多晶莫來石纖維在衡陽鋼管廠環(huán)形加熱爐上的應(yīng)用

摘 要：介紹了多晶莫來石纖維的特性及其施工方法，對(duì)比分析了環(huán)形加熱爐爐襯粘貼多晶莫來石纖維貼塊前后的爐壁溫度變化，并對(duì)其應(yīng)用和節(jié)能效果進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：多晶莫來石纖維；環(huán)形加熱爐；節(jié)能；應(yīng)用

 公司20 m環(huán)形加熱爐用于圓管坯的軋前加熱，其中徑為20 m，爐膛寬度為4.85 m，分為6個(gè)生產(chǎn)工藝段，高、低溫段爐墻和爐頂分別為低水泥澆注料和黏土澆注料澆注而成，燃料以高爐、天然氣混合煤氣為主、天然氣為輔，設(shè)計(jì)加熱能力為65 t/h，加熱圓管坯料規(guī)格為Φ（120~280）mm×（1 200~4 200）mm，加熱溫度為1 260~1 280 ℃。由于爐墻和爐頂所用澆注料熱容量較大，存在升、降溫速度慢且散熱大的弊端，不能滿足生產(chǎn)合同不足、生產(chǎn)規(guī)格多，爐子升（待）溫、停產(chǎn)頻繁的需求，導(dǎo)致爐子的熱效率、燃耗等指標(biāo)升高，增加了生產(chǎn)成本。

 為提高爐子的升溫速度，減少爐子的熱損失，降低燃料消耗，于2009年6月在環(huán)形爐的內(nèi)、外環(huán)爐墻和爐頂?shù)膬?nèi)表粘貼多晶莫來石纖維貼塊。

1 多晶莫來石纖維簡介

多晶莫來石纖維是一種以莫來石晶相形式存在的多晶質(zhì)耐火纖維，其制取工藝是按形成單一晶體——莫來石（3Al2O3、2SiO2）進(jìn)行化學(xué)配方，由可溶性鋁、硅鹽經(jīng)過高溫完成晶相轉(zhuǎn)變而制成的，制作過程是首先在低溫下將有黏度的膠體溶液進(jìn)行噴吹和甩絲，形成纖維的原纖維，后經(jīng)高溫?zé)剖蛊淅w維內(nèi)部的原子成有序排列，組織晶體化，消除處于介穩(wěn)定的玻璃態(tài)。多晶莫來石纖維的使用溫度要比普通硅酸鋁纖維提高300 ℃左右。其基本特點(diǎn)是：容重低、導(dǎo)熱系數(shù)低、施工安裝方便；施工時(shí)無需改動(dòng)原有爐體，依靠高溫黏結(jié)劑粘貼，無需耐熱鋼錨固件固定；工程費(fèi)用低，具有良好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)；蓄熱量低，保溫效果好，明顯降低爐體的外壁溫度；纖維貼塊與原爐襯緊密無縫隙接觸，使整個(gè)爐壁內(nèi)襯厚度均勻、平整美觀、爐體壽命提高，長期使用溫度可達(dá)1 500 ℃，是高溫工業(yè)爐理想的節(jié)能降耗材料。20 m環(huán)形加熱爐采用浙江歐詩漫公司生產(chǎn)的型號(hào)為D-1600多晶莫來石纖維貼面塊，規(guī)格為200 mm×100 mm×50 mm。

2 多晶莫來石的施工

（1）為確保良好的粘貼效果，先將環(huán)形爐的爐墻和爐頂工作面的灰塵等雜物徹底清理干凈，鏟平表面的結(jié)瘤，最好在基面進(jìn)行“拉毛”處理。

（2）施工時(shí)應(yīng)提前將高溫黏結(jié)劑攪拌均勻，稠度適宜。粘貼時(shí)，高溫黏結(jié)劑應(yīng)刷涂均勻、飽滿。

（3）在施工部位刷上一層高溫黏結(jié)劑（約7~10 kg/m2），同時(shí)在多晶莫來石貼塊表面抹一層高溫黏結(jié)劑（約2 kg/m2），將貼面塊保持10%~15%的壓縮量，粘貼于環(huán)形爐爐墻和爐頂工作面。

（4）粘貼多晶莫來石貼塊時(shí)，高溫黏結(jié)劑應(yīng)刷涂均勻、飽滿。貼塊抹好黏結(jié)劑后應(yīng)立即貼在預(yù)定的工作面上，并用木棰壓緊，使之牢固。粘貼和壓緊時(shí)不得推動(dòng)已經(jīng)貼好的相鄰的貼塊。

