玻璃窯爐梯度保溫層表面變色問題與應(yīng)對(duì)策略

相對(duì)于傳統(tǒng)窯爐保溫技術(shù)采用涂抹硅酸鹽保溫涂料而言，玻璃窯爐梯度保溫技術(shù)是一種新型窯爐保溫技術(shù)，它具有導(dǎo)熱系數(shù)低、耐溫性能好、高溫收縮率低以及保溫節(jié)能效果明顯等優(yōu)點(diǎn)。目前窯爐梯度保溫技術(shù)已在國(guó)內(nèi)外多座玻璃窯爐上得到應(yīng)用。采用窯爐梯度保溫技術(shù)在施工過程中或施工結(jié)束后不久，現(xiàn)場(chǎng)的工程技術(shù)人員經(jīng)常發(fā)現(xiàn)熔窯蓄熱室墻面和熔窯本體墻面的白色纖維保溫層表面逐漸會(huì)出現(xiàn)不均勻的褐斑或黑斑，出現(xiàn)變色的部位主要是樓面上的蓄熱室墻面。這些問題的出現(xiàn)極大影響窯爐梯度保溫工程的整體美觀程度。因此，工程技術(shù)人員需要在保證玻璃窯爐整體保溫效果的基礎(chǔ)上，解決保溫層表面變色問題，并且窯爐梯度保溫工程保溫效果好、整體形象美觀。1保溫層表面變色問題窯爐墻體保溫層表面出現(xiàn)變色現(xiàn)象有多方面原因：（1）窯內(nèi)部分高溫?zé)煔馔ㄟ^膨脹縫逸出，在保溫層表面形成長(zhǎng)條狀黑斑首先，玻璃窯爐在設(shè)計(jì)和施工過程中，為了防止砌筑窯爐中使用的耐火材料從常溫狀態(tài)到正常生產(chǎn)后的高溫狀態(tài)產(chǎn)生熱脹而給窯爐帶來不可逆的損傷，窯爐設(shè)計(jì)人員和施工人員會(huì)根據(jù)各種耐火材料的膨脹特性在窯爐砌體當(dāng)中預(yù)留一些大小不一的熱膨脹縫。窯爐墻體中的脹縫在烤窯、窯爐保溫結(jié)束后有可能不會(huì)完全閉合。此外烤窯過程中耐火磚由于熱脹將外側(cè)保溫磚向外擠，導(dǎo)致保溫磚間產(chǎn)生縫隙，即使后期使用密封泥料填塞也不能將所有縫隙完全密封，窯內(nèi)的少部分高溫?zé)煔膺€是會(huì)從縫隙處逸出。蓄熱室端墻保溫磚在烤窯過程中受到內(nèi)部耐火磚的熱脹向外擠壓而產(chǎn)生明顯的縫隙。而玻璃熔窯主要以天然氣和重油為主要燃料，產(chǎn)生的煙氣中含有SO2、NOx以及多種酸性氣體、不完全燃燒產(chǎn)物、粉塵等。由于纖維保溫材料內(nèi)部是類似于鳥巢結(jié)構(gòu)的多孔性材料，煙氣逸出過程中在墻面上的保溫材料中擴(kuò)散，部分粉塵、不完全燃燒物會(huì)吸附在保溫材料中，保溫材料因此由內(nèi)向外逐漸出現(xiàn)黑斑直至保溫層表面，如圖1所示。由黑斑區(qū)域取樣進(jìn)行X射線能譜分析其中的元素含量，樣品中各元素含量見表1。圖1保溫施工后蓄熱室端墻表1黑斑變色區(qū)域樣品中各元素含量由于陶瓷纖維中只含有Si、Al、O元素，結(jié)合表1的元素分析結(jié)果，說明陶瓷纖維噴涂層變色區(qū)域中的S元素來自于煙氣。（2）保溫材料中的有機(jī)黏結(jié)劑在高溫下發(fā)生褐變反應(yīng)，導(dǎo)致保溫層表面呈現(xiàn)黃褐色。窯爐墻體保溫材料主要是陶瓷纖維板和陶瓷纖維棉，在施工過程中，根據(jù)熱工模擬推算不同窯爐保溫層的溫度變化情況，將適合此溫度段的陶瓷纖維板依次貼在墻體上，然后在陶瓷纖維板表面進(jìn)行陶瓷纖維噴涂施工一體成型。而陶瓷纖維板在制備成型過程中通常會(huì)加入一些有機(jī)黏結(jié)劑，用于增加板材在常溫狀態(tài)下的整體強(qiáng)度。墻面保溫施工過程中，包裹在陶瓷纖維棉內(nèi)部的陶瓷纖維板的表面溫度不斷升高，陶瓷纖維板內(nèi)的有機(jī)黏結(jié)劑在高溫高濕條件下由于發(fā)生褐變反應(yīng)使陶瓷纖維板逐漸呈黑褐色，黑褐色物質(zhì)伴隨著水分向外遷移導(dǎo)致保溫層由內(nèi)向外逐漸出現(xiàn)褐斑。