摘要：本文介绍了耐火纤维在陶瓷窑炉中的应用，并针对一些应用中的问题提出了一些思路，为耐火纤维在陶瓷窑炉上的实际应用提供参考。
关键词：耐火纤维；陶瓷窑炉；应用
引言
耐火纤维是一种新型的节能保温材料。它的热导率和产品密度远低于硬质耐火材料。它具有较小的抗热振性，较少的蓄热性，显着的节能效果，并且易于安装，使其广泛用于陶瓷窑炉中。尽管中国的耐火纤维产业起步较晚，但发展速度非常快。目前，中国在这一个领域的研究已达到世界先进水平。
1节能原理
耐火纤维是一种新型的耐高温的柔软弹性纤维材料。它是一种气固混合物，被耐热纤维高度分隔。静态空气是极好的绝热材料。空气率超过90%，空气除以固体处于静止状态，无法实现宏观对流。因此，耐火纤维产品的热导率接近空气，并且耐火纤维重量轻并且通常具有100-300kg /m³的密度。在两者之间，耐火纤维进一步减轻了窑炉的重量，从而最大程度地减少了炉壁的热量存储。
2纤维分类
根据耐火纤维的成纤方法、显微组织和使用温度，耐火纤维可分为以下几类，如下表所示：
微晶纤维可以在高温下保持良好的柔软性和弹性，并且可以防止电磁波穿透。因此，在高温下，结晶纤维的隔热性能要好于玻璃纤维，并且可以根据形式将耐火纤维产品分为纤维棉。，纤维毯，纤维板，纤维垫，纤维折叠块，纤维块，纤维纸，绳，布等。
3使用中的缺陷
（1）耐火纤维在使用一段时间后，会出现一个致命的问题，即在长期高温下老化和粉状化。随着纤维的不断粉化和剥落，不仅窑壁会逐渐损坏，而且粉状颗粒会粘在产品上，特别是具有全纤维结构的窑顶。粉状颗粒更容易落在产品上，造成产品缺陷，降低成品率，粉状微纤维在其他部位。当气体在窑中流动时，颗粒也会粘附在产品上。
（2）由于耐火纤维的密度较小，因此所建窑体的结构较疏松，纤维结构不能致密。这样，通过燃烧陶瓷釉料时产生的燃料（重油，柴油或天然气等）和釉料蒸汽（钠钾化合物，氯化物，硫化物，氟化物等）产生的气体成分会腐蚀纤维，使其收缩，变硬，粉碎和掉落，从而保持热量。层的体积迅速减小，绝缘性能下降。此时，窑炉壁的散热增加，并且窑炉的热效率降低。红外热成像温度计用于测量工厂的全纤维辊式窑的窑体。从窑炉表面热像的温度分布可以看出，窑炉外表面的温度分布由于窑炉中的纤维粉碎和掉落以及窑炉壁厚的不均匀而极为不均匀。根据两个测试结果在十个月内的比较，窑炉表面的温度分布极为不均匀。损失增加了1829%，即每小时的散热量增加了180228kj。可以看出，由于窑炉壁损坏造成的热损失非常严重。
（3）越来越多的研究表明，陶瓷纤维的发射率会随着温度的升高而降低。通常认为耐火材料的ε约为0.85，而测得的陶瓷纤维在1100oC时的ε仅为0.35。因此，在纤维壁下的高温下，炉气的辐射热的吸收和向产品的辐射热的传递远低于普通耐火炉壁的吸收。燃烧产物中水蒸气和一氧化碳的光谱是间歇性的。在某些特定波长区域，热辐射率和热吸收率非常低。有一个所谓的频谱窗口。由于陶瓷纤维的高温和低辐射率，炉气辐射的大部分热量被反射回去。光谱与燃烧产物的光谱相同，并且大部分被反射回来。废气被吸收和排出，这不仅增加了废气的温度，而且浪费了能量。因此，有必要研究一种高发射率，低导热率的涂料，它不仅可以保护陶瓷纤维，提高窑炉的密封性能，而且可以提高窑炉壁的高温发射率，增加吸收和散发的热量。通过它，它的辐射光谱是连续的，热量更容易被产品吸收，减少了废气带走的热量损失。
