CN110986070B - 一种陶瓷纤维保温烟风道及其制作方法 - Google Patents

一种陶瓷纤维保温烟风道及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种陶瓷纤维保温烟风道，包括：保温主体结构；所述保温主体结构包括至少两层保温层，每层保温层均由保温结构单元铺设而成的；若干个贯穿所述保温主体结构的保温钉；以所述保温钉为结点缠绕而成的钢丝网；复合在所述钢丝网上的高强陶瓷纤维抹面料。与现有技术相比，本发明提供的陶瓷纤维保温烟风道通过特定连接关系的保温主体结构、保温钉、钢丝网和高强陶瓷纤维抹面料，实现较好的相互作用，使该陶瓷纤维保温烟风道整体结构稳定、轻质，更不容易开裂，并且具有良好的耐热密封和抗风蚀作用。

Description

一种陶瓷纤维保温烟风道及其制作方法
技术领域
本发明涉及烟风道领域，更具体地说，是涉及一种陶瓷纤维保温烟风道及其制作方法。
背景技术
传统的烟风道采用耐火隔热浇注料保温结构，由于浇注料体积密度大，达到陶瓷纤维板/毡体积密度的3倍～6倍，因此，设计的烟风道钢结构都十分笨重，不仅加大了钢材使用量，而且增加了安装劳动强度。如公开号为CN207122102U的中国专利公开了一种预制烟道及使用该烟道的烟道系统，预制烟道包括烟道主体，烟道主体包括内设有金属网的混凝土烟道壁，其中至少一侧的金属网上具有多道压弯加强结构；再如公开号为CN107702123A的中国专利公开了一种保温烟道和保温烟道的制作方法，该保温烟道包括钢制壳体和形成于壳体内表面的耐火浇注料保温层，保温层上沿长度方向设置有多条具有一定缠距的导风通道。
虽然上述现有技术给出了烟风道的保温结构及制作方法，具有可实施性，但也存在着一定的缺陷：烟风道的保温层采用混凝土烟道壁或耐火浇注料保温层，保温层易开裂脱落；并且还存在保温层厚重导致烟道钢结构笨重，保温效果差，从而使烟道外壁温度高导致散热损失增大和能源浪费等缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种陶瓷纤维保温烟风道及其制作方法，本发明提供的陶瓷纤维保温烟风道结构稳定、轻质，且具有良好的耐热密封和抗风蚀作用。
本发明提供了一种陶瓷纤维保温烟风道，包括：
保温主体结构；所述保温主体结构包括至少两层保温层，每层保温层均由保温结构单元铺设而成的；
若干个贯穿所述保温主体结构的保温钉；
以所述保温钉为结点缠绕而成的钢丝网；
复合在所述钢丝网上的高强陶瓷纤维抹面料。
优选的，所述保温结构单元包括陶瓷纤维板和/或陶瓷纤维毡。
优选的，所述陶瓷纤维板的体积密度为200kg/m3～450kg/m3，110℃烘干后耐压强度为0.1MPa～0.6MPa，400℃烧后耐压强度为0.05MPa～0.35MPa，邵氏硬度为50Hc～90Hc。
优选的，所述陶瓷纤维毡的体积密度为150kg/m3～250kg/m3，110℃烘干后抗拉强度为0.1MPa～0.5MPa，有机物含量为2％～8％，含水率≤1.5％。
优选的，所述铺设采用高强陶瓷纤维抹面料嵌缝。
优选的，相邻保温层中的保温结构单元错缝铺设，错缝宽度为40mm～120mm。
优选的，若干个保温钉呈“田”字形排布，间距为100mm～500mm；以所述保温钉为结点缠绕而成的钢丝网采用“米”字格形状缠绕或“十”字格形状缠绕。
优选的，所述高强陶瓷纤维抹面料的体积密度为700kg/m3～1000kg/m3，110℃烘干后耐压强度为1.3MPa～2MPa，400℃烧后耐压强度为1.8MPa～2.7MPa，邵氏硬度为80Hc～100Hc。
优选的，所述高强陶瓷纤维抹面料的厚度为3mm～10mm。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的陶瓷纤维保温烟风道的制作方法，包括以下步骤：
a)在烟风道固定若干个保温钉，采用保温结构单元铺设第一层保温层，重复铺设至少一层保温层，形成保温主体结构，并确保保温钉贯穿所述保温主体结构；
b)以所述保温钉为结点缠绕钢丝网，再在所述钢丝网上复合高强陶瓷纤维抹面料，得到陶瓷纤维保温烟风道。
