最新工業(yè)硅礦熱爐的設(shè)計(jì)(參考版)
2025-07-03 03:29本頁(yè)面
【正文】 通過(guò)隔熱技術(shù)的研究，總結(jié)了當(dāng)今先進(jìn)的隔熱材料，提出了在結(jié)構(gòu)與材料方面進(jìn)行改善礦熱爐隔熱性能的思路，新設(shè)計(jì)出來(lái)的礦熱爐爐體結(jié)構(gòu)隔熱性能優(yōu)于傳統(tǒng)爐體結(jié)構(gòu)30%以上。通過(guò)研究設(shè)計(jì)12500KVA大容量半密閉式工業(yè)硅礦熱爐，在爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、出硅口設(shè)計(jì)、爐門(mén)設(shè)計(jì)、煙罩設(shè)計(jì)、隔熱技術(shù)等方面運(yùn)用新技術(shù)，提高了礦熱爐的性能水平，為高效利用能源打下了基礎(chǔ)和提供了實(shí)現(xiàn)方案。從表55和圖57可以看出，新式爐襯結(jié)構(gòu)不僅厚度少，而且爐體熱損失減少37%，說(shuō)明研究總結(jié)出來(lái)的隔熱技術(shù)起到了明顯的作用。2注：爐壁散熱面積、 m2。表55比較了傳統(tǒng)爐體結(jié)構(gòu)[61]與按照上述思路設(shè)計(jì)的爐體結(jié)構(gòu)的隔熱性能。在材料使用位置上，在爐墻不同位置應(yīng)該使用不同材料，在溫度許可范圍內(nèi)，盡量選用導(dǎo)熱系數(shù)低、強(qiáng)度高、造價(jià)低的材料，在需要加強(qiáng)保溫措施部位應(yīng)當(dāng)考慮追加絕熱材料的使用；對(duì)于容易腐蝕的出硅口位置，應(yīng)當(dāng)使用耐腐蝕的材料如碳磚、碳化硅磚，而不是常規(guī)思路來(lái)安排材料使用；對(duì)于爐底基礎(chǔ)部位，在溫度許可范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)選用強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、整體性好、造價(jià)低的材料。使用溫度高的材料應(yīng)當(dāng)靠近高溫區(qū)，在溫度一致情況下，導(dǎo)熱系數(shù)低的應(yīng)當(dāng)在高溫區(qū)一側(cè)。材料過(guò)薄，起不到保溫承重效果，易折、易松動(dòng)；材料過(guò)厚，雖然承重和整體性增強(qiáng)，但是超過(guò)臨界厚度，保溫效果反而下降，同時(shí)造價(jià)也上去了。好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在同樣材料使用情況下，隔熱效果與經(jīng)濟(jì)性更好。選用低熱導(dǎo)率的材料來(lái)增強(qiáng)保溫，是保溫方法的一種，砌筑時(shí)材料結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)也是一種重要的保溫方法。如果為了強(qiáng)化保溫，還可以在納米微孔隔熱材料熱面噴涂某種反射涂料。根據(jù)工業(yè)硅礦熱爐隔熱層和絕熱層對(duì)材料的上述要求，可以選定納米微孔隔熱材料作為隔熱層和絕熱層的用材。由于保溫層主要擔(dān)負(fù)骨架承受負(fù)荷用，它主要作用不是節(jié)能，所以其外泄熱量相當(dāng)大，其冷面溫度也相當(dāng)高，對(duì)緊貼其冷面的隔熱材料和絕熱材料來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)能夠耐受其高溫。隔熱材料與絕熱材料一般是輕質(zhì)、疏松、多孔的纖維狀材料，膨脹收縮系數(shù)大，容易引起爐體松動(dòng)，因此要求隔熱材料與絕熱材料收縮性小，以保證保溫層與爐殼之間的嚴(yán)密性與整體性。減少熱量損失，保證爐膛內(nèi)溫度是隔熱層和絕熱層的主要用途，只有導(dǎo)熱系數(shù)小，才能實(shí)現(xiàn)上述目的。工業(yè)硅礦熱爐減少熱損失起關(guān)鍵作用的地方是隔熱層和絕熱層，因此，選擇好隔熱材料與絕熱材料非常重要。從保溫層上述要求出發(fā)，工業(yè)硅礦熱爐保溫層材料可以用粘土磚、輕質(zhì)隔熱磚、高鋁質(zhì)隔熱耐火磚，這三種材料性能上差不多，主要是比較價(jià)格。價(jià)格適當(dāng)?？乖阅軆?yōu)良。導(dǎo)熱系數(shù)低。耐熱強(qiáng)度高。 工業(yè)硅礦熱爐的保溫層要求：耐火度高。根據(jù)工業(yè)硅礦熱爐工作層的上述要求，工作層用材目前只能選擇碳磚。價(jià)格適當(dāng)?？乖阅軆?yōu)良。導(dǎo)熱系數(shù)低。耐熱強(qiáng)度高。對(duì)工業(yè)硅礦熱爐的工作層來(lái)說(shuō)，它要求：耐火度高?？