火龍陶瓷纖維材料在磚瓦隧道窯上的應用及節能技術(shù)改造

濟南火龍熱陶瓷有限責任公司

　　Jinan Huolong Thermal Ceramics CO.,LTD.

　　目     錄

　　一、公司簡(jiǎn)介

　　二、火龍HLGX系列產(chǎn)品介紹

　　三、火龍陶瓷纖維在磚瓦隧道窯上的應用及節能效果

　?。ㄒ唬┐u瓦隧道窯簡(jiǎn)介

　?。ǘ┗瘕執沾衫w維在磚瓦隧道窯上的應用

　?。ㄈ┨沾衫w維材料與傳統重質(zhì)材料的比較優(yōu)勢

　　四、應用結論

　　一、公司簡(jiǎn)介：

　　濟南火龍熱陶瓷有限責任公司是一個(gè)集陶瓷纖維產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、應用為一體的企業(yè)，是國內大型陶瓷纖維和納米孔體隔熱材料生產(chǎn)研發(fā)基地。

　　公司生產(chǎn)裝備先進(jìn)、技術(shù)力量雄厚。主營(yíng)陶瓷纖維系列產(chǎn)品、玻璃纖維系列產(chǎn)品、不定形耐火材料系列產(chǎn)品、可拆卸保溫套系列產(chǎn)品。公司擁有工業(yè)窯爐用棉、毯、氈、管殼、繩、板、紙、布、模塊、澆注料、噴涂料、耐火磚、硅鈣板等不同形態(tài)的產(chǎn)品三十余種。新開(kāi)發(fā)的納米復合絕熱材料具有比空氣還低的導熱系數。

　　公司通過(guò)了ISO9001國際質(zhì)量體系認證，擁有專(zhuān)業(yè)的熱工設備保溫部門(mén)，可以為客戶(hù)提供技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的熱工設備耐火層砌筑及管道保溫結構。公司還擁有窯爐溫施工隊伍可以為用戶(hù)提供各種復雜工況條件下的施工服務(wù)。

　　公司以?xún)?yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量和規范的施工服務(wù)，在全國磚瓦隧道窯窯頂及窯車(chē)保溫節能改造方面贏(yíng)得了不俗的口碑。公司自2006年成立以來(lái)在全國各地就新建隧道窯吊平頂、拱頂隧道窯改造、窯車(chē)改造、輪窯窯頂改造、移動(dòng)式隧道窯安裝等保溫節能項目開(kāi)展以來(lái)，先后在山東、河北、河南、黑龍江、吉林、遼寧、新疆、云南、海南、廣東、廣西、福建、湖南、江西、重慶等30多個(gè)省及越南、泰國、馬來(lái)西亞等多國承接隧道窯窯頂節能保溫耐材和施工項目。

　　承蒙感恩廣大用戶(hù)對火龍公司的信任與厚愛(ài)，我們將始終堅持“為客戶(hù)提供有競爭力的高溫隔熱解決方案”的企業(yè)宗旨，為客戶(hù)提供持續優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

　　二、火龍HLGX系列產(chǎn)品介紹

　　陶瓷纖維材料性能特點(diǎn)：

　　火龍陶瓷纖維類(lèi)制品采用無(wú)爐襯水冷壁自熔式、連熔連甩生產(chǎn)工藝，雙面針刺成型；纖維長(cháng)、直徑均勻、抗拉強度高；制成的纖維模塊，膨脹率大、抗氣流沖刷能力強、熱穩定性好。

