摘要：為實(shí)現(xiàn)“節(jié)能降耗”的生產(chǎn)目標(biāo)，自20世紀(jì)90年代初開始，我國將耐火纖維噴涂技術(shù)廣泛應(yīng)用于冶金加熱

爐當(dāng)中，隨著該技術(shù)的日漸成熟，加熱爐的節(jié)能效果也逐步突顯出來。應(yīng)用該技術(shù)后，加熱爐爐襯厚度減少了1/2，

爐墻散熱損失減少了50%以上，熱效率提高了1%以上，這不僅給冶金行業(yè)節(jié)省了大量的熱能，并且也給冶金企業(yè)

創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)收益。基于此，重點(diǎn)圍繞耐火纖維噴涂技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢以及實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行全面闡述。

關(guān)鍵詞：冶金加熱爐耐火纖維噴涂應(yīng)用效果

引言

耐火纖維噴涂技術(shù)在我國歷經(jīng)了30余年的發(fā)展歷程，現(xiàn)已逐步發(fā)展成為一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)體系。進(jìn)入21世紀(jì)后，我國針對能源消耗量巨大的冶金工業(yè)提出“節(jié)能降耗、綠色減排”方針，在這一方針的引領(lǐng)下，諸多冶金行業(yè)相繼對耐火纖維噴涂技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從實(shí)際應(yīng)用效果看，耐火纖維噴涂技術(shù)不僅使生產(chǎn)中的熱損耗大幅降低，同時(shí)也延長了冶金加熱爐的使用壽命。

1耐火火纖維噴涂技術(shù)概述

耐火纖維噴涂技術(shù)主要是利用專用泵，在高壓作用下將經(jīng)過預(yù)處理的散狀纖維棉噴附在工作面上，噴出的纖維流能夠與工作面均勻、牢固、平整地黏附在一起，進(jìn)而使工作面保持足夠的硬度與耐火強(qiáng)度。20世紀(jì)80年代初，在耐火纖維噴涂技術(shù)引入我國之前，多數(shù)冶金企業(yè)將硅酸鋁纖維作為冶金加熱爐的耐火纖維材料，并迅速得到大面積推廣和應(yīng)用，利用這種材料作為加熱爐爐襯，具有導(dǎo)熱系數(shù)低、熱容量小、質(zhì)地輕盈等特點(diǎn)。但是，在長期的使用過程中發(fā)現(xiàn)，硅酸鋁纖維作為加熱爐爐襯也暴露出諸多問題：受惡劣作業(yè)環(huán)境影響，將這種材料作為爐襯，其施工質(zhì)量無法得到保障；每一個(gè)銜接單元間存在接縫，如果溫度變化大，材料的熱收縮率也隨之變大，進(jìn)而影響了爐襯的隔熱性；在處理異形面時(shí)，由于異形面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得纖維氈塊脫落的概率大幅增加；如果纖維層局部損壞，那么整體錨固強(qiáng)度也將大幅下降，一旦出現(xiàn)這種情況，后續(xù)維修難度也明顯增加。而耐火纖維噴涂技術(shù)采用的纖維材料不僅性能優(yōu)越，而且銜接位置不會(huì)出現(xiàn)接縫，其耐火、保溫、隔熱性也得到充分體現(xiàn)。目前較為常用的纖維噴涂材料主要有巖棉、普通硅酸鋁、高鋁纖維、氧化鋁纖維等，其理化指標(biāo)如表1所示

2耐火纖維噴涂技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢分析

2.1消除接縫缺陷

耐火纖維噴涂技術(shù)采取一次性噴涂的方法，這種方法可以在加熱爐襯層形成一個(gè)完整的三縱網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)層，因此，這一層體不會(huì)出現(xiàn)連接縫，即便在高溫條件下，附著在加熱爐爐襯位置的纖維層也不會(huì)出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，在這種情況下，由竄氣、露點(diǎn)腐蝕對爐殼與錨固釘產(chǎn)生的危害也將消除，使得加熱爐爐襯的隔熱、保溫、密封性能得到有效改善。

2.2降低施工難度系數(shù)

由于冶金加熱爐的爐體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，以至于爐襯面的異形結(jié)構(gòu)較多，比如拐角、球面等，如果采用傳統(tǒng)的耐火纖維材料的黏附方法，不僅施工難度大，而且需要投入大量的人力資源。而纖維噴涂技術(shù)可以將纖維流直接噴涂在爐襯表面，即使遇到復(fù)雜的異形面，也會(huì)緊緊地與工作面貼合在一起，這不僅降低了施工難度，同時(shí)也提高了爐襯噴涂層的光潔度與美觀度。

2.3提高加熱爐熱效率

在纖維流噴涂過程中，黏附在爐襯表面的纖維層相互交織成為三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有良好的氣密性，可以在爐襯表面形成一道堅(jiān)固的防護(hù)層，這時(shí)噴涂層的隔熱效果充分顯現(xiàn)，進(jìn)而使?fàn)t內(nèi)熱量的散失量大幅減少，加熱爐本身的熱效率也將顯著提升。

