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耐火技術(shù)方案
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耐火技術(shù)方案
電解鋁行業(yè)簡(jiǎn)介
電解鋁就是通過(guò)電解得到的鋁?，F(xiàn)代電解鋁工業(yè)生產(chǎn)采用冰晶石-氧化鋁融鹽電解法。熔融冰晶石是溶劑，氧化鋁作為溶質(zhì)，以碳素體作為陽(yáng)極，鋁液作為陰極，通入強(qiáng)大的直流電后，在950℃-970℃下，在電解槽內(nèi)的兩極上進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，既電解。
近年來(lái)，我國(guó)電解鋁工業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，2005年我國(guó)電解鋁產(chǎn)量達(dá)到780萬(wàn)t，是世界最大的產(chǎn)鋁國(guó)家。
●瓶頸1——鋁電解槽壽命問(wèn)題
影響我國(guó)大型鋁電解槽壽命的問(wèn)題除了普遍認(rèn)為的陰極炭素材料質(zhì)量方面的原因外，電解槽的設(shè)計(jì)、筑爐材料、筑爐質(zhì)量、焙燒啟動(dòng)、正常生產(chǎn)操作及生產(chǎn)管理等方面均存在一些問(wèn)題。
一大批大型預(yù)焙電解槽在我國(guó)相繼建成，成為我國(guó)電解鋁生產(chǎn)的主要力量。大型預(yù)焙電解槽電流大(200～500kA)，產(chǎn)量大，自動(dòng)化程度高，環(huán)保節(jié)能和電流效率高。因而，對(duì)砌筑電解槽包括耐火材料在內(nèi)的各種材料提出更高的要求，以保證電解槽有長(zhǎng)的壽命。
●瓶頸2——能耗高問(wèn)題
電解鋁成本中40%的成本來(lái)源于能耗。
新一代鋁電解槽筑爐材料：鋁電解槽背襯隔熱板
鋁電解槽背襯隔熱板其實(shí)是一種鋁電解槽用特定規(guī)格的蘇普爾陶瓷纖維板super-164。
鋁電解槽背襯隔熱板，主要通過(guò)降低外壁溫度，提高電流效應(yīng)，改善鋁電解槽內(nèi)襯保溫效果來(lái)延長(zhǎng)鋁電解槽壽命，進(jìn)而節(jié)能降耗，增加經(jīng)濟(jì)效益。
●鋁電解槽背襯隔熱板
該產(chǎn)品是以陶瓷纖維為主體材料，加入無(wú)機(jī)填料、無(wú)機(jī)結(jié)合劑、少量有機(jī)結(jié)合劑，通過(guò)真空壓榨吸濾、長(zhǎng)網(wǎng)成型、烘干等工藝加工而成的纖維板。此種產(chǎn)品尺寸精確、導(dǎo)熱系數(shù)低、耐壓強(qiáng)度高、保溫性能好。
●鋁電解槽背襯隔熱板的性能：
1.韌性好：鋁電解槽背襯保溫板，陶瓷纖維含量高，保證了纖維板具有良好的韌性，來(lái)吸收熱膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力，保證爐襯的安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)解決了硅酸鈣板的脆、易碎、施工破損率高的問(wèn)題；
2.幾何尺寸精度高，偏差 3mm以內(nèi)，易切割成型，保證施工質(zhì)量；
3.耐火溫度高，最高使用溫度能達(dá)到1050℃；
4.導(dǎo)熱系數(shù)低；
5.化學(xué)性能穩(wěn)定；
6.尺寸規(guī)整，施工接縫少，無(wú)需留膨脹縫，延長(zhǎng)了鋁電解槽的使用壽命。
●鋁電解槽背襯隔熱板主要性能指標(biāo)：
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產(chǎn)品代碼 |
super-164 |
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體積密度（kg/m3) |
280~320 |
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加熱永久線變化（%） |
950℃×24h≤-3 |
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導(dǎo)熱系數(shù)（w/m.k) |
熱面（600℃）≤0.12， 平均（600℃）≤0.165 |
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含水率（%） |
≤1 |
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有機(jī)物含量（%） |
≤8 |
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耐壓強(qiáng)度（厚度方向壓縮10%）（MPa) |
≥0.3 |
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產(chǎn)品規(guī)格 |
900～1200×600×20/30/40/50 |
對(duì)比分析表一
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項(xiàng)目 |
陶瓷纖維板 |
硅酸鈣板 |
詳解 |
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主要組成 |
陶瓷纖維棉 |
硅藻土+石灰+纖維 |