（1）HLGX-212型甩絲雙面針刺纖維毯性能參數

　　①主要物理性能：

　　體積密度              128kg/m³

　　抗拉強度（128kg/m³、25mm厚）      ≥0.04MPa

　　加熱永久線(xiàn)變化率（850℃×24h）     ≤3%

　　導熱系數（容重128kg/m³）                       

　　200℃（平均溫度）            0.040～0.055w/m.k

　　400℃（平均溫度）            0.080～0.105w/m.k

　　600℃（平均溫度）            0.150～0.190w/m.k

　?、诩夹g(shù)參數：

　　長(cháng)度:長(cháng)度尺寸為7200mm,或按用戶(hù)要求剪切長(cháng)度。

　　寬度:加工寬度為610/1220 mm。

　　厚度:主要規格為10~50 mm。

　　③外形尺寸偏差：

　　毯的外觀(guān)表面平整，邊緣無(wú)毛邊、無(wú)撕裂、孔洞、脫層、夾心層等，手感柔軟彈性好。

　　④外形尺寸偏差為：

　　長(cháng)度              ±10mm

　　寬度              -2/+10mm

　　厚度              ±2mm

　?、莅b：編織袋包裝。

    （2）HLGX-289Z型陶瓷纖維（硅酸鋁）折疊塊性能指標

　　分類(lèi)溫度              1260℃

　　工作溫度              1000℃

　　永久線(xiàn)變化率 (1100℃×24h )     ≤-3%

　　體積密度              200Kg/m³

　　導熱系數:       

200℃（平均溫度）    0.050～0.060(w/m.k)

　　400℃（平均溫度）    0.095～0.120(w/m.k)

　　600℃（平均溫度）    0.160～0.195(w/m.k)

　　規格尺寸：       600*300*300mm

　　包裝形式：       編織袋

　　（3）HLGX-389Z型陶瓷纖維（硅酸鋁）折疊塊性能指標

　　分類(lèi)溫度              1260℃

　　工作溫度              1100℃

　　永久線(xiàn)變化率 (1100℃×24h )     ≤-3%

　　體積密度              200Kg/m³

　　導熱系數:       

200℃（平均溫度）    0.050～0.060(w/m.k)

　　400℃（平均溫度）    0.095～0.120(w/m.k)

　　600℃（平均溫度）    0.160～0.195(w/m.k)

　　規格尺寸：       600*300*300mm

　　包裝形式：       編織袋

　　（4）火龍HLGX®高溫表面固化劑

　　火龍HLGX®陶瓷纖維高溫表面固化劑，是火龍公司開(kāi)發(fā)的新型纖維表面固化劑。該產(chǎn)品一般呈乳白色乳濁液，由無(wú)機結合劑、分散劑、添加劑等材料配制而成，它可以提高纖維抗風(fēng)蝕、煙侵、油污的性能及保溫材料定型，可顯著(zhù)延長(cháng)纖維材料使用壽命。

　　三、火龍陶瓷纖維在磚瓦隧道窯上的應用及節能效果

　　（一）磚瓦隧道窯簡(jiǎn)介

　　隧道窯是由一列窯車(chē)組成移動(dòng)窯底的隧道式連續作業(yè)的熱工設備。由窯體、燃燒裝置、通風(fēng)設備、窯車(chē)、窯門(mén)及附屬的推車(chē)機等組成。其特點(diǎn)是生產(chǎn)能力大、燒成制品質(zhì)量穩定、機械化自動(dòng)化程度高及勞動(dòng)條件好。主要用于燒成磚、各種耐火制品，也可用來(lái)煅燒耐火原料與半成品。

　　18世紀中葉第1次建成以煤為燃料燒普通建筑用磚的隧道窯。在耐火材料工業(yè)上的應用始于19世紀初。隨后在窯的結構、熱工制度及提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面不斷完善與改進(jìn)。20世紀70年代開(kāi)始試用電子計算機控制。隧道窯已成為耐火制品的主要燒成設備。

　　中國耐火材料工業(yè)的第1座燒成粘土磚隧道窯于1956年3月在太原鋼鐵公司耐火材料廠(chǎng)建成。隨后又陸續建成燒成硅磚、鎂磚、高鋁磚隧道窯及高溫隧道窯。

　　隧道窯類(lèi)型通常按所燒成制品的種類(lèi)分有頁(yè)巖、煤矸石、粘土磚隧道窯、硅磚隧道窯、高鋁磚隧道窯、鎂磚隧道窯和燒成高純制品及堿性制品的高溫隧道窯。

　　隧道窯按工作斷面寬度分為小斷面隧道窯（＜2.5m）、中斷面隧道窯（2.5m～4.5m）、大斷面隧道窯（＞4.5m）；新建隧道窯小于3m的斷面將逐漸被淘汰。

　　磚瓦隧道窯按工藝布置分為直線(xiàn)式隧道窯、并列式隧道窯。直線(xiàn)窯是烘干段與焙燒段在一條線(xiàn)上；并列窯是烘干段與焙燒段并列分開(kāi)，有一烘一燒、一烘兩燒、兩烘兩燒、兩烘三燒等等。

