全纖維加熱爐爐襯的設(shè)計(jì)、施工及應(yīng)用

李世光，王曉紅

(1.哈爾濱工業(yè)窯爐聯(lián)營公司，哈爾濱 150046;2.哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司能源管理部，哈爾濱 150046)

0 引 言

耐火材料的不斷發(fā)展和運(yùn)用，能夠使加熱爐在提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、延長使用壽命等方面取得很大的進(jìn)步。耐火纖維具有耐高溫，密度及熱導(dǎo)率小，隔熱性能和化學(xué)穩(wěn)定性能優(yōu)越，抗熱震性能高等諸多特點(diǎn)，越來越多地替代重質(zhì)高溫耐火材料［1－2］。哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司冷作分廠的大型退火爐和熱加工分廠鑄鋼件正火爐，全部采用耐火纖維爐襯［3］。下面就全纖維加熱爐爐襯的設(shè)計(jì)、施工及應(yīng)用作一概述。

1 全纖維加熱爐爐襯的設(shè)計(jì)

全纖維加熱爐爐襯的結(jié)構(gòu)可分為以下幾種:

2.1 層鋪式結(jié)構(gòu)

采用機(jī)械固定方式，用耐熱鋼制作的錨固件，例如螺栓、螺母、轉(zhuǎn)卡墊片等，將層鋪耐火纖維和其他絕熱材料的保溫層固定在爐體鋼板上形成爐襯。

主要特點(diǎn):

(1)可以根據(jù)各層不同溫度，合理選用不同的爐襯材質(zhì)。

(2)耐火纖維層鋪導(dǎo)熱系數(shù)小，爐襯的蓄熱和散熱損失小。

(3)施工靈活，速度塊。

2.2 疊板式結(jié)構(gòu)

主要結(jié)構(gòu)形式有疊板式、折毯預(yù)制塊和折氈預(yù)制塊。采用機(jī)械固定和粘結(jié)結(jié)構(gòu)，緊密地疊砌起來形成爐襯。

主要特點(diǎn):

(1)爐膛溫度比層鋪式高50℃左右。

(2)抗風(fēng)蝕比層鋪式好。

2.3 耐火纖維毯(氈)預(yù)制爐襯

用型鋼制成框架，在其上焊厚度2～3 mm的鋼板，耐熱鋼錨固件焊在鋼板上，然后用粘結(jié)劑將絕熱材料的保溫層和纖維毯(氈)固定在框架內(nèi)，制成各種規(guī)格的爐墻，組成爐襯。

主要特點(diǎn):

(1)有利于標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。

(2)施工方便，速度快。

(3)相對投資費(fèi)用少。

2.4 層鋪中溫耐火纖維毯與高溫耐火纖維折疊

預(yù)制塊復(fù)合組成

耐火纖維折疊預(yù)制塊選用20 mm厚的高溫耐火纖維毯，預(yù)制塊尺寸為300×300×180 mm，或者600×600×220 mm。用耐熱鋼制成錨固件，將預(yù)制塊固定在爐體上。耐火纖維折疊預(yù)制塊上下及左右之間的收縮縫，選用高溫耐火纖維毯填塞，且預(yù)壓縮百分之三十以上。保溫層采用中溫耐火纖維毯層鋪在爐壁上，保溫層厚度一般為60～120 mm。

主要特點(diǎn):

(1)高溫耐火纖維折疊預(yù)制塊適應(yīng)爐膛使用溫度較高，可以承受高速氣流的沖刷。

(2)保溫層采用中溫耐火纖維毯，減少了爐壁的散熱損失。

3 全纖維加熱爐爐襯的施工

(1)保溫層用中溫普通硅酸鋁纖維毯鋪設(shè)時(shí)應(yīng)整卷鋪設(shè)，層與層的接口應(yīng)錯開，每一層應(yīng)用快速夾片壓緊以免纖維脫落。

(2)錨固件的焊接要牢固，安裝劃線應(yīng)考慮各個(gè)特殊區(qū)域的實(shí)際情況，以爐口的一端為起點(diǎn)，先水平后垂直放線。

(3)高溫耐火纖維折疊預(yù)制塊的安裝:錨固螺母安裝松緊要適中，折疊預(yù)制塊安裝時(shí)局部用力不能過大，以免將纖維表面壓凹，無法修補(bǔ)而影響表面質(zhì)量。

(4)全纖維爐襯在烘爐后應(yīng)整理較大的收縮縫，使?fàn)t襯表面平整。

4 全纖維爐襯應(yīng)用中幾個(gè)問題的探討

4.1 全纖維爐襯的使用溫度及熱收縮

全纖維爐襯在使用中要嚴(yán)格控制爐溫，因爐襯熱惰性小，升溫速度快，極易超溫。超溫會加速耐火纖維析晶和粉化，使?fàn)t襯損壞，影響使用壽命。在設(shè)計(jì)選用時(shí)，耐火纖維長期使用溫度應(yīng)略低于耐火纖維樣本提供的50～100℃，操作要求仔細(xì)認(rèn)真，嚴(yán)格控制爐溫。

全纖維爐襯在使用后，耐火纖維要收縮，爐襯表面接縫增大，熱損失增加，使用過后應(yīng)經(jīng)常檢查，對較大縫隙盡快進(jìn)行修補(bǔ)。

4.2 耐火纖維的容重

耐火纖維的容重對于合理設(shè)計(jì)爐襯十分重要，也是求得最佳爐襯厚度的主要因素之一。應(yīng)在保證爐溫要求前提下，在保持耐火纖維的理化特性即具有一定的強(qiáng)度、彈性和彎曲性能，保證加熱收縮的條件下，選擇較低一點(diǎn)的容重為好。一般認(rèn)為120～160 kg/m3較經(jīng)濟(jì)。

4.3 全纖維爐襯的使用壽命

要保證全纖維爐襯的正常使用壽命，必須做到合理設(shè)計(jì)、精心施工、正確操作、必要保養(yǎng)和維修。目前，國內(nèi)外一些全纖維爐襯的正常使用壽命年限一般可達(dá)10～15 a。

5 結(jié)論

耐火纖維作為加熱爐爐襯，可以使?fàn)t體結(jié)構(gòu)輕型化、大型化，很容易實(shí)現(xiàn)爐體在工廠里預(yù)制，在施工現(xiàn)場組裝，較合理地解決了加熱爐整體移動，爐門和爐體之間，臺車和爐體之間的密封問題，加熱爐的能耗大幅度降低，爐溫均勻性得到較大提高，可以不烘爐或者快速烘爐就可以投入使用，節(jié)能效果顯著。

［1］杜鵬東.生物質(zhì)固化成型機(jī)控制系統(tǒng)的綜述［J］.森林工程，2013(5):76－78.

［2］王 凱，陳 皚，姚逢宇，等.超大型臺車式加熱爐爐襯材料及結(jié)構(gòu)形式探討［J］.工業(yè)爐，2010(2):41－43.

［3］李文輝.煉油加熱爐爐襯的回顧與展望——學(xué)習(xí)SH/T3036等煉油行業(yè)加熱爐標(biāo)準(zhǔn)的體會［J］.石油化工設(shè)備技術(shù)，2005(6):17－21+5.