摘要： 介紹了納米微孔絕熱板在回轉(zhuǎn)窯的應(yīng)用。在比較了多種保溫和耐火材料之后，指出微孔納米微孔絕熱板對(duì)于回轉(zhuǎn)窯降低窯殼溫度、減少熱量損失、延長(zhǎng)設(shè)備壽命和提高產(chǎn)量是一種非常適合的材料。

背景：

回轉(zhuǎn)窯的操作是生產(chǎn)硅酸鹽水泥和石灰工藝的一部分。 這些回轉(zhuǎn)窯通常為大型水平的圓筒，加料端位置稍高，通過重力來推動(dòng)產(chǎn)品通過窯，通過緩慢的旋轉(zhuǎn)使物料在窯內(nèi)部進(jìn)行翻滾，工作在非常高的溫度下連續(xù)進(jìn)行。 回轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)襯以致密的耐火磚以避免窯內(nèi)的高熱量來保護(hù)鋼鐵外殼。

問題：

當(dāng)物料不斷地翻滾通過窯爐時(shí)，為了承受長(zhǎng)期的苛刻機(jī)械磨損，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯的耐火磚，須有足夠高的密度。這種高密度的耐火材料，在有效地抗磨損的情況下，也有兩個(gè)負(fù)面影響。

首先，致密耐火材料具有高導(dǎo)熱性， 并且隨著時(shí)間的推移耐火材料會(huì)逐漸磨損，導(dǎo)致外殼溫度升高。在燃料價(jià)格持續(xù)攀升的情況下，高能耗的問題，大地影響了成本。窯殼溫度的升高對(duì)于機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置和在該區(qū)域工作人員的安全也有負(fù)面影響。

第二，與致密耐火材料相關(guān)的問題是它表現(xiàn)出熱沖擊的傾向。高密度耐火材料在溫度劇烈變化或磚塊冷熱與熱面溫度梯度較大時(shí)，會(huì)有剝落或嚴(yán)重開裂的情況發(fā)生。如果耐火材料遭遇劇烈溫度變化，如夏季暴雨時(shí)外殼溫度迅速降低，有可能造成耐火襯里的損壞，并且將導(dǎo)致停窯換內(nèi)襯。即使是輕微的剝落的耐火材料也將導(dǎo)致降低爐襯壽命。耐火內(nèi)襯的維修更換所需的勞動(dòng)力和材料是昂貴的，并且還損失生產(chǎn)時(shí)間。

耐火材料和鋼鐵外殼之間的隔熱：

為了減少高密度耐火材料的高熱導(dǎo)性和熱沖擊傾向的負(fù)面影響，采用的解決方案，可以實(shí)現(xiàn)通過簡(jiǎn)單地在耐火材料和鋼外殼之間的放上隔熱材料來實(shí)現(xiàn)。雖然這聽起來很簡(jiǎn)單，但在這種應(yīng)用上選擇合適的絕熱材料須考慮以下要點(diǎn)。

隔熱材料的耐熱性： 隔熱層須能夠在其暴露溫度下有效工作，它通常是在高密度耐火磚后面的溫度。此溫度在窯的不同區(qū)域是不同的，并且在每個(gè)區(qū)域中的溫度將隨著增加的爐襯的耐火材料隨長(zhǎng)時(shí)間的于物料翻滾接觸的磨損而上升。

保溫層的導(dǎo)熱系數(shù)：簡(jiǎn)單地說，隔熱材料的導(dǎo)熱性越低，越能更好地降低熱損失，使用的受益也越大。熱導(dǎo)率受三種機(jī)制的影響：傳導(dǎo)，對(duì)流和輻射。好的保溫層在應(yīng)用溫度范圍內(nèi)將減少所有三種機(jī)制的影響。除了降低通過耐火襯里的熱損失，熱傳導(dǎo)性低的絕熱材料會(huì)降低耐火襯里的熱梯度（熱表面溫度減冷表面溫度的差異），導(dǎo)致更均勻的溫度分布。這反過來，降低了耐火材料的熱沖擊傾向。

保溫材料的力學(xué)性能：對(duì)于任何工作于耐火磚與鋼殼之間的絕熱材料，它需要能承受來自耐火磚重量和窯爐不斷旋轉(zhuǎn)時(shí)磚塊環(huán)和磚的重量和運(yùn)動(dòng)。如果保溫材料太軟，它會(huì)壓縮到無法充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。如果它不能承受耐火磚持續(xù)的運(yùn)動(dòng)，就會(huì)發(fā)生磚塊移位或整個(gè)磚塊環(huán)的移動(dòng)現(xiàn)象。不管有多輕微的，它會(huì)隨著時(shí)間的推移分解成粉，并在耐火材料背后產(chǎn)生開裂，將危及整個(gè)內(nèi)襯的完整性。