　　一般的磚瓦隧道窯的燒結溫度在950℃～1050℃之間，隧道窯焙燒段沿長(cháng)度方向分為預熱帶、燒成帶（高溫段）、冷卻帶。每隔一定時(shí)間推車(chē)機將裝有磚坯的窯車(chē)，從窯前端推入窯內。磚坯入窯后開(kāi)始被煙氣預熱，隨著(zhù)窯車(chē)向燒成帶移動(dòng)加熱至規定的燒結溫度并經(jīng)一定時(shí)間保溫，制品即可燒成，燒成制品經(jīng)冷卻帶冷卻后出窯。

　　（二）火龍陶瓷纖維在磚瓦隧道窯上的應用

　　濟南火龍公司根據過(guò)去幾年上千臺大型工業(yè)爐纖維爐襯的施工經(jīng)驗，并結合磚瓦隧道窯的實(shí)際特點(diǎn)，在保證隧道窯安全運行的基礎上，提出了磚瓦隧道窯窯頂由重質(zhì)耐火材料改為陶瓷纖維平鋪毯、補償毯及陶瓷纖維折疊塊相結合，利用“T+L”錨固件吊掛的方式。陶瓷纖維折疊塊采用硅酸鋁甩絲針刺毯，在加工過(guò)程中，均保持一定比例的壓縮量，在安裝完畢后，打開(kāi)打包帶使相鄰折疊塊膨脹擠壓，形成無(wú)縫隙的整體吊頂結構。此結構施工方便、快捷，結構穩定性好，檢修方便，節能效果顯著(zhù)。

　　1. 支架的制作

　　1.1 制作支架時(shí)，根據隧道窯的斷面，采用10#槽鋼，先焊接“口”字型框架，框架四角必須焊接牢固。

　　1.2 框架下面支撐的四個(gè)腿采用10#槽鋼，焊接牢固，支撐底部焊接一塊平板做底座，支撐腿高度低于側墻“L型”平臺10公分。

　　1.3 框架內焊接角鋼加強筋。

　　1.4 框架四個(gè)側面，焊接橫向或斜向加強筋，確保支架的牢固性。

　　1.5 支架的四個(gè)腿上設置千斤頂支撐點(diǎn)，框架上部鋪設硬木板，最后把框架升高到與側 墻“L型”平臺齊平。

　　2. 陶瓷纖維折疊塊的安裝步驟

　　2.1 首先用千斤頂抬高支架，使木板的表面提升到吊頂底面的設計高度。

　　2.2 安裝單排陶瓷纖維折疊塊

　　2.2.1 單排陶瓷纖維折疊塊安裝順序：從一端到另一端依次安裝。先將2個(gè)L型錨固件插入折疊塊的一側，且L型錨固件的間距和L型錨固件到折疊塊邊緣的距離約為200mm，再以同樣的間距插入2個(gè)T型錨固件后放到支架上，接著(zhù)安裝第2塊折疊塊，然后插入2個(gè)T型錨固件，安裝第3塊折疊塊，依次類(lèi)推。安裝到每排最后一塊折疊塊時(shí)，插入2個(gè)L型錨固件，用專(zhuān)用撬棍擠進(jìn)去，（斷面帶有L型小平臺的兩端可不用L型錨固件）。

　　2.2.2 每排安裝完成后，松開(kāi)此排的打包帶，把每排的端面拍平。

　　2.2.3 每排折疊塊和錨固件的安裝數量應嚴格符合圖紙。

　　2.3 安裝補償毯

　　2.3.1 每排陶瓷纖維折疊塊之間用U型錨固件固定同樣溫度等級的陶瓷纖維毯，U型錨固件的間距約為500mm，補償毯壓縮比控制在75%-80%，以確保纖維的回彈性；一般20mm的纖維毯對折成40mm厚“U”型，壓縮為30mm厚。