圖2為蓄熱室墻面在纖維噴涂前后保溫層表面的變化情況。圖2施工過程中蓄熱室墻面保溫層表面顏色變化從圖2（a）看出，蓄熱室上部墻面纖維噴涂過程中下側(cè)的纖維板表面顏色已經(jīng)由淡黃色轉(zhuǎn)變?yōu)楹诤稚@是由于被纖維噴涂層覆蓋的纖維板表面溫度不斷升高，纖維板中的有機(jī)物在高溫高濕條件下發(fā)生褐變反應(yīng)，褐變產(chǎn)物隨水分向下遷移。從圖2（b）看出當(dāng)纖維噴涂完成后，在原先纖維板變色部位的保溫層表面逐漸出現(xiàn)黃褐色。（3）噴涂纖維過程所需黏結(jié)劑中含少量有機(jī)藥劑，導(dǎo)致保溫層表面出現(xiàn)大面積深黑色斑無機(jī)陶瓷纖維棉噴涂配制黏結(jié)劑使用的水源多數(shù)來自于工廠內(nèi)的循環(huán)水，而業(yè)主為了減緩循環(huán)水管中的結(jié)垢、腐蝕等問題，常在循環(huán)水中加入一些有機(jī)藥劑用于阻垢緩蝕。此外，循環(huán)水中還含有黑褐色污泥、細(xì)菌，水的顏色偏黑褐色。在纖維噴涂施工過程中，纖維噴涂層內(nèi)部和表面由于有機(jī)物的褐變反應(yīng)和黑色污泥的作用下，逐漸出現(xiàn)大面積深黑色斑在其表面。圖3為使用循環(huán)水配制黏結(jié)劑進(jìn)行施工完成的墻面顏色。通過對(duì)比可以看出含污程度會(huì)對(duì)噴涂后的保溫層表面顏色產(chǎn)生影響。因循環(huán)水相較于綠化用水中的有機(jī)雜質(zhì)更多，其歷經(jīng)高溫高濕環(huán)境后引起的外墻表面顏色明顯偏深。圖3使用循環(huán)水施工后的蓄熱室保溫層表面（4）熔窯內(nèi)部煙氣從觀火口逸出并遷移，在觀火口正上方的保溫層出現(xiàn)黑斑熔窯蓄熱室觀火口上方保溫層變色一般發(fā)生在此處保溫施工結(jié)束后。由于生產(chǎn)人員需要定期打開觀火口觀察熔窯內(nèi)部熔化情況，熔窯內(nèi)部的煙氣從觀火口逸出，并沿著觀火口上方墻面的保溫層向上遷移。在煙氣中的不完全燃燒物和粉塵附著在保溫層表面的長(zhǎng)期作用下，觀火口上方的保溫層逐漸呈現(xiàn)出團(tuán)狀黑斑，如圖4所示。圖4保溫施工結(jié)束后一段時(shí)間的蓄熱室觀火口上方2保溫層變色應(yīng)對(duì)策略（1）在窯爐保溫施工開始之前，首先現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員應(yīng)對(duì)窯爐進(jìn)行全面勘察，對(duì)于烤窯結(jié)束后墻面上沒有完全脹實(shí)且寬度超過10mm的脹縫應(yīng)使用鋯英石質(zhì)密封料進(jìn)行填塞，對(duì)于寬度在10mm以下的脹縫使用鋯英石質(zhì)耐火泥漿進(jìn)行填灌，防止窯爐內(nèi)部煙氣從脹縫處逸出。（2）選擇使用不含有機(jī)黏結(jié)劑的無機(jī)陶瓷纖維板。（3）在已經(jīng)干透的纖維保溫層表面涂抹一層厚度10～20mm的密封型保溫涂料，在保溫層表面形成一個(gè)密封性保護(hù)層，防止熔窯內(nèi)部的煙氣和褐變反應(yīng)產(chǎn)物向表面遷移。（4）盡量使用廠區(qū)內(nèi)部的自來水來配制無機(jī)纖維噴涂的黏結(jié)劑。（5）使用鍍鋅鐵皮制作成與蓄熱室觀火口相當(dāng)寬帶的長(zhǎng)方形狀，將長(zhǎng)方形的鐵皮使用鉚釘連接或者點(diǎn)焊在保溫層外側(cè)的保護(hù)性攔鐵上，保護(hù)觀火口上方的保溫層不受高溫?zé)煔庥绊懚兩?。以上?yīng)對(duì)策略在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，熔窯保溫層表面美觀程度有了較大的改善，施工后的熔窯墻體表面如圖5和圖6所示。圖5蓄熱室墻面保溫層圖6熔窯胸墻保溫層3結(jié)