全纤维加热炉炉衬的设计、施工及应用

李世光，王晓红

(1.哈尔滨工业窑炉联营公司，哈尔滨 150046;2.哈尔滨电机厂有限责任公司能源管理部，哈尔滨 150046)

0 引 言

耐火材料的不断发展和运用，能够使加热炉在提高生产率、节能降耗、延长使用寿命等方面取得很大的进步。耐火纤维具有耐高温，密度及热导率小，隔热性能和化学稳定性能优越，抗热震性能高等诸多特点，越来越多地替代重质高温耐火材料［1－2］。哈尔滨电机厂有限责任公司冷作分厂的大型退火炉和热加工分厂铸钢件正火炉，全部采用耐火纤维炉衬［3］。下面就全纤维加热炉炉衬的设计、施工及应用作一概述。

1 全纤维加热炉炉衬的设计

全纤维加热炉炉衬的结构可分为以下几种:

2.1 层铺式结构

采用机械固定方式，用耐热钢制作的锚固件，例如螺栓、螺母、转卡垫片等，将层铺耐火纤维和其他绝热材料的保温层固定在炉体钢板上形成炉衬。

主要特点:

(1)可以根据各层不同温度，合理选用不同的炉衬材质。

(2)耐火纤维层铺导热系数小，炉衬的蓄热和散热损失小。

(3)施工灵活，速度块。

2.2 叠板式结构

主要结构形式有叠板式、折毯预制块和折毡预制块。采用机械固定和粘结结构，紧密地叠砌起来形成炉衬。

主要特点:

(1)炉膛温度比层铺式高50℃左右。

(2)抗风蚀比层铺式好。

2.3 耐火纤维毯(毡)预制炉衬

用型钢制成框架，在其上焊厚度2～3 mm的钢板，耐热钢锚固件焊在钢板上，然后用粘结剂将绝热材料的保温层和纤维毯(毡)固定在框架内，制成各种规格的炉墙，组成炉衬。

主要特点:

(1)有利于标准化和系列化。

(2)施工方便，速度快。

(3)相对投资费用少。

2.4 层铺中温耐火纤维毯与高温耐火纤维折叠

预制块复合组成

耐火纤维折叠预制块选用20 mm厚的高温耐火纤维毯，预制块尺寸为300×300×180 mm，或者600×600×220 mm。用耐热钢制成锚固件，将预制块固定在炉体上。耐火纤维折叠预制块上下及左右之间的收缩缝，选用高温耐火纤维毯填塞，且预压缩百分之三十以上。保温层采用中温耐火纤维毯层铺在炉壁上，保温层厚度一般为60～120 mm。

主要特点:

(1)高温耐火纤维折叠预制块适应炉膛使用温度较高，可以承受高速气流的冲刷。

(2)保温层采用中温耐火纤维毯，减少了炉壁的散热损失。

3 全纤维加热炉炉衬的施工

(1)保温层用中温普通硅酸铝纤维毯铺设时应整卷铺设，层与层的接口应错开，每一层应用快速夹片压紧以免纤维脱落。

(2)锚固件的焊接要牢固，安装划线应考虑各个特殊区域的实际情况，以炉口的一端为起点，先水平后垂直放线。

(3)高温耐火纤维折叠预制块的安装:锚固螺母安装松紧要适中，折叠预制块安装时局部用力不能过大，以免将纤维表面压凹，无法修补而影响表面质量。

(4)全纤维炉衬在烘炉后应整理较大的收缩缝，使炉衬表面平整。

4 全纤维炉衬应用中几个问题的探讨

4.1 全纤维炉衬的使用温度及热收缩

全纤维炉衬在使用中要严格控制炉温，因炉衬热惰性小，升温速度快，极易超温。超温会加速耐火纤维析晶和粉化，使炉衬损坏，影响使用寿命。在设计选用时，耐火纤维长期使用温度应略低于耐火纤维样本提供的50～100℃，操作要求仔细认真，严格控制炉温。

全纤维炉衬在使用后，耐火纤维要收缩，炉衬表面接缝增大，热损失增加，使用过后应经常检查，对较大缝隙尽快进行修补。

4.2 耐火纤维的容重

耐火纤维的容重对于合理设计炉衬十分重要，也是求得最佳炉衬厚度的主要因素之一。应在保证炉温要求前提下，在保持耐火纤维的理化特性即具有一定的强度、弹性和弯曲性能，保证加热收缩的条件下，选择较低一点的容重为好。一般认为120～160 kg/m3较经济。

4.3 全纤维炉衬的使用寿命

要保证全纤维炉衬的正常使用寿命，必须做到合理设计、精心施工、正确操作、必要保养和维修。目前，国内外一些全纤维炉衬的正常使用寿命年限一般可达10～15 a。

5 结论

耐火纤维作为加热炉炉衬，可以使炉体结构轻型化、大型化，很容易实现炉体在工厂里预制，在施工现场组装，较合理地解决了加热炉整体移动，炉门和炉体之间，台车和炉体之间的密封问题，加热炉的能耗大幅度降低，炉温均匀性得到较大提高，可以不烘炉或者快速烘炉就可以投入使用，节能效果显著。

［1］杜鹏东.生物质固化成型机控制系统的综述［J］.森林工程，2013(5):76－78.

［2］王 凯，陈 皑，姚逢宇，等.超大型台车式加热炉炉衬材料及结构形式探讨［J］.工业炉，2010(2):41－43.

［3］李文辉.炼油加热炉炉衬的回顾与展望——学习SH/T3036等炼油行业加热炉标准的体会［J］.石油化工设备技术，2005(6):17－21+5.