本发明提供了一种陶瓷纤维保温烟风道，包括：保温主体结构；所述保温主体结构包括至少两层保温层，每层保温层均由保温结构单元铺设而成的；若干个贯穿所述保温主体结构的保温钉；以所述保温钉为结点缠绕而成的钢丝网；复合在所述钢丝网上的高强陶瓷纤维抹面料。与现有技术相比，本发明提供的陶瓷纤维保温烟风道通过特定连接关系的保温主体结构、保温钉、钢丝网和高强陶瓷纤维抹面料，实现较好的相互作用，使该陶瓷纤维保温烟风道整体结构稳定、轻质，更不容易开裂，并且具有良好的耐热密封和抗风蚀作用。实验结果表明，本发明提供的陶瓷纤维保温烟风道比传统的耐火浇注料烟风道的重量减轻70％以上，可以使烟风道的钢结构轻型化，节省钢材；烟风道外壁温度降低27℃以上，可以通过烟气余热回收到更多热量，减少能源浪费，节省燃料费用支出；烟风道热面的邵氏硬度没有下降甚至略有提高，并且热面层的风蚀速率没有增加甚至略有降低，抗风蚀性能与传统耐火浇注料相比略有提高。
另外，本发明提供的制作方法操作简单、易控，便于施工，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1中烟风道热面“米”字格耐热不锈钢丝网示意图；
图2为本发明实施例2制作得到的陶瓷纤维保温烟风道的结构示意图；
图3为本发明实施例3中烟风道热面“十”字格耐热不锈钢丝及“田”字格保温钉排布示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种陶瓷纤维保温烟风道，包括：
保温主体结构；所述保温主体结构包括至少两层保温层，每层保温层均由保温结构单元铺设而成的；
若干个贯穿所述保温主体结构的保温钉；
以所述保温钉为结点缠绕而成的钢丝网；
复合在所述钢丝网上的高强陶瓷纤维抹面料。
在本发明中，所述陶瓷纤维保温烟风道包括保温主体结构、若干个保温钉、钢丝网和高强陶瓷纤维抹面料。在本发明中，所述保温主体结构包括至少两层保温层，优选为2层～4层；每层保温层均由保温结构单元铺设而成的。
在本发明中，所述保温结构单元优选包括陶瓷纤维板和/或陶瓷纤维毡；为了保证每层保温层的整体保温效果，同一层的保温层优选采用同一种保温结构单元铺设。本发明对所述保温结构单元的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述陶瓷纤维板和陶瓷纤维毡的市售商品即可。
在本发明中，所述陶瓷纤维板的体积密度优选为200kg/m3～450kg/m3，更优选为250kg/m3～400kg/m3；所述陶瓷纤维板的110℃烘干后耐压强度优选为0.1MPa～0.6MPa，更优选为0.2MPa～0.5MPa；所述陶瓷纤维板的400℃烧后耐压强度优选为0.05MPa～0.35MPa，更优选为0.08MPa～0.3MPa；所述陶瓷纤维板的邵氏硬度优选为50Hc～90Hc，更优选为55Hc～85Hc。
在本发明中，所述陶瓷纤维毡的体积密度优选为150kg/m3～250kg/m3，更优选为180kg/m3～240kg/m3；所述陶瓷纤维毡的110℃烘干后抗拉强度优选为0.1MPa～0.5MPa，更优选为0.2MPa～0.4MPa；所述陶瓷纤维毡的有机物含量优选为2％～8％，更优选为4％～6％；所述陶瓷纤维毡的含水率优选≤1.5％，更优选≤1.0％。
本发明采用上述陶瓷纤维板或陶瓷纤维毡可以大幅降低保温层重量，因此，可以设计使用轻型钢结构，节省了钢材，减少了施工强度。
在本发明中，所述铺设采用高强陶瓷纤维抹面料嵌缝；即将铺设的保温结构单元之间的缝隙通过高强陶瓷纤维抹面料填平，从而进一步提高每层保温层的整体性，增强保温效果及密封性。本发明对所述高强陶瓷纤维抹面料的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述高强陶瓷纤维抹面料的体积密度优选为700kg/m3～1000kg/m3，更优选为800kg/m3～900kg/m3；所述高强陶瓷纤维抹面料的110℃烘干后耐压强度优选为1.3MPa～2MPa，更优选为1.5MPa～1.8MPa；所述高强陶瓷纤维抹面料的400℃烧后耐压强度优选为1.8MPa～2.7MPa，更优选为2.0MPa～2.5MPa；所述高强陶瓷纤维抹面料的邵氏硬度优选为80Hc～100Hc，更优选为85Hc～95Hc。
