筑爐耐火保溫材料是一類耐高溫、熱導率小、阻燃,并且能夠減緩由熱傳導、熱對流等引起的熱量散失的材料,它是通過材料的特殊結(jié)構(gòu)來限制低熱導率的空氣熱對流來實現(xiàn)減慢熱量流失的。耐火保溫材料一般用于工業(yè)窯爐、冶金、管道和熱工設(shè)備中,以減緩熱量的散失。一般工業(yè)窯爐爐墻壁的耐火保溫大多選用輕質(zhì)耐火保溫材料,如輕質(zhì)粘土磚、輕質(zhì)高鋁磚、輕質(zhì)耐火澆注料等,不僅施工方便,耐火保溫效果好,而且還使爐窯墻壁具有一定的機械強度。
目前已成熟使用的筑爐耐火保溫材料的種類繁多,行業(yè)內(nèi)對該材料的分類一般按結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和使用溫度等,耐火保溫材料按使用溫度可以分為低溫保溫材料(600℃以下)、中溫保溫材料(600~1000℃)和高溫保溫材料(1000℃以上)。以下主要說筑爐用的硅酸鋁纖維耐火保溫材料的節(jié)能原理。
眾所周知,對筑爐耐火保溫材料的基本要求是熱容低、容重輕、導熱系數(shù)小、強度高和易施工。而纖維耐火保溫材料正是具備了其主要的容重輕、熱容低、導熱系數(shù)小及易施工的特點,因此被廣泛的應用。
一:纖維耐火保溫材料的導熱系數(shù)
導熱系數(shù)是耐火保溫材料的一個非常重要的熱工指標。它標志著材料對熱量的傳遞能力。由下表可得知,在使用溫度下,硅酸鋁耐火纖維的導熱系數(shù)僅是普通耐火粘土磚的1/5,不足輕質(zhì)粘土磚的1/2:巖棉的導熱系數(shù)是普通耐火磚的1/4:為輕質(zhì)粘土磚的1/2。
由于硅酸鋁纖維的導熱系數(shù)小,采用它作爐襯或保溫層與常用的耐火材料相比,能減少散熱損失,節(jié)約能源。當爐膛容積,爐壁內(nèi)外溫度保持不變,采用硅酸鋁纖維后,爐體外表面積可減少30%左右,散熱損失降低15~30%。因此纖維耐火保溫材料導熱系數(shù)小是工業(yè)窯爐節(jié)能的主要原因之一。
二:纖維耐火保溫材料的容重輕
例如硅酸鋁纖維及其制品的容重為40~220Kg/m³,只有輕質(zhì)粘土磚的20%以下,為普通粘土磚的6~8%左右。爐體蓄熱量為;
由于硅酸鋁纖維的容重小,使用中厚度也較薄,工業(yè)爐用它,可以減少爐子的蓄熱損失。在500℃時,取硅酸鋁纖維的密度為160Kg/m³,其熱惰性系數(shù)為5.34,輕質(zhì)粘土磚為18.27,普通粘土磚為43.36,三者的比例為1:3.4:8.1.爐體如以同樣的升溫速度加熱,則加熱硅酸鋁纖維爐墻所需要的熱量為輕質(zhì)磚爐墻的19%,為普通耐火磚的8.2%。由于硅酸鋁纖維爐墻蓄熱燒,所以它升溫快,提高窯爐的效率。對于周期性或間斷式工業(yè)窯爐,使用硅酸鋁纖維爐襯或保溫層,節(jié)能效果更顯著。
綜上所述,纖維耐火保溫材料為提高熱工設(shè)備的性能創(chuàng)造了良好的條件,大有廣泛應用的必要。只要我們根據(jù)其使用溫度、爐內(nèi)氣氛等工況條件合理選擇纖維材料的容重,一定會取得良好的經(jīng)濟效益。