3耐火纖維噴涂技術(shù)在冶金加熱爐上的實(shí)際應(yīng)用

3.1纖維材料與結(jié)合劑的選擇

在選擇噴涂纖維材料時(shí)，主要根據(jù)每一種材料的物化性能而定，不同的纖維材料，其保溫、隔熱效果以及適用的工作溫度也有所不同。其中，巖棉的保溫與隔熱性能良好，并且價(jià)格低廉，導(dǎo)熱系數(shù)小，適用的工作溫度范圍在-268～700 ℃之間，因此，多適用于連續(xù)工作溫度在600℃以下的加熱爐爐襯工作面。硅酸鋁纖維材料導(dǎo)熱系數(shù)小，耐火性能好，多適用于密度在200 kg/m3 左右的加熱爐爐襯的工作面。氧化鋁纖維中的 w（Al₂O₃）一般在78%以上，因此，具有良好的耐熱性能，其適用的工作溫度可以達(dá)到1400 ℃以上，如果將多晶氧化鋁纖維與高鋁纖維兩種材料混合在一起，可以適應(yīng)1250～~1 400 ℃的高溫環(huán)境。在選擇高溫結(jié)合劑時(shí)，首先需要對結(jié)合劑的質(zhì)量及各項(xiàng)性能參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)和檢測。目前，巖礦纖維棉噴涂技術(shù)所使用的結(jié)合劑多為氣硬性結(jié)合劑，而硅酸鋁纖維棉噴涂技術(shù)使用的結(jié)合劑多為熱硬性結(jié)合劑，在摻加結(jié)合劑時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證結(jié)合劑與纖維體能夠始終保持均勻、分散的狀態(tài)，這樣才能增強(qiáng)爐襯層的耐磨性與耐熱性。

3.2耐火纖維噴涂的準(zhǔn)備工作

進(jìn)入噴涂工序之前，現(xiàn)場施工人員應(yīng)準(zhǔn)備好噴涂設(shè)備，并選定一處工作面進(jìn)行試噴，然后對試噴效果進(jìn)行檢測，檢測內(nèi)容應(yīng)包括噴涂均勻度、平整度、致密度、氣密性等。當(dāng)這些指標(biāo)參數(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求后，方可進(jìn)入正式的噴涂工序，向爐襯表面噴涂時(shí)，噴槍與爐襯之間的間隔距離在1m 左右，并按照“由上到下”的順序?qū)p傷進(jìn)行噴涂，并確保噴涂面無接縫、無死角。

4實(shí)際應(yīng)用效果

以國內(nèi)某鋼鐵企業(yè)的連續(xù)推鋼式加熱爐為例，對耐火纖維噴涂技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行分析。該企業(yè)的預(yù)熱段爐頂及排煙系統(tǒng)最初采用輕型纖維結(jié)構(gòu)，固定時(shí)采用纖維氈折疊塊弓形件串釘?shù)姆椒?，加熱爐爐溫在1350～1 400 ℃之間，排煙溫度在950～50～1 050 ℃之間，經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，預(yù)熱段爐頂?shù)睦w維塊在高溫作用下出現(xiàn)了大面積脫落現(xiàn)象，以至于鋼板與頂梁

燒損嚴(yán)重，雖然經(jīng)過幾次大的維修，但是維修效果不盡人意，經(jīng)過專家研判和反復(fù)論證，決定采用耐火纖維噴涂技術(shù)對加熱爐襯層進(jìn)行處理。噴涂施工內(nèi)容主要包括：將加熱爐預(yù)熱段爐頂改為機(jī)械噴涂纖維，噴層厚度為240mm，進(jìn)料嘴、爐門、排煙管道、換熱器室的邊板位置總噴涂面積為1 060 m²，在作業(yè)施工過程中，為了避免影響生產(chǎn)進(jìn)度，該企業(yè)采取交叉作業(yè)方式；由于排煙管道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，噴涂難度大，因此由專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行噴涂，待噴涂面

干燥以后，將其直接運(yùn)至加熱爐的安裝現(xiàn)場，并利用鋼絲吊繩與法蘭固定的方法進(jìn)行組裝；換熱器室邊板、頂蓋板的噴涂厚度為200mm，自然干燥以后，由吊車進(jìn)行吊運(yùn)，并在工作平臺(tái)上進(jìn)行組裝焊接。采用耐火纖維噴涂技術(shù)以后，該加熱爐的節(jié)能率達(dá)到15%以上。如果按照耗煤量計(jì)算，1 m2 的爐頂每年可以節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約6600 kg。如果我國現(xiàn)有的冶金加熱爐的爐襯均采用耐火纖維噴涂技術(shù)，那么，每年節(jié)約的標(biāo)準(zhǔn)煤總量將超過5000 萬 t。此外，由于耐火纖維質(zhì)地輕盈，結(jié)構(gòu)厚度小，因此加熱爐的自重量將減輕1/3，爐墻厚度將減薄1/2，如果從經(jīng)濟(jì)效益角度分析，所節(jié)省結(jié)構(gòu)層的鋼材總量將達(dá)到10%以上，總造價(jià)也將降低10%左右。

隨著耐火纖維噴涂技術(shù)在冶金加熱爐上的推廣應(yīng)用，解決了過去加熱爐體散熱率高、導(dǎo)熱速度快、消耗煤量大的問題，為冶金企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升提供了強(qiáng)大的技術(shù)保障。因此，在大力倡導(dǎo)“節(jié)能降耗”理念的背景下，冶金企業(yè)應(yīng)當(dāng)選擇更加優(yōu)質(zhì)的耐火纖維材料，并不斷對噴涂技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，以最大限度地降低冶金生產(chǎn)過程中的能源消耗量，使企業(yè)能夠持

續(xù)、健康、穩(wěn)步發(fā)展。