陶瓷纖維屬無(wú)機(jī)纖維棉絮狀材料，自身交織就有強(qiáng)度；硅藻土和石灰均為細(xì)顆粒狀材料，雖加入一定比例纖維但抗拉、抗折強(qiáng)度仍較低。 |
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應(yīng)用領(lǐng)域 |
耐火 保溫 隔熱 |
保溫 隔熱 |
耐火材料是指耐火度大于1580℃的無(wú)機(jī)非金屬，陶瓷纖維板耐火度1770℃，硅鈣板1430℃。因此在使用溫度相同的情況下，陶瓷纖維板更穩(wěn)定。同時(shí)更能保證良好的隔熱保溫效果。 |
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憎水率 |
≥98% |
0 |
陶瓷纖維板具有非常好的防水性能，簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)是將產(chǎn)品放在水中24小時(shí)不下沉，硅酸鈣板屬于吸水性非常強(qiáng)的材料，施工應(yīng)用時(shí)還必須做防水處理。 |
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加熱線變化率%（1000℃x24h） |
≤-2.3 |
-3 |
1000℃加熱后陶瓷纖維板收縮率小，強(qiáng)度基本不變，硅鈣板的強(qiáng)度降低80%以上。 |
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導(dǎo)熱系數(shù)（W/m.k)平均溫300℃ |
0.076-0.085 |
>0.091 |
陶纖板的導(dǎo)熱系數(shù)低 |
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體積密度（kg/m3) |
300 |
300±20 |
陶瓷纖維板常規(guī)產(chǎn)品體積密度300，體積密度還可以根據(jù)客戶要求進(jìn)行調(diào)整250～500Kg/m3。 |
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耐壓強(qiáng)度（Mpa) |
0.3 |
0.5 |
硅酸鋁陶瓷纖維板剛中帶柔，有韌性強(qiáng)度，硅酸鈣板是剛性的脆性度。0.5Mpa壓力下，硅酸鈣板被壓碎；陶纖板只是厚度被壓縮，強(qiáng)度基本不變。 |
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抗折強(qiáng)度（Mpa) |
0.3 |
0.4 |
陶纖板在做抗折時(shí)始終折不斷，只是彎曲；硅酸鈣板則很容易被折斷。 |
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使用溫度 |
1000℃ |
650℃ /1000℃ |
陶纖板最低使用溫度為1000℃，硅酸鈣板最高理論使用溫度為1000℃，經(jīng)實(shí)際檢測(cè)，陶纖板制品在達(dá)到使用溫度時(shí)，強(qiáng)度基本不變，而硅酸鈣板強(qiáng)度則要低80%以上。 |
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幾何尺寸（mm) |
1200×600，厚10-50 |
1200×1200×120 |
陶瓷纖維板為流水線產(chǎn)品，能保證供貨周期，產(chǎn)品規(guī)格最大寬度為1200，厚度可以疊砌。 |
對(duì)比分析表二
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抗熱震性能 |
抗熱震性能是陶瓷纖維板的顯著優(yōu)勢(shì)，可反復(fù)急升溫急降溫，不會(huì)產(chǎn)生裂紋，產(chǎn)品強(qiáng)度不會(huì)降低。硅酸鈣板是由顆粒狀材料組成，抗急冷急熱性能遠(yuǎn)低于陶纖板，因此硅酸鈣板還必須加入一定量的纖維來(lái)增強(qiáng)。 |
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消化膨脹擠壓能力 |
陶瓷纖維板具有韌性強(qiáng)度，作為絕熱背襯時(shí)，可及時(shí)吸收消化耐火磚或澆注料體加熱過(guò)程中產(chǎn)生的膨脹力，避免了因應(yīng)力造成磚體或澆注料產(chǎn)生裂紋等現(xiàn)象，而且產(chǎn)品強(qiáng)度和應(yīng)用效果絲毫沒(méi)有損害，這是硅酸鈣板所無(wú)法比擬的。 |
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重復(fù)利用性能 |
陶瓷纖維板的重復(fù)利用性能很強(qiáng)，特別表現(xiàn)在窯爐墻體維修時(shí)，只要稍加注意，陶瓷纖維板是不會(huì)受損的。而硅鈣板由于燒后的強(qiáng)度降低幅度較大，而且是脆性材料，一般不能再重復(fù)利用。 |
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運(yùn)輸儲(chǔ)存、施工 |
陶瓷纖維板強(qiáng)度高，具有韌性，抗碰、撞、摔的能力較強(qiáng)，不易碎，產(chǎn)品在運(yùn)輸和施工過(guò)程中破損率低。硅鈣板脆性材料，易碎或磕碰導(dǎo)致缺角少棱，在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和施工中破損率高達(dá)30%，加大備貨量；陶纖板好的防水性能，在南方陰雨、潮濕的環(huán)境下施工，更有優(yōu)勢(shì)；硅酸鈣板吸水性強(qiáng)，施工時(shí)必須做防水處理；施工中陶纖板與硅鈣板更易切割，且環(huán)境污染（粉塵）更少。