在本发明中，相邻保温层中的保温结构单元错缝铺设，进一步提高保温主体结构的整体性，增强保温效果及密封性。在本发明中，所述错位铺设的错缝宽度优选为40mm～120mm，更优选为50mm～100mm。
在本发明中，若干个所述保温钉均贯穿所述保温主体结构，起固定作用；所述保温钉优选为耐热钢保温钉锚固件。在本发明优选的实施例中，所述保温钉一端焊接在烟风道钢板上，便于陶瓷纤维保温烟风道的制作，另一端贯穿所述保温主体结构，形成烟风道热面。
在本发明中，所述钢丝网以所述保温钉为结点缠绕而成，既能够起到固定保温主体结构的作用，又能够起到加固的高强陶瓷纤维抹面料的重要作用；热面层采用不锈钢丝网加固的高强陶瓷纤维抹面料，起到了与传统烟风道所采用混凝土或耐火浇注料同样的抗风蚀效果，且更不容易开裂。本发明对所述钢丝网的钢丝没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售不锈钢丝即可。本发明对所述钢丝网与所述保温钉在结点上的固定方式没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的用单螺母或双螺母进行钢丝网的锁丝和/或用快速卡片进行锁丝的技术方案均可。
在本发明中，若干个保温钉优选呈“田”字形排布(或“井”字形排布)，间距优选为100mm～500mm，更优选为200mm～400mm；同时，烟道顶部优选为200mm～300mm，烟道底部和侧壁优选为300mm～400mm。在此基础上，以所述保温钉为结点缠绕而成的钢丝网优选采用“米”字格形状缠绕或“十”字格形状缠绕；从而实现更好的固定、加固效果。
在本发明中，所述高强陶瓷纤维抹面料复合在所述钢丝网上。本发明对所述高强陶瓷纤维抹面料的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本发明中，所述高强陶瓷纤维抹面料的体积密度优选为700kg/m3～1000kg/m3，更优选为800kg/m3～900kg/m3；所述高强陶瓷纤维抹面料的110℃烘干后耐压强度优选为1.3MPa～2MPa，更优选为1.5MPa～1.8MPa；所述高强陶瓷纤维抹面料的400℃烧后耐压强度优选为1.8MPa～2.7MPa，更优选为2.0MPa～2.5MPa；所述高强陶瓷纤维抹面料的邵氏硬度优选为80Hc～100Hc，更优选为85Hc～95Hc。
在本发明中，所述高强陶瓷纤维抹面料的厚度优选为3mm～10mm。在本发明中，所述高强陶瓷纤维抹面料的厚度小于3mm时，烟道抗风蚀效果受到影响；厚度大于10mm时，顶部施工时抹面料容易下坠，长期使用过程中存在可能的脱落风险；因此，用于热面抗风蚀层的高强陶瓷纤维抹面料的厚度优选为3mm～10mm。
本发明提供的陶瓷纤维保温烟风道通过特定连接关系的保温主体结构、保温钉、钢丝网和高强陶瓷纤维抹面料，实现较好的相互作用，使该陶瓷纤维保温烟风道整体结构稳定、轻质，更不容易开裂，并且具有良好的耐热密封和抗风蚀作用。本发明还提供了一种上述技术方案所述的陶瓷纤维保温烟风道的制作方法，包括以下步骤：
a)在烟风道固定若干个保温钉，采用保温结构单元铺设第一层保温层，重复铺设至少一层保温层，形成保温主体结构，并确保保温钉贯穿所述保温主体结构；
b)以所述保温钉为结点缠绕钢丝网，再在所述钢丝网上复合高强陶瓷纤维抹面料，得到陶瓷纤维保温烟风道。
本发明首先在烟风道固定若干个保温钉，采用保温结构单元铺设第一层保温层，重复铺设至少一层保温层，形成保温主体结构，并确保保温钉贯穿所述保温主体结构。在本发明中，所述保温钉、保温结构单元、保温层、保温主体结构与上述技术方案中所述的相同，在此不再赘述。
本发明对所述固定若干个保温钉的方式没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的焊接的技术方案即可。在本发明中，如果顶部施工时每个保温结构单元均要有两个快速卡片固定。
