在考慮工業窯爐和熱力工程設備壁襯材質時,選用的材料除滿足最重要的溫度條件,還必須考慮陶瓷纖維壁襯的使用條件、爐氣條件及經濟效益等方面的要求,以獲得最佳的應用和節能效果。
1、陶瓷纖維制品使用條件的影響
根據工業窯爐和加熱設備的加熱熱源方式(電熱、燃油、燃氣、燃煤)、爐內氣體成分、爐內氣體流速、工業窯爐運行制度等條件,正確選用陶瓷纖維材質、品種及其長期使用溫度。
關于陶瓷纖維制品的最高使用溫度、長期(持續)使用溫度等概念在前面已有比較詳細的敘述。其中陶瓷纖維制品長期使用溫度,是指陶瓷纖維制品在電熱工業窯爐、爐內呈氧化性氣氛條件下的工作溫度。當窯爐加熱熱源方式及爐內氣氛改變后,相同材質的使用溫度均會低于前者。其次,工業窯爐的運行制度,間隙操作爐與連續爐,相同材質的使用溫度亦是不相同的。現將不同使用條件對陶瓷纖維制品使用溫度的影響分述于下。
(1)工業窯爐加熱熱源方式和運行制度
(2)工業窯爐爐內氣流速度
(3)工業窯爐爐內氣氛
2、陶瓷纖維制品體積密度的選擇及搭配
陶瓷纖維制品的體積密度與其導熱系數密切關聯,也是選材時易產生爭議的問題。這是因為它既關系到應用效果,又涉及筑爐造價的經濟問題。陶瓷纖維制品的導熱系數隨體積密度增加而降低和窯爐爐壁絕熱性能的提高,并改善爐壁抗風蝕能力。在陶瓷纖維制品體積密度增加到一定范圍(>200kg/m3)時,纖維彼此之間接觸點增加,其導熱系數隨制品體積密度增加而降低的幅度逐漸減小,以致當制品體積密度增加到一定范圍(240~320kg/m3)后,其導熱系數不再降低,并有增大的趨勢。因此,應結合工業窯爐結構和工作條件,從技術和經濟統一的觀點出發,選擇合適體積密度的陶瓷纖維制品。一般用作工業窯爐爐壁熱面的陶瓷纖維材料的體積密度波去邊于128~160kg/m3.保持一定壓縮比的陶瓷纖維模塊的體積密度為200kg/m3左右。
除此之外,在陶瓷纖維爐壁厚度方向,除熱面采用體積密度大的陶瓷纖維材料外,熱面以后各層次纖維材料的體積密度應逐次減小。這種爐壁熱面后各層次纖維材料體積密度逐次減小搭配的纖維爐襯結構,不僅可獲得爐壁厚度方向具有相近的熱阻,還可減小纖維材料用量,降低筑爐費用。
陶瓷纖維材料一般僅適用于無物態變化的工業窯爐。陶瓷纖維壁襯應避免金屬熔融液、灰渣及腐蝕物質浸蝕、機械碰撞等工作條件。陶瓷纖維在一定的條件下允許使用溫度,如何正確標定陶瓷纖維的使用溫度,也是窯爐爐壁選材中應掌握的重點。
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