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加热炉陶瓷纤维内衬的设计原则及几种常用炉衬设计示意图

发布日期: 2019-09-05 15:14:27    阅读量(225)    作者:王海燕

随着硅酸铝纤维材料的系列化和功能化,硅酸铝炉衬的应用领域也越来越广泛,如何确定其应用领域,已广泛受到设计部门和用户的关注。下面根据有关火焰加热炉陶纤衬里结构设计的基本规定及多年的实践经验对纤维衬里的应用作以下界定,以供参考。

硅酸铝炉衬的设计原则

(1)除强制烟气流动的烟管、风道及炉底外,加热炉其它所有区域均可采用纤维衬里。

(2)任何一层纤维衬里的使用温度必须高于此层热面计算温度260℃以上。

(3)当燃料中S含量超过10×10-⁶,炉衬采用纤维结构时,炉壁钢板的热面应涂刷一层防腐涂料,该涂料适用于177℃环境。当燃料中S含量超过500×10-⁶,应设置阻气铝箔或不锈钢箔,阻气层应位于操作条件下至少高于计算露点56℃以上的部位处。阻气层边缘应搭接,炉衬边缘及穿刺部位应密封,以防止腐蚀性气体穿过炉衬结露,腐蚀钢板和锚固件。

(4)当燃料中重金属含量超过100x10-⁶时,所有加热炉炉衬不可采用软质纤维材料,而应采用纤维不定型材料、预制块或其它重质保温材料。

(5)当炉衬承受的压力大于0.8MPa时,不可采用纤维炉衬。

(6)设有吹灰器、蒸汽喷枪、水洗设备的对流段不可采用纤维炉衬。

硅酸铝炉衬的组成材料

硅酸铝纤维材料从形态上可分为两类:一类为定型硅酸铝纤维。目前主要有硅酸铝纤维棉、纤维毯、纤维毡、纤维板、纤维异型件、纤维砖、纤维纸、纤维纺织品及其它深加工产品。另一类为不定型硅酸铝纤维,主要有纤维浇注料、纤维可塑料、纤维涂抹料、纤维喷涂料及其它相关产品。从产品的使用温度上可将产品划分为:1050型(使用温度600~950℃)、1260型(使用温度950~1100℃)、1400型(使用温度1100~1350℃)、1600型(使用温度1350~1400℃)。

硅酸铝纤维炉衬的结构形式

1、定型陶纤炉衬

主要指纤维毯、纤维毡、纤维板或纤维组件等定型耐火材料组成的炉衬。从结构上大体可分为两大类:一类是层铺结构,另一类是平铺叠砌复合结构。

(一)层铺式耐火纤维炉衬结构

层铺式耐火纤维炉衬就是将耐火纤维制品(毯、毡、板)一层层地铺放到炉壁钢板上,然后通过耐热钢锚固件或其它方式进行固定的一种炉衬结构形式。根据炉衬材料,层铺结构通常有两种形式,一种为纤维毯层铺结构,另一类为纤维毡、板层铺结构。

(1)纤维毯层铺结构

此结构按热面纤维毯的安装方式可分为对接式和搭接式,按锚固钉固定形式又可分为锚固钉裸露式和锚固钉预埋式,具体结构如图1所示。

图1 纤维毯层铺结构示意图

(2)纤维毡、板层铺结构

纤维毡、板的安装固定方式多为对接,按锚固钉固定形式可分为锚固钉裸露式和锚固钉预埋式,具体结构如图2所示。

(3)层铺结构的性能特点

①锚固钉裸露式层铺结构:指纤维毯、纤维毡或纤维板层铺到炉壁上,通过锚固钉、快速卡片和旋转卡片或螺母固定,详见图2(a)。

裸露层铺式耐火纤维炉衬结构的特点:

优点:层铺式炉衬可根据炉衬厚度方向上温度变化,采用不同材质的纤维制品组成,从而可以大大降低筑炉费用,增强炉衬结构合理性和保温效果。层铺式耐火纤维炉衬施工简便,异型部位容易处理,易检修。

缺点:很难克服层铺结构抗风蚀能力极低的缺陷。由于锚固件直接裸露于工作热面,当炉温较高时,对锚固件材质的要求较同,同时层铺式耐火纤维炉衬所需耐热锚固件数量较多,这些锚固件本身又是一个热传导体,加之纤维毡(毯、板)在使用温度下产生收缩,容易在对接处出现缝隙,会从一定程度上影响保温效果。因此,裸露式层铺耐火纤维炉衬结构适用于低温热处理炉。

图2 纤维毡、板层铺结构示意图

②锚固钉预埋式平铺结构、指纤维毯、纤维毡或纤维板层铺到炉壁上,通过锚固钉保温固定,但锚固钉预埋到耐火材料中间,详见图2(b)。

预埋层铺式耐火纤维炉衬结构的特点:

优点:避免了锚固钉热面裸露,减少了能量损失,增强了保温效果。

缺点:很难克服层铺结构抗风蚀能力极低的缺陷。同时锚固钉预埋若采用陶瓷杯结构,陶瓷杯易碎,且价格高,增加了施工难度,提高了工程的造价。

锚固钉预埋采用沉孔结构,温度变化时,沉孔内纤维棉易收缩产生缝隙,进而会损坏锚固件,所以此类炉衬只适用于低温炉墙保温。

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