形成所述保温主体结构后，本发明以所述保温钉为结点缠绕钢丝网，再在所述钢丝网上复合高强陶瓷纤维抹面料，得到陶瓷纤维保温烟风道。在本发明中，所述钢丝网和高强陶瓷纤维抹面料与上述技术方案中所述的相同，在此不再赘述。
在本发明中，所述钢丝网优选紧贴所述保温主体结构。本发明对所述复合高强陶瓷纤维抹面料的方式没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的涂抹或喷涂的技术方案均可。
本发明提供的制作方法操作简单、易控，便于施工，具有广阔的应用前景。
本发明提供了一种陶瓷纤维保温烟风道，包括：保温主体结构；所述保温主体结构包括至少两层保温层，每层保温层均由保温结构单元铺设而成的；若干个贯穿所述保温主体结构的保温钉；以所述保温钉为结点缠绕而成的钢丝网；复合在所述钢丝网上的高强陶瓷纤维抹面料。与现有技术相比，本发明提供的陶瓷纤维保温烟风道通过特定连接关系的保温主体结构、保温钉、钢丝网和高强陶瓷纤维抹面料，实现较好的相互作用，使该陶瓷纤维保温烟风道整体结构稳定、轻质，更不容易开裂，并且具有良好的耐热密封和抗风蚀作用。实验结果表明，本发明提供的陶瓷纤维保温烟风道比传统的耐火浇注料烟风道的重量减轻70％以上，可以使烟风道的钢结构轻型化，节省钢材；烟风道外壁温度降低27℃以上，可以通过烟气余热回收到更多热量，减少能源浪费，节省燃料费用支出；烟风道热面的邵氏硬度没有下降甚至略有提高，并且热面层的风蚀速率没有增加甚至略有降低，抗风蚀性能与传统耐火浇注料相比略有提高。
另外，本发明提供的制作方法操作简单、易控，便于施工，具有广阔的应用前景。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的高强陶瓷纤维抹面料由山东鲁阳节能材料股份有限公司生产，其性能指标如下：
体积密度：800kg/m3～900kg/m3；
110℃烘干后耐压强度：1.5MPa～1.8MPa；
400℃烧后耐压强度：2.0MPa～2.5MPa；
邵氏硬度：85Hc～95Hc；
所用的陶瓷纤维板由山东鲁阳节能材料股份有限公司生产，其性能指标如下：
体积密度：250kg/m3～400kg/m3；
110℃烘干后耐压强度：0.2MPa～0.5MPa；
400℃烧后耐压强度：0.08MPa～0.3MPa；
邵氏硬度：55Hc～85Hc；
所用的陶瓷纤维毡由山东鲁阳节能材料股份有限公司生产，其性能指标如下：
体积密度：180kg/m3～240kg/m3；
110℃烘干后抗拉强度：0.2MPa～0.4MPa；
有机物含量：4％～6％；
含水率：≤1.0％；
具体制作方法如下：
(1)在烟风道钢板上焊接耐热钢保温钉锚固件，间距为200mm～400mm，其中烟道顶部为200mm～300mm，烟道底部和侧壁为300mm～400mm；
(2)铺设第一层陶瓷纤维板或陶瓷纤维毡，在陶瓷纤维板或陶瓷纤维毡块与块之间用高强陶瓷纤维抹面料嵌缝，如果顶部施工时每块板均要有两个快速卡片固定；
(3)铺设第二层陶瓷纤维板或陶瓷纤维毡，与第一层错缝铺设，错缝宽度为50mm～100mm，在陶瓷纤维板或陶瓷纤维毡块与块之间用高强陶瓷纤维抹面料嵌缝，如果顶部施工时每块板均要有两个快速卡片固定；
(4)铺设第三层陶瓷纤维板或陶瓷纤维毡，与第二层错缝铺设，错缝宽度为50mm～100mm，在陶瓷纤维板或陶瓷纤维毡块与块之间用高强陶瓷纤维抹面料嵌缝，如果顶部施工时每块板均要有两个快速卡片固定；(可选)
(5)按照上述方式铺设陶瓷纤维板或陶瓷纤维毡，直到保温层厚度达到设计要求；
(6)完成陶瓷纤维板或陶瓷纤维毡的施工后，进行热面层处理：首先是紧贴陶瓷纤维板或陶瓷纤维毡按“米”字格形状或“十”字格形状缠绕一层不锈钢丝网，不锈钢丝的直径没有特别要求，采用本领域技术人员熟知的市售品即可，主要是对高强陶瓷纤维抹面料起到加固作用；然后用单螺母或双螺母进行不锈钢丝网的锁丝，或者用快速卡片进行锁丝；最后涂抹或喷涂一层厚度为3mm～5mm的高强陶瓷纤维抹面料，起到耐热密封和抗风蚀作用，制作得到陶瓷纤维保温烟风道。
实施例1