因此，在陶瓷窑炉的设计中，应综合考虑陶瓷纤维的优缺点。首先，必须注意纤维的使用温度。选择材料时，我们应该留出空间来描述产品。分类温度不应视为长期使用温度。还必须严格计算要使用的零件的温度，以防止大型材料的过度使用和小型材料的使用。近年来，陶瓷窑炉采用了高速燃烧器。由于陶瓷纤维对高速气流侵蚀的抵抗力较差，因此在结构设计中，高速燃烧器不适合直接喷涂在纤维上，或者可以使用中低压燃烧器，而堆叠的纤维挡块可以提高抗风蚀能力；陶瓷产品烧制过程中产生的炉气会对陶瓷纤维产生腐蚀作用，从而降低其使用温度。因此，在考虑使用温度的同时，应适当升级相应部位的陶瓷纤维。窑的气密性也是影响纤维衬里寿命的重要因素。钢壳可以从窑炉衬里控制窑炉中的零压力点。内表面70-100mm减少了热气对纤维窑炉壁内壁的热冲击，可以大大延长窑炉的使用寿命。如上所述，还考虑在纤维窑壁的内壁上涂覆一层高温涂料。它可以提高纤维的抗风蚀性，气密性和耐腐蚀性，还可以提高窑炉衬里的辐射传热效率。
4具体应用
（1）在连续窑炉上使用耐火纤维隔热衬里可以最大程度地减少储热损失和炉壁的热损失。同时，耐火纤维衬里可以提高炉壁的散热能力，加强热交换，节能效果明显。
（2）由于间歇操作的特点，该窑需要经常加热和冷却。从节能，缩短生产周期，即减少上升和下降时间，以及淬火和淬火方面来看，要求衬里的耐火材料具有低的堆积密度和小的热容。并具有良好的抗热震性，耐火纤维是理想的衬里材料，由于使用错误的纤维温度较高，同时，具有较好的抗热震性和抗粉性，近年来，在陶瓷窑炉中出现了炉子上有很多应用。
根据炉衬结构，可分为分层炉衬和模块化炉衬。衬里的衬里是将纤维地毯或毛毡与炉壁的错误壁平行放置到锚钉上，该锚钉的设计厚度固定在炉壁上，并通过纤维衬里固定以形成衬里。由多层纤维组成的绝缘衬里系统的缺点是抗风蚀性差，层容易剥离，并且锚钉暴露于火焰中，易于消融，并且由于纤维不可避免地会发生热收缩产品本身，是引起连接的。接缝将形成一个大的收缩缝，导致热量损失。
模块炉衬是将纤维毯折叠成方形。块体厚度为炉壁纤维所需厚度。模块中嵌入耐热金属锚。锚件露在冷侧，与炉墙固定，与热侧保持一定距离。第一个优点是锚只能使用耐热钢。第二，充分的预压缩足以补偿纤维反弹时自身的收缩。三是抗风性好。近年来，它得到了发展。有许多类型的模块。基本结构形式有叠层、折叠、层压、鱼鳞、折叠和真空成型壳。
梭式窑在中国的陶瓷工业中得到了广泛的应用，这使窑变得完全轻便。同时，间歇运行的特点适合于耐火纤维的应用，充分体现了耐火纤维的节能特性。
（3）近年来，我国辊道窑的发展非常迅速。耐火纤维产品在辊道窑的结构中起着越来越重要的作用。在高温区，伸缩缝和燃烧器砖充满了高温耐火纤维。窑壁和炉顶的外层由耐火纤维产品制成，可防止和减少中低温区域的热损失。炉壁和炉顶都可以由耐火纤维制品制成，具有隔热和保温的作用。特别是，它易于安装和维护。
（4）在原炉衬的热面上附加一层耐火纤维炉衬，可显著降低窑体的蓄热损失和热损失。对于炉衬温度变化频繁的间歇窑，其节能效果尤为明显，同时也保护了原有的砖衬不受热震破坏，延长了炉衬的使用寿命。对旧窑墙的改造，投资小，见效快。目前，单板用纤维产品普遍采用模块化方法。
结束语
中国热窑的利用率仅为发达国家的50-60%。但是，中国是世界上烧窑数量最多的国家之一。如果我们在这些窑炉中大力推广耐火纤维技术的应用，我们将获得可观的经济和社会效益。
参考文献：
[1]张克铭李焰《多晶莫来石耐火纤维及其应用》冶金工业出版社.1994.8
[2]丁力周育林《耐火纤维生产与应用》上海科学技术出版社.1990.4
[3]梁智林杨光耐火纤维在1250-1480C一梭式窑中的应用《陶瓷》.1995.6
[4]《耐火材料》冶金工业出版社1992.5
论文作者:颜自华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/20
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