预分解窑用隔热材料的种类及各自性能优势

预分解窑烧成系统装置的散热面积大，为减小散热损失，增加热效率，在衬体设计时，必须设置高性能的隔热材料，从而降低筒体温度，减少散热损失。 

20世纪80年代，国外大量使用硅酸钙板。其优点是热导率低，筒体温度低，散热损失小，且施工方便。当时国内只有热导率高的轻质粘土砖，施工极不方便，使用后呈现筒体温度高，散热损失大，不仅增加热耗，而且影响生产控制和熟料产质量。若需进一步减少筒体散热损失，只有增加工作层和隔热层厚度，相应增加预热器塔架负荷，增加土建投资，以致于1台φ(4×60)m，2000t/d级生产线的衬体重量超过2000t/台，筒体散热损失超过4.18×105kJ/kg。为此，中国建材研究院和山东莱州明发隔热耐火材料公司共同合作开发了硅酸钙板，20世纪90年代初即用于天津水泥工业设计院设计的2000t/d级生产线上。使用后除了施工方便及筒体散热损失少的优点外，由于硅酸钙板的使用温度超过1000℃，相应减薄了工作层厚度，将原设计230mm降至114mm。2000t/d整条生产线耐火衬料重量降至1200t/台，筒体热损失降至4.18×70kJ/kg以下，预热器、分解炉土建结构重量相应减少。迄今为止国内外的预分解窑系统在煅烧常规原燃料时，所有的不动装备的隔热衬料均大量使用高温硅酸钙板，是所有隔热材料中，用得最多的材料。 

1、高温硅酸钙板 

硅酸钙绝热材料又称微孔硅酸钙保温材料，具有良好的隔热、耐火和高强度等特点，是一种性能优良的隔热材料。 

硅酸钙板内可用较薄的工作层，再加上硅板容重低、强度较高，由硅板和薄的工作层作衬体，具有热导率低、筒体表面温度低、幅射热损失小、重量轻等特点，可满足大型装备的墙体及顶部强度要求，使用方便，可用作衬砖和耐火浇注料的隔热层。设计时可通过计算选用不同厚度的硅板，可按要求规格进行制造。现场施工轻且面积大，切割方便、施工工作量小，以及价格低廉且性价比高等一系列优点，投入使用后，深得设计、施工、用户的欢迎。随着预分解窑产量的增加，硅板耗用量相应增加，目前国内最大规模的工艺装备且最为完善的生产线是年产10万m3。 

迄今为止，国外几乎所有的预分解窑耐火材料一直使用硅酸钙板，目前水泥预分解窑只有在特殊的工艺状况下，如隔热层面温度超过1100℃的和碱氯硫化学侵蚀极为严重的少数工况部位才使用其他品种隔热材料。 

2、超细SiO2微粉复合隔热材料 

20世纪世纪90年代末，国外某公司开发了一种称之为mictrotherm的新型隔热板，用于水泥窑上，热导率仅为(0.020000±0.000025)W/(m·K)，使用温度1025℃，它的热导率比其他所有的隔热材料都低。其组成以超细SiO2粉为主要成分，以无机纤维为增强材料，并添加使红外线不透明的微粉状添加剂，经混合压制成型而制得的体积密度为0.24g/cm3左右的板状、块状和管状的隔热制品，可在950~1025℃下长期使用。 

微粉复合隔热材料的热导率仅为一般隔热砖的(1/4~1/3)，其原因在于，一方面，SiO2本身是热导率低的物质;另一方面，超细SiO2微粉复合隔热材料中，传导热量的颗粒断面及颗粒之间的接触面积较小，因而热导率自然就较小。从气体对流传热方面来说，一般当多孔材料温度及温差变化较大时，容易引起气体对流。而超细SiO2复合材料，由于孔隙微细，气体难以产生流动。气体分子热运动也可以引起热量传递，由于SiO2微粉复合材料中空隙直径比气体分子的平均自由程短，因而不存在气体分子间的碰撞引起的热传递过程。此外，由于复合材料中添加有使红外线不透明的添加剂，因此它与一般的隔热材料不同，能隔断辐射传热。总之，超细SiO2微粉复合隔热材料有良好的隔热性能和耐热性能，是一种很有发展前途的隔热保温材料，在水泥工业能否大量推广应用的关键为性价比。 

国内某耐火研究院陶瓷纤维有限公司已生产出类似产品，其导热系数与国外的产品性能接近，称之为AS反幅射绝热板。采用新型反幅射粉料为填充料，以纤维为骨架料，通过特殊的加工工艺制造而成，具有超低导热系数，较高的耐压强度，良好的韧性及优良的耐热性，且安装施工方便，但此类产品价格较高，水泥窑上推广应用目前尚有一定难度。