（5）施工時(shí)，應(yīng)保證相鄰貼塊擠緊，并避免纖維制品交叉角的竄氣縫。且貼塊與基面連接處，應(yīng)把纖維制品對(duì)折擠進(jìn)縫隙內(nèi)。

（6）在燒嘴、排煙口、窺視孔等部位，用多晶莫來石纖維貼塊加黏結(jié)劑填實(shí)，不得松散或有間隙。

3 使用效果

20 m環(huán)形爐從2009年6月粘貼多晶莫來石纖維貼塊至今已正常生產(chǎn)2年，目前使用情況良好。2011年4月初入爐檢查其剝落率在10%~15%左右，可以做到一次投入使用壽命兩年以上。

3.1 改善爐區(qū)操作環(huán)境，延長爐墻和爐頂?shù)氖褂脡勖?/span>

20 m環(huán)形爐爐墻和爐頂工作面粘貼多晶莫來石纖維貼塊后，其散熱量降低，爐區(qū)環(huán)境尤其是爐頂環(huán)境得到了較為明顯的改善，同時(shí)避免了高溫?zé)煔鈱?duì)爐墻和爐頂工作面的直接沖刷，有效地防止了耐材的開裂和剝落，延長了爐子的使用壽命。

3.2 增加輻射傳熱，減少熱損失，降低燃料消耗

多晶莫來石纖維的黑度為0.95[2]，環(huán)形加熱爐內(nèi)襯粘貼多晶莫來石纖維后，爐內(nèi)熱輻射明顯增強(qiáng)，提高了爐子的加熱能力和管坯的加熱速度，尤其是環(huán)形爐加熱Φ220及以上大管坯時(shí)效果更為明顯。

為了檢驗(yàn)、對(duì)比使用效果，施工前、后（在同一生產(chǎn)條件下）分別在環(huán)形爐6個(gè)生產(chǎn)工藝段的內(nèi)、外環(huán)爐墻鋼板以及爐頂上各選定2個(gè)測(cè)溫點(diǎn)用紅外測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)溫，將測(cè)試溫度記錄并進(jìn)行比較。在生產(chǎn)條件相同的情況下，20 m環(huán)形加熱爐內(nèi)、外環(huán)爐墻和爐頂粘貼多晶莫來石耐火纖維后，內(nèi)、外環(huán)爐墻鋼板和爐頂?shù)钠骄鶞囟确謩e降低了9.8 ℃、14.1 ℃、37.2 ℃ ，有效地降低了爐體外表溫度，經(jīng)過測(cè)算[1]，可減少散熱1 115.4 MJ/h，降低混合煤氣消耗121.3 m3/h，全年按5 500 h生產(chǎn)時(shí)間計(jì)算，每年可降低燃?xì)庀?/span>667 086 m3，年可節(jié)約燃?xì)獬杀?/span>50萬元左右。

3.3 減少熱慣性，提高產(chǎn)量和加熱質(zhì)量

20 m環(huán)形加熱爐爐墻和爐頂是澆注料整體澆筑而成的，使用的耐材熱容量較大，存在升、降溫速度慢的弊端。而使用多晶莫來石纖維可使?fàn)t子的熱容量減少，導(dǎo)熱率降低，爐子停產(chǎn)、開（待）軋時(shí)的升、降溫速度加快，爐子的熱慣性減小，縮短坯料的加熱時(shí)間，減少了坯料在加熱爐內(nèi)的燒損，提高爐子的單位產(chǎn)量，在一定程度上保證了坯料的加熱質(zhì)量，氧化燒損量由原來的1.5%降為了現(xiàn)在的1.342%，燒損率降低了0.08%，較好地適應(yīng)了生產(chǎn)不飽和、頻繁停（待）產(chǎn)的情況。

4 結(jié)語

實(shí)踐證明，20 m環(huán)形加熱爐的重質(zhì)襯里表面粘貼熱容量較低、輻射較強(qiáng)的多晶莫來石纖維貼塊，能有效地改善工業(yè)爐絕熱襯里結(jié)構(gòu)，減少爐體熱損失和蓄熱量，提高爐子的升溫速度，縮短加熱爐的升溫時(shí)間，提高加熱質(zhì)量，縮短加熱時(shí)間，降低加熱管坯在高溫環(huán)境中的氧化燒損，能較好地適應(yīng)多鋼種、多規(guī)格管坯、頻繁停（待）產(chǎn)的生產(chǎn)情況，顯著提高了爐子的經(jīng)濟(jì)性，有利于節(jié)能和環(huán)保，值得大力推廣應(yīng)用。