保溫層厚度：在回轉(zhuǎn)窯普遍采用的耐火材料是高密度耐火磚。任何耐火材料后面的絕熱材料都將增加總的內(nèi)襯厚度效果，導(dǎo)致窯爐內(nèi)徑的減小，因此好將絕熱材料的厚度最小化。一些運(yùn)營(yíng)商的旋轉(zhuǎn)窯所采用耐火磚后面安放隔熱磚，以減少熱損失，但相比其他隔熱材料這些磚是導(dǎo)熱性高并且厚，同時(shí)需要較多的勞力來安裝。

絕熱產(chǎn)品好的選擇是相對(duì)薄的（1到3cm），熱效率高，并很容易地安裝。有些回轉(zhuǎn)窯使用可澆注耐火材料，在這種情況下隔熱材料用合金錨固件固定，濕的澆注料再進(jìn)行灌注。在這種澆注耐火材料情況下，絕熱板的厚度可以稍厚些，只要稍加一些澆注料，使得總的內(nèi)襯厚度可控。但是在這種情況下，須避免微孔絕熱板（芯材）直接接觸水，絕熱板可以用POF或鋁箔包裝，以防止遇水失效。

隔熱材料的選擇：

選擇回轉(zhuǎn)窯佳的保溫材料的標(biāo)準(zhǔn)已如前所述。以下是回轉(zhuǎn)窯常用的保溫產(chǎn)品類型，我們對(duì)它們們各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行分析：

保溫磚：需要大量勞動(dòng)力，安裝須緊密。厚度要2.5英寸（6.5厘米以上）。但仍然具有相對(duì)較高的導(dǎo)熱性。

陶瓷纖維毯： 6-12mm的陶瓷纖維毯可以提供比保溫磚更低的導(dǎo)熱性，并且不含在高溫會(huì)燒掉的有機(jī)粘合劑。 但它不能有足夠的密度承受耐火襯里的重量以及在應(yīng)用中的機(jī)械磨損。

陶瓷纖維紙：陶瓷紙是薄的，并具有低的熱導(dǎo)率，但含有有機(jī)粘結(jié)劑受熱后，只留下沒有機(jī)械強(qiáng)度的部分。

微孔保溫：

顯然是這個(gè)應(yīng)用的選擇。組成為二氧化硅粉末和纖維，以及特殊的遮光劑的共混物，具有微孔性結(jié)構(gòu)，包裹在防水包裝中。這些產(chǎn)品提供非常好的熱穩(wěn)定性，抗壓強(qiáng)度高和非常低的熱導(dǎo)性，從而大限度地減少熱傳遞的所有三種方式

回轉(zhuǎn)窯采用微孔隔熱的好處：

l 由于微孔隔熱將所有三種模式的熱量的影響降到最低（傳導(dǎo)，對(duì)流和輻射），它在所有耐高溫絕熱材料中具有低的導(dǎo)熱性。這將可以大大減少通過內(nèi)襯的熱損失并減少能源消耗。

l 通過降低內(nèi)襯的熱損失，降低窯殼的溫度和驅(qū)動(dòng)裝置所承受的熱量。

l 絕緣耐火磚后面放置保溫材料將降低耐火磚的熱梯度，耐火材料不易發(fā)生熱沖擊，因此可以延長(zhǎng)爐襯壽命。

l 微孔板很容易安裝，只需要用空氣固化的耐火泥漿或接觸粘接劑將其固定在窯的內(nèi)部。

l 微孔板薄，標(biāo)準(zhǔn)厚度為3mm到15mm

應(yīng)用案例：

當(dāng)熱面溫度為1260℃，環(huán)境溫度為25℃時(shí)，采用6英寸（約15厘米厚）高鋁磚，配合微孔絕熱板進(jìn)行計(jì)算，方法采用ASTM C-680。

回轉(zhuǎn)窯應(yīng)用納米微孔材料截面圖

由此可見，只要鋪設(shè)10多毫米的納米微孔絕熱板，就可以將窯爐外殼溫度降低200多度。

總結(jié)：

采用納米微孔絕熱板與耐火材料和筒體之間，可以大大減少熱量損失、提供窯體和機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置的壽命、提高窯體裝載量和保護(hù)操作人員的安全。這類材料在國(guó)外已有較多應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)推廣這類材料對(duì)于相關(guān)企業(yè)降低能耗和運(yùn)作成本、順應(yīng)日益提高的節(jié)能減排要求具有重要意義。