萍歼M(jìn)步為我們提供了更好的、更多的筑爐材料，我們必須切合順應(yīng)當(dāng)前條件，更好的利用這些條件為能源節(jié)約服務(wù)。上世紀(jì)90年代,美國(guó)國(guó)家航空航天局的科技人員為解決航天飛行器的傳熱控制問(wèn)題開(kāi)發(fā)了一種太空絕熱瓷層(ThermaCover)，我國(guó)于2001年也開(kāi)發(fā)成功，在現(xiàn)代筑爐中已經(jīng)開(kāi)始廣泛使用。經(jīng)試驗(yàn)研究表明，空心微珠具有顆粒小、質(zhì)輕、中空、隔音、隔熱、耐高溫、絕緣、耐低溫、耐磨、強(qiáng)度高等優(yōu)異的多功能特性?？招奈⒅楸夭牧鲜橇硪环N最近開(kāi)發(fā)出來(lái)的保溫材料，它是一種以電廠粉煤灰微珠和膨脹珍珠巖為基料，配以專用粘結(jié)劑，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后制成的輕質(zhì)成型料。C石棉板110017001300600硅酸鋁纖維毯1281200復(fù)合硅酸鋁纖維毯45100600硅藻土5007001000膨脹珍珠巖40500800蛭石809001100泡沫玻璃155－200450泡沫石棉2022500微孔硅酸鈣1402701000礦渣棉77160650巖棉制品80150700玻璃棉－48350陶瓷纖維毯260012601600空心微珠50200800納米微孔隔熱材料4005001000各種反射涂料,8090%的反射率45015001501800表5表5表54中，有許多是上世紀(jì)80年代后開(kāi)發(fā)制造出來(lái)的材料，材料品種與性能與其80年代前有很大的改變，例如高鋁磚是德國(guó)奧托焦炭公司1956年前后開(kāi)發(fā)出來(lái)的，其強(qiáng)度與導(dǎo)熱系數(shù)與今天高鋁磚的性能相距較遠(yuǎn)，當(dāng)時(shí)其高鋁磚作為煉焦?fàn)t槍其強(qiáng)度較松散，承受壓力大約為100200 kgf/cm2， w/m?℃。 表52 當(dāng)今工業(yè)硅礦熱爐筑爐時(shí)可供選用的工作層用材名稱2kgf/cm2荷重軟化點(diǎn)(℃) 使用溫度(℃)常溫耐壓強(qiáng)度(kgf/cm2)熱導(dǎo)率（w/m?℃）熱膨脹系數(shù)(℃)106硅磚1520162016001650175500+碳磚20002000250500+石墨磚180019002000250碳化硅磚150017001600550750(600℃)(800℃)(1000℃)表53 當(dāng)今工業(yè)硅礦熱爐筑爐時(shí)可供選用的保溫層（堅(jiān)固層）用材名稱密度（g/cm3）使用溫度(℃)常溫耐壓強(qiáng)度(kgf/cm2)熱導(dǎo)率（w/m?℃）粘土磚1400150300高鋁磚1500390490剛玉磚1700200700硅磚16001650175500+碳化硅磚1600550750(600℃)(800℃)(1000℃)剛玉莫來(lái)石磚1800200500普通型耐火澆注料1400295輕質(zhì)隔熱磚1400高鋁質(zhì)隔熱耐火磚1400840注：堿性耐火材料如鎂磚、鎂鋁磚、白云石磚、鎂鉻磚、鎂橄欖石磚、氧化鈣質(zhì)磚等不能用于工業(yè)硅礦熱爐。在工業(yè)硅礦熱爐筑爐中，我們應(yīng)當(dāng)積極應(yīng)用當(dāng)代科技成果，與時(shí)俱進(jìn)地革新改進(jìn)礦熱爐的工作性能。隨著節(jié)能、降低成本、新技術(shù)的應(yīng)用、其他領(lǐng)域?qū)Σ牧系奶囟ㄒ?，我?guó)科研人員在吸收消化國(guó)外材料制造技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，積極自主創(chuàng)新，發(fā)展研究了一大批筑爐材料如陶瓷纖維、納米微孔隔熱材料、多層復(fù)合反射絕熱板、漂珠高強(qiáng)隔熱磚等。因此，為提高礦熱爐熱效率而對(duì)礦熱爐爐體的結(jié)構(gòu)和用材進(jìn)行改革在目前相當(dāng)必要。這主要是因?yàn)槲覈?guó)工業(yè)硅礦熱爐爐體結(jié)構(gòu)與材料通常是工作層用碳磚（上部用耐火磚），保溫層用耐火磚，絕熱層用石棉板或硅酸鋁纖維毯，保護(hù)層（爐殼）用鋼板的原因。節(jié)能材料主要體現(xiàn)在材料的隔熱（絕熱）性能上，對(duì)于工業(yè)硅冶煉系統(tǒng)而言，材料隔熱性能好壞直接影響到礦熱爐的熱效率。第一類是先進(jìn)的技術(shù)工藝流程，第二類是先進(jìn)精良生產(chǎn)設(shè)備，第三類是優(yōu)良
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