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我們注重：成品的原材料
我們重視：現(xiàn)場(chǎng)的施工細(xì)節(jié)
我們關(guān)注：高溫設(shè)備的運(yùn)行及維護(hù)
鋁電解槽保溫隔熱結(jié)構(gòu)
在電解槽中，陶瓷纖維板的應(yīng)用主要在電解槽底部和側(cè)部做為保溫層使用。
側(cè)墻結(jié)構(gòu)：工作層+氮化硅結(jié)合碳化硅磚+防滲料+super-164鋁電解槽背襯隔熱板（50～80mm）
槽底結(jié)構(gòu)：工作層+防滲料+保溫磚（65mm）+ super-164鋁電解槽背襯隔熱板（100～130mm）
鋁電解槽背襯隔熱板使用前后效果對(duì)比案例
公司客戶案例——鋁電解槽背襯隔熱板使用效果對(duì)比：
經(jīng)過(guò)電解鋁廠家實(shí)際使用測(cè)得，采用此保溫結(jié)構(gòu)的電解槽與原保溫結(jié)構(gòu)的電解槽相比較，外壁溫度下降了20℃左右。
A電解槽背襯層：陶瓷纖維板
B電解槽背襯層：硅酸鈣板
●檢測(cè)對(duì)比數(shù)據(jù)
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項(xiàng)目 |
第一次測(cè) |
第二次測(cè) |
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B電解槽 |
131℃ |
86℃ |
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A電解槽 |
68℃ |
44℃ |
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對(duì)比溫差 |
63℃ |
42℃ |
●以二次測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算：
設(shè)定環(huán)境溫度ta=20℃，A外壁溫度為tc=44℃，B外壁溫度為tc=86℃。
外壁向環(huán)境散熱Qc：
B電解槽
Qc=2.2（tc-ta）1.25+3.9｛［（tc+273）/100］4-［（ta +273）/100］4｝
=2.2（86-20）+3.9｛［（86+273）/100］4-［（20 +273）/100］4｝
=413.87+3.9（166.1-73.7）
=774.23W/m2h
A電解槽
Qc=2.2（tc-ta）1.25+3.9｛［（tc+273）/100］4-［（ta +273）/100］4｝
=2.2（44-20）+3.9｛［（44+273）/100］4-［（20 +273）/100］4｝
=116.87+3.9（100.98-73.7）
=223.26W/m2.h
通過(guò)以上2組計(jì)算數(shù)據(jù)，使用陶瓷纖維板襯里保溫結(jié)構(gòu)后與未改造前使用硅酸鈣板襯里結(jié)構(gòu)相比較，每平方米爐壁鋼板每小時(shí)向環(huán)境散熱損失減少熱量為：
?。?74.23-223.26）×3600=1983492J
節(jié)煤：把減少的熱量損失折合成標(biāo)煤，則為：
1983.492KJ÷29306KJ/Kg=0.067682KG（1 KG標(biāo)煤=29306KJ）
每年每平米可以節(jié)約標(biāo)煤量為：0.067682KGX24X365=593 KG
節(jié)電：把減少的熱量損失折合成電能，則為：
1983.492KJ÷3600KJ/度=0.55097度（1度電=3600KJ）
每年每平米可以節(jié)約電量為：0.551度X24X365=4826.5度
工業(yè)用電按照0.8元/度進(jìn)行核算比較，則每年每平米電解槽外壁可節(jié)約4826.4972X0.8=3861.2元。
鋁電解槽背襯隔熱板安裝步驟與使用方法
1、首先對(duì)爐壁鋼板進(jìn)行檢查、校平，并進(jìn)行常規(guī)除銹、防腐處理，維修槽無(wú)法進(jìn)行找平的部位需要使用氧化鋁粉進(jìn)行找平；
2、將陶瓷纖維板按照施工要求的厚度平鋪到爐壁上，塊與塊之間的接縫要對(duì)接嚴(yán)密，層與層之間需要進(jìn)行錯(cuò)縫搭接處理，拐角處進(jìn)行切平處理，每層陶瓷纖維板施工完成后，一定要使用氧化鋁粉進(jìn)行灌縫處理，以保證最大程度的達(dá)到使用效果；
3、纖維板施工完成后，上層需要鋪設(shè)保溫磚及防滲料。
儲(chǔ)藏運(yùn)輸注意事項(xiàng)：
●運(yùn)輸倉(cāng)儲(chǔ)中需要防潮、防雨；
●裝卸時(shí)防止碰撞，儲(chǔ)存時(shí)防止其他硬質(zhì)物品碰撞；
●碼垛頂部嚴(yán)禁堆放重物，高度應(yīng)低于3米；
安裝注意事項(xiàng)：
●纖維板應(yīng)采用手工鋸或電鋸進(jìn)行切割；
●施工過(guò)程中，施工人員應(yīng)佩戴手套及口罩等勞保防護(hù)用品；
●施工過(guò)程中應(yīng)注意防水、防潮；
●為防止使用過(guò)程中纖維氈/板發(fā)生翹曲變形，不應(yīng)再有應(yīng)力的條件下進(jìn)行安裝施工；安裝要求平整，接縫嚴(yán)密無(wú)漏縫。
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