礦棉熱熔渣保溫爐爐襯研究

礦棉是一種利用冶金渣為主要原料生產的人造纖維，生產工藝包括：將已經熔化的熱渣液調整成分使之達到相應要求，而后熱渣液經過離心機高速拋甩出纖維，纖維經收集、整理和固化得到礦棉板、氈等產品。

熱渣液通常采用沖天爐將冷態(tài)冶金渣、焦炭及其它輔料熔化獲得。考慮到循環(huán)經濟能源和資源的有效利用，越來越多的人想到了利用冶金過程形成的副產物熱渣液直接制棉。這樣可同時利用了副產物渣和熱能兩種資源。在利用冶煉熱渣液直接制棉生產線中，熱渣液保溫爐是非常關鍵的設備。

熱渣液保溫爐在制棉過程中的作用：①正常制纖維。冶金副產物熱渣液由于出爐和運輸等原因進入保溫爐時溫度一般都低于制纖維所需值；②調整成分。根據不同產品要求，如外墻保溫絕熱用板與制天花板的粒狀棉酸度系數不同，需要調整渣成分。完成上述兩項任務均需要熱能來升溫保溫。

1、目前熱熔渣保溫爐爐襯存在的不足
目前直接利用冶金熱渣液直接制棉在國內應用時間不長。多家企業(yè)處于產業(yè)化前期，實現(xiàn)產業(yè)化的鳳毛麟角。實踐中熱渣液保溫爐運行效果均不理想，主要是爐襯消耗快、爐齡短。多則數10d，少則6~7d，影響了整條制棉生產線的效率和效益。

熱熔渣保溫爐的工作流程如下：每隔一個固定的時間周期，如2~4h從進渣口流入熱渣液，與此同時放渣口以某個特定的量持續(xù)不斷地流出。保溫爐內的渣液面隨著流出時間不斷降低，當降至某個位置時又有新渣液補入。

簡而言之，在生產過程中，流入的渣液是間斷的，流出的渣液是連續(xù)的。其工藝流程對保溫爐爐襯造成損傷：①機械損傷：頻繁狀態(tài)的新渣液補充對爐襯造成強烈的沖刷；②熱損傷：當新渣液補滿時爐襯溫度升高，當渣液放空時爐襯溫度降低，熱脹冷縮使爐襯產生熱震而損傷；③化學浸蝕：一方面熱熔渣或多或少地與爐襯發(fā)生反應；另一方面當渣液放空時爐襯暴露在空氣中某些材料如炭磚會發(fā)生強烈的氧化反應而損耗。

2、解決問題的思路
根據上述問題，提出爐壁掛渣、爐底保溫的思路。爐壁掛渣：在保溫爐筒體部分，從爐襯內壁至爐殼水套夾層間形成一定的溫度梯度，這個溫度梯度在爐襯內壁形成一層渣保護層，對爐襯取到有效地保護。爐底保溫：由于保溫爐底部爐襯始終處于渣層覆蓋，受損傷的幾率和程度遠遠低于側壁，再加之處于盡量減少熱能損失的考慮。因此，保溫爐底部爐襯只要確保不發(fā)生泄漏即可。

3、實施方案
 

流過水套的冷卻水作為載體帶走從爐襯傳出的熱能，炭磚具有耐高溫和熱傳導性好的優(yōu)點但抗氧化能力差；粘土磚主要成分是二氧化硅屬于酸性耐火材料，抗氧化能力強并且與熱熔渣幾乎不發(fā)生化學反應但耐高溫性能弱和熱傳導性能差。

理想的狀態(tài)是：當熱渣液注滿保溫爐時，在爐襯粘土磚內壁形成一層渣保護層，合適的溫度梯度使渣層保持一定的厚度來保護爐襯。粘土磚在爐襯中取的作用是犧牲層，即便粘土磚層上沒有形成很好的渣保護層，由于其抗氧化性和與熱熔渣不發(fā)生反應的特點也可使爐襯具有一定的使用壽命期。當粘土磚層消耗到一定程度時可以重新砌新磚來更換。

保溫爐底部爐襯始終處于渣層覆蓋，采用炭磚不會被氧化并且在無氧下炭磚具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性。炭磚下面是高鋁磚，高鋁磚具有耐高溫和保溫性好的特點，能夠確保爐底不會發(fā)生泄漏同時又不使底部爐襯散熱過多。

不同材料之間粘接采用的材料不同。保溫爐底部鋼殼與高鋁磚之間采用高鋁澆注料；保溫爐筒體鋼殼與炭磚之間采用炭質搗打料；炭磚與粘土磚之間采用炭質搗打料，確保分別獲得良好的傳熱性能和保溫性能。