在磚瓦隧道窯上的應(yīng)用切實(shí)可行,成效顯著。與傳統(tǒng)的使用耐火磚作為絕熱材料相比,它不僅使窯壁的厚度減少50%以上,重量減輕到原來的1/10,砌筑簡便,節(jié)約原材料,減少占地面積,而且可顯著地節(jié)約能源,加快窯爐的升溫速度和冷卻速度,提高產(chǎn)品的燒成質(zhì)量。一般拱頂隧道窯,通過新型耐火棉平頂改造,日產(chǎn)量增加標(biāo)磚2萬塊以上,熱量降低50kcal以上,達(dá)到國家一級(jí)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),與其他改造處理方法相比,輕質(zhì)耐火棉吊頂法具有操作簡單,運(yùn)行費(fèi)用低,出磚品質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。因此,它的應(yīng)用必將產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。毫無疑問,隨著我國對(duì)陶瓷纖維的深入研究和應(yīng)用技術(shù)的不斷提高,它必將被越來越廣泛的應(yīng)用在磚瓦隧道窯上。8東南角、財(cái)務(wù)共享、免疫調(diào)度由于全球能源價(jià)格的不斷上漲、節(jié)能已成為中國國家戰(zhàn)略的背景下,比隔熱磚與澆筑料等傳統(tǒng)耐材節(jié)能達(dá)10%～30%的陶瓷纖維在中國國內(nèi)得到了更多更廣的應(yīng)用,