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陶瓷纖維耐火材料的節能和效果

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       陶瓷纖維耐火材料的節能和效果

  • 近年來陶瓷纖維在高溫燒成窯爐方面的應用前景日益擴大✘₪◕··,以陶瓷纖維製成的耐火氈↟·◕◕、毯類製品✘₪◕··,使用溫度可達到1649℃₪✘。它以隔熱效果好✘₪◕··,使用簡便✘₪◕··,特別是蓄熱小等特徵✘₪◕··,普遍採用於各式窯爐中✘₪◕··,大大顯示出很高的節能效率₪✘。

  • (1)品種與效能✘╃:陶瓷耐火纖維重要的指標是纖維的直徑與熱穩定性₪✘。陶瓷工業中常用的是al2o3sio2纖維✘₪◕··,根據al2o3的含量高低分為不同的使用範圍✘₪◕··,也在其中引入cr2o3材料以提高其耐火與抗氧化特性₪✘。一般氧化鋁含量高↟·◕◕、氧化鐵等雜質含量低的纖維製品呈純白色↟·◕◕、引入氧化鉻的纖維呈銷帶奶黃調的顏色₪✘。陶瓷纖維的平均直徑為22—33微米₪✘。纖維細↟·◕◕、密度小↟·◕◕、導熱率低者使用溫度高₪✘。若纖維粗↟·◕◕、密度大時使用效果不理想₪✘。纖維的熱穩定性指標更為重要₪✘。al2o3-sio2纖維各種產品在1260℃的線收縮範圍為35—88%之間₪✘。收縮量也直接影響到熱穩定性₪✘。由於纖維導熱率低↟·◕◕、密度小↟·◕◕、重量輕✘₪◕··,在設計建造窯爐時均採用較輕的鋼架支撐結構✘₪◕··,從而使陶瓷窯爐的發展進入“窯爐輕量化”時代₪✘。纖維蓄熱小↟·◕◕、適應快速升溫↟·◕◕、冷卻燒成方式₪✘。纖維有柔性可加工成帶凹槽或開口的製品✘₪◕··,且具有良好的抗機械震動與衝擊的能力✘₪◕··,化學穩定性也較好✘₪◕··,這些優點為新型窯爐的發展✘₪◕··,並波及到陶瓷工藝↟·◕◕、行業的發展產生重要的推動作用₪✘。

  • 目前陶瓷纖維製品有✘╃:氈↟·◕◕、毯↟·◕◕、砌塊↟·◕◕、散狀纖維↟·◕◕、纖維紙及真空成型的各種製品✘₪◕··,工作範圍一般在871—1427℃✘₪◕··,特殊情況下可短期在極限溫度以上的高溫下使用₪✘。 散狀纖維分清過渣或未清過渣兩種✘╃:加潤滑劑或未加潤滑劑者;長↟·◕◕、短纖維摻合一起者等₪✘。幾種纖維亦可摻合使用₪✘。未經清渣纖維便宜✘₪◕··,可用於填充接縫處的填料₪✘。加入潤滑劑的纖維製品便於操作施工✘₪◕··,粉塵小₪✘。安裝纖維時散入空氣中的粉塵雖無很大毒害✘₪◕··,但會導致皮膚髮癢或刺痛咽喉✘₪◕··,故在施工時要注意防護₪✘。

  • (2)砌築方法與注意事項✘╃:耐火纖維氈↟·◕◕、適用於窯爐內襯可大大提高節能效率₪✘。一般使用有機粘合劑使纖維卷合成筒形或薄板形織物₪✘。窯爐內壁採用高溫輕質耐火磚砌筑後✘₪◕··,可用陶瓷纖維耐火氈貼上成內襯✘₪◕··,經燒成後✘₪◕··,纖維氈或板形成一定的剛性並具有令人滿意的回覆能力✘₪◕··,冷卻時能彈回使接縫繃緊₪✘。 砌築纖維通常有兩種方法✘╃:一是將氈毯一層一層敷貼✘₪◕··,再用栓杆鉚接起來✘₪◕··,一般在1222℃以下采用耐溫金屬栓杆✘₪◕··,1223℃以上採用陶瓷質鉚接件₪✘。靠熱面一端用散狀纖維和耐熱水泥填充₪✘。採用陶瓷質鉚接件還可防止因碳素沉積引起的纖維變質₪✘。第二種方法是採用預製組合件↟·◕◕、即用氈毯堆疊而成的預製件或用寬305mm的氈毯摺疊成手風琴式的預製件₪✘。兩者相比✘₪◕··,後者因緊挨爐殼到熱面均為同樣材料✘₪◕··,節能效率更高↟·◕◕、但成本較高₪✘。 溫度升高時✘₪◕··,纖維預製件砌築形成的接縫需用有伸縮性的纖維鑲嵌₪✘。用預製組合件安裝方便↟·◕◕、迅速且維修方便✘₪◕··,只需將損壞部分替換下來₪✘。

  • 就熱效率來說✘₪◕··,層層敷貼方式明顯優於預製組合件₪✘。因為前者的纖維方向垂直於熱流✘₪◕··,堆疊形的預製組合件纖維方向平行於熱流✘₪◕··,兩者的導熱量差值約為20—40%✘₪◕··,如手風琴狀摺疊的預製組合件則介於兩者之間✘₪◕··,它的纖維方向對於熱流既平行又垂直₪✘。

  • (3)發展前景展望✘╃:由於能源價格不斷上漲✘₪◕··,燃料成本將會成為扼制陶瓷業發展的瓶頸✘₪◕··,節能愈加重要₪✘。人們對窯爐熱損失愈來愈關心✘₪◕··,有的直接在原有耐火內襯表面加貼一層耐火陶瓷纖維以提高熱效率₪✘。在加貼前必須將窯壁上明顯的裂紋或剝落部位修復好₪✘。不過隔熱耐火磚與耐火纖維也不能任意濫用₪✘。迄今為止如鹼性吹氧鍊鋼爐↟·◕◕、水泥迴轉窯等內襯✘₪◕··,由於高溫化學侵蝕嚴重✘₪◕··,都暫時不能用纖維作內襯₪✘。 對於連續加熱裝置如陶瓷隧道窯✘₪◕··,早已實現了採用耐火陶瓷纖維用作連續加熱裝置的內襯✘₪◕··,據有關資料報道✘₪◕··,快速推板窯與隧道窯中採用耐火陶瓷纖維節能效果都很顯著₪✘。尤其是超高溫加熱✘₪◕··,如燒成溫度在1538℃—1649℃的窯爐中✘₪◕··,採用耐火纖維的節能效果₪✘。

  • 目前✘₪◕··,歐美及日本的陶瓷窯爐裝置全部採用陶瓷纖維內襯₪✘。不久前日本將燃氣隧道窯分解為諸如車廂結構進行分節制造↟·◕◕、然後再運抵瓷廠施工現場組裝✘₪◕··,這一切都是由於採用陶瓷纖維材料✘₪◕··,大大節省了窯爐造價✘₪◕··,更簡便的緣故₪✘。從材質改型方面推進陶瓷纖維製品節能效果的研究也正在進行中₪✘。

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