　　2.3.2 補償毯之間如果存在交接縫，應用陶瓷纖維毯填實(shí)。

　　2.4 每裝3排或6排陶瓷纖維折疊塊后，設置木條或槽鋼，用千斤頂頂壓。

　　2.5 用千斤頂頂壓到設計尺寸后，鋪設兩層陶瓷纖維平鋪毯，錯縫拼接，錨固件要漏出，以便于焊接。

　　2.6 放置工字鋼角鋼，錨固件要緊貼角鋼焊接，滿(mǎn)焊，依次焊牢完成錨固件。

　　2.7 焊接工作完成后，釋放千斤頂壓力，平臺前進(jìn)，重復上述步驟至吊頂結束。

　　2.8 陶瓷纖維折疊塊安裝和修整完畢后，在其下表面均勻噴涂表面固化劑，使用前桶裝固化劑攪拌均勻，倒入噴霧器內，來(lái)回在纖維底部噴涂，以2mm為宜，使纖維表面形成一層硬殼，抗風(fēng)侵、煙侵，抵抗風(fēng)速25m/s。

　　3、注意事項

　　3.1錨固件焊接完成后，要用錘逐個(gè)敲擊，檢查焊接質(zhì)量。

　　3.2吊頂完成后，檢查下表面塊與塊、塊與補償毯之間是否有縫隙，若有縫隙應用同等級的纖維毯填實(shí)。

　　3.3留設通風(fēng)口及通風(fēng)通道。鋼結構吊頂保溫安裝完后，窯墻起高35～50公分，頂部蓋水泥樓板，窯墻起高部分砌成花墻結構，作為隧道窯的通風(fēng)通道。主要起到散熱的作用，防止鋼結構過(guò)熱。

　　3.4投煤孔可以采用小于投煤孔直徑的鋼管一端加工成鋸齒狀，在保溫層上旋出孔來(lái)，投煤管底端位于保溫層2/3位置，投煤孔的位置盡量錯開(kāi)鋼結構及錨固件。

　　（三）、陶瓷纖維材料與傳統重質(zhì)材料的比較優(yōu)勢

　　傳統的磚瓦隧道窯窯頂多為耐火磚砌筑的拱形頂或懸掛式平頂，也有用耐火澆注料預制塊砌筑的平頂。耐火磚、耐火澆注料都屬于重質(zhì)耐火材料，和硅酸鋁纖維相比，熱容量高，導熱系數高，施工周期長(cháng)，養護復雜。由于能耗高、窯墻負載大容易導致變形、開(kāi)裂甚至坍塌等問(wèn)題，檢修麻煩、增加生產(chǎn)成本、影響生產(chǎn)。

　　1.陶瓷纖維材料與傳統的耐火磚、澆注料等重質(zhì)材料相比具有的優(yōu)勢

1.1重量輕（減輕窯墻負荷、延長(cháng)窯體壽命）：陶瓷纖維是一種纖維狀耐火材料，常用的陶瓷纖維毯，體積密度為96～128Kg/m³，而采用纖維毯折疊而成的耐火纖維模塊體積密度在200～240 Kg/m³之間，重量是輕質(zhì)耐火磚或耐火澆注料的1/5～1/10，是重質(zhì)耐火材料的1/15～1/20?？梢?jiàn)，陶瓷纖維材料可以實(shí)現窯頂的輕型、高效化，減輕窯體負荷，延長(cháng)窯體壽命。    

1.2低熱容量（吸熱少、升溫快）：低熱容量意味著(zhù)窯頂在工作作中吸收的熱量少，同時(shí)升溫的速度加快。陶瓷纖維的熱容量?jì)H為輕質(zhì)耐熱襯里和輕質(zhì)耐火磚的1/10，大大減少了窯內溫度操作控制中的能源耗量。

1.3低導熱率（熱損失少）：陶瓷纖維材料在平均溫度200℃時(shí)，導熱系數小于0.06W/mk，平均400℃時(shí)小于0.10 W/mk，約為輕質(zhì)耐熱不定型材料的1/8，為輕質(zhì)磚的1/10左右，而陶瓷纖維材料與重質(zhì)耐火材料的導熱系數相較而言，可以忽略不計。所以耐火纖維材料的絕熱效果非常顯著(zhù)。