采用体积密度为200kg/m3的陶瓷纤维毡为主体材料，制作风速30m/s以下、温度300℃的烟风道；保温层厚度为103mm，其中50mm厚的陶瓷纤维毡两层；采用“米”字格形状缠绕一层不锈钢丝网，烟风道热面“米”字格耐热不锈钢丝网示意图参见图1所示；热面涂抹3mm厚、密度为850kg/m3的高强陶瓷纤维抹面料；按照上述制作方法，制作得到陶瓷纤维保温烟风道，编号为A。
实施例2
采用两层体积密度为200kg/m3的陶瓷纤维毡和一层体积密度为260kg/m3的陶瓷纤维板为主体材料，制作风速40m/s以下、温度400℃的烟风道；保温层厚度为155mm，其中50mm厚的陶瓷纤维毡两层，50mm厚的陶瓷纤维板一层；采用“米”字格形状缠绕一层不锈钢丝网；热面涂抹5mm厚、密度为850kg/m3的高强陶瓷纤维抹面料；按照上述制作方法，制作得到陶瓷纤维保温烟风道，编号为B；其结构示意图可参见图2所示(三层)。
实施例3
采用三层体积密度为200kg/m3的陶瓷纤维毡和一层体积密度为300kg/m3的陶瓷纤维板为主体材料，制作风速60m/s以下、温度500℃的烟风道；保温层厚度为205mm，其中50mm厚的陶瓷纤维毡三层，50mm厚的陶瓷纤维板一层；采用“十”字格形状缠绕一层不锈钢丝网，烟风道热面“十”字格耐热不锈钢丝及“田”字格保温钉排布示意图参见图3所示；热面涂抹5mm厚、密度为850kg/m3的高强陶瓷纤维抹面料；按照上述制作方法，制作得到陶瓷纤维保温烟风道，编号为C。
对比例
采用体积密度800kg/m3的耐火浇注料，制作一个风速60m/s以下、温度500℃的整体烟风道，保温层厚度为205mm，编号为D
将实施例1～3制作得到的陶瓷纤维保温烟风道与对比例制作得到的整体烟风道的各项性能分别进行测试，结果参见表1所示。
表1实施例1～3制作得到的陶瓷纤维保温烟风道与对比例制作得到的整体烟风道的各项性能数据
Figure BDA0002336527150000091
Figure BDA0002336527150000101
由表1可知，本发明所制作的陶瓷纤维烟风道比传统的耐火浇注料烟风道的重量减轻70％以上，外壁温度降低27℃以上，烟道热面邵氏硬度没有下降甚至略有提高，热面层的风蚀速率没有增加甚至略有降低。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种陶瓷纤维保温烟风道，包括：
保温主体结构；所述保温主体结构包括至少两层保温层，每层保温层均由保温结构单元铺设而成的；所述保温结构单元包括陶瓷纤维板和/或陶瓷纤维毡；
所述陶瓷纤维板的体积密度为200kg/m3～450kg/m3，110℃烘干后耐压强度为0.1MPa～0.6MPa，400℃烧后耐压强度为0.05MPa～0.35MPa，邵氏硬度为50Hc～90Hc；
所述陶瓷纤维毡的体积密度为150kg/m3～250kg/m3，110℃烘干后抗拉强度为0.1MPa～0.5MPa，有机物含量为2％～8％，含水率≤1.5％；
若干个贯穿所述保温主体结构的保温钉；
以所述保温钉为结点缠绕而成的钢丝网；
复合在所述钢丝网上的高强陶瓷纤维抹面料；
若干个保温钉呈“田”字形排布，间距为100mm～500mm；以所述保温钉为结点缠绕而成的钢丝网采用“米”字格形状缠绕或“十”字格形状缠绕；
所述高强陶瓷纤维抹面料的体积密度为700kg/m3～1000kg/m3，110℃烘干后耐压强度为1.3MPa～2MPa，400℃烧后耐压强度为1.8MPa～2.7MPa，邵氏硬度为80Hc～100Hc；
所述高强陶瓷纤维抹面料的厚度为3mm～10mm。
2.根据权利要求1所述的陶瓷纤维保温烟风道，其特征在于，所述铺设采用高强陶瓷纤维抹面料嵌缝。
3.根据权利要求1所述的陶瓷纤维保温烟风道，其特征在于，相邻保温层中的保温结构单元错缝铺设，错缝宽度为40mm～120mm。
4.一种权利要求1～3任一项所述的陶瓷纤维保温烟风道的制作方法，包括以下步骤：
a)在烟风道固定若干个保温钉，采用保温结构单元铺设第一层保温层，重复铺设至少一层保温层，形成保温主体结构，并确保保温钉贯穿所述保温主体结构；
b)以所述保温钉为结点缠绕钢丝网，再在所述钢丝网上复合高强陶瓷纤维抹面料，得到陶瓷纤维保温烟风道。
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