1.4施工簡(jiǎn)便：施工人員經(jīng)過(guò)基本培訓即可上崗，施工技術(shù)因素對窯頂絕熱效果的影響小。  

1.5抗熱震：纖維折疊模塊對劇烈的溫度波動(dòng)具有特別優(yōu)良的抵抗性能，在被加熱物料能承受的前提下，纖維折疊模塊窯頂可以快速加熱或冷卻。   

1.6無(wú)需烘爐：無(wú)需烘爐程序（如：養護、干燥、烘烤、復雜的烘爐過(guò)程以及寒冷天氣下的保護措施），爐襯施工完畢即可投入使用。    

綜上，陶瓷纖維折疊塊吊掛結構窯頂比傳統窯頂節能效果顯著(zhù)，在已經(jīng)安裝的磚瓦隧道窯運行中，停止投煤供風(fēng)48小時(shí)后，重新投煤供風(fēng)仍能正常焙燒，這在普通隧道窯運行中是不可能達到的。將輕質(zhì)、高溫陶瓷纖維等不同材料合理地進(jìn)行組合裝配，實(shí)現了窯室爐墻的輕型化、低蓄熱、抗熱震、整體性好易于維護、爐溫可控性強，燒成品質(zhì)量穩定。

　　2、陶瓷纖維材料比較傳統重質(zhì)材料產(chǎn)生的經(jīng)濟效益

　　現在以日產(chǎn)10萬(wàn)標磚的山東某斷面3.6米的直線(xiàn)隧道窯為例，計算使用陶瓷纖維材料吊頂后，相比使用重質(zhì)材料吊頂的節能效率。使用輕質(zhì)陶瓷纖維材料后，該磚廠(chǎng)燒結磚單位產(chǎn)品能耗標準由原來(lái)的380Kcal/kg降低到320Kcal/kg，節能效率達到16%。以此計算該磚廠(chǎng)每年節能帶來(lái)的經(jīng)濟效益。

　　2.1每年節省的能耗

　　以磚廠(chǎng)每年正常生產(chǎn)300天計算。標磚尺寸是240*115*53，重量與材質(zhì)和磚的密度有關(guān)，理論上，紅磚表觀(guān)密度約1800kg/m³，也就是一塊紅磚重量約等于2.63kg。

　　每塊磚節省的能耗：（380-320）Kcal/kg*2.63kg=157.8Kcal。磚廠(chǎng)一年節省的能耗：157.8 Kcal/塊*100000塊/天*300天=4.73*109 Kcal。

　　2.2折合標準煤

　　標準煤亦稱(chēng)煤當量，具有統一的熱值標準。我國規定每千克標準煤的熱值為7000千卡。將不同品種、不同含量的能源按各自不同的熱值換算成每千克熱值為7000千卡的標準煤。

　　每年節省的能耗折合標準煤為4.73*109 Kcal/7000 Kcal=6.77*105kg?，F在山東市場(chǎng)上煤價(jià)為800元/噸，故一年降低能耗產(chǎn)生的經(jīng)濟效益為：6.77*106kg*800元/1000kg=541600元。使用輕質(zhì)陶瓷纖維材料后，該磚廠(chǎng)每年可節省能耗54萬(wàn)元左右。

　　四、應用結論

　　陶瓷纖維的應用必將產(chǎn)生很好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。毫無(wú)疑問(wèn)，隨著(zhù)我國對陶瓷纖維的深入研究和應用技術(shù)的不斷提高，它將被越來(lái)越廣泛的應用到磚瓦隧道窯耐火保溫上。

　　由于全球能源價(jià)格的不斷上漲，節能已成為國家關(guān)注的重點(diǎn)，陶瓷纖維比耐火磚、澆注料等傳統的重質(zhì)耐材更節能，在磚瓦隧道窯上將得到更廣泛的應用和推廣。所以說(shuō)無(wú)論是從國家產(chǎn)業(yè)政策及節能減排工作的要求考慮，還是從提高產(chǎn)品質(zhì)量、節約煤炭降低成本考慮，改造老結構隧道窯、推廣陶瓷纖維吊頂的新結構隧道窯已是大勢所趨。

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