ЯК ВИКОРИСТОВУВАТИ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНІ ВОГНЕТРИВКІ МАТЕРІАЛИ З НИЗЬКОЮ ТЕПЛОПРОВІДНІСТЮ ДЛЯ ЗМЕНШЕННЯ ТЕПЛОВТРАТ ТЕПЛОВОГО ОБЛАДНАННЯ?

Футеровка теплового обладнання виконана з вогнетривких матеріалів, які відіграють ключову роль у втратах тепла, а вогнетривкі матеріали в ній відіграють ключову роль. При високих температурах вогнетривкі матеріали повинні не тільки зберігати стабільність, але і якомога менше зберігати тепло. Тому вогнетривкі матеріали повинні мати теплоізоляційні властивості. Добре, менше накопичення тепла.
1. Тепловтрати теплового обладнання
Теплове обладнання, як правило, є великим споживачем енергії. Чим вища температура, тим більше споживання енергії. У більшості випадків теплова ефективність дуже низька, а коефіцієнт використання теплової енергії становить менше 30 відсотків. Втрати тепла теплового обладнання в основному мають такі статті:
(1) Тепло, що розсіюється кожною частиною поверхні корпусу теплового обладнання, може досягати від 10 до 40 відсотків одиничного споживання енергії виробом;
(2) Втрати тепла в корпусі теплового обладнання є менш важливими для теплового обладнання, яке працює безперервно, а втрати тепла в тепловому обладнанні, яке працює з перервами, досягають від 5 до 25 відсотків;
(3) Втрата тепла водяного охолодження, наприклад, труба водяного охолодження відстійної рейки безперервної нагрівальної печі для прокатки сталі, не обгорнута вогнетривкими матеріалами, а втрата тепла становить понад 25 відсотків;
(4) Втрати тепла через погане ущільнення швів, отворів і дверцят печі, наприклад, втрати тепла дверцятами електродугової печі становлять більше 35 відсотків;
(5) Втрата тепла через димовидалення.
Вищезазначені втрати тепла пов’язані з вогнетривкими матеріалами, особливо (1)~(4) мають великий зв’язок із теплоізоляційними характеристиками вогнетривких матеріалів. Основним способом зменшення тепловтрат на поверхні корпусу печі є вибір відповідних теплоізоляційних матеріалів для зниження температури поверхні корпусу печі. Коли температура печі постійна, температура зовнішньої поверхні в основному залежить від товщини стінки печі та теплопровідності матеріалу стінки печі. Збільшення товщини стінки печі призведе до збільшення теплоємності корпусу печі, що може збільшити втрати тепла. Тому оптимальним вибором стало раціональне використання теплоізоляційних матеріалів.
В останні роки теплоізоляційні матеріали в моїй країні швидко розвиваються. Існують не тільки фасонні вироби з різних матеріалів, різної об’ємної щільності та різної теплопровідності, а й відповідні аморфні вогнетривкі матеріали, вогнетривкі волокна та вироби з різних матеріалів, кремнієва кальцієва плита, наноізоляційна плита тощо. Ці теплоізоляційні продукти мають різні характеристики зовнішнього вигляду, фізико-хімічні показники, різні теплоізоляційні ефекти та різні ринкові ціни. Тому проектування облицювання повинно здійснюватися відповідно до умов використання теплового обладнання. Зберіть вихідні дані, включаючи температурні параметри (температура гарячої поверхні теплового обладнання, температура холодної поверхні), фізичні константи (теплопровідність теплоізоляційних матеріалів, об’ємна щільність, максимальна робоча температура), економічні параметри (ціни на вогнетривкі матеріали, ціни на паливо), калорійність значення, коефіцієнт використання тощо), потім обчисліть ефект енергозбереження, проаналізуйте та порівняйте, виберіть відповідні теплоізоляційні матеріали та сформулюйте розумний план.
2. Приклади зниження втрат тепловиділення теплового обладнання
(1) Теплоізоляція ковша
Зараз середнє споживання енергії сталеливарною промисловістю моєї країни на 50 відсотків вище, ніж у Японії, і на 30 відсотків вище для великих підприємств. Ківш є важливим термічним обладнанням у сталеливарній промисловості. Для того, щоб ковш був теплим, завдяки розрахунку тепловиділення ковша та дослідженням теплоізоляційних матеріалів було встановлено, що внутрішня обшивка ковша повинна бути виконана з чотирьохшарових матеріалів, тобто внутрішня поверхня сталевої оболонки повинна бути покрита енергозберігаючою фарбою, а внутрішня поверхня повинна бути 10-мм наноізоляційною плитою, а потім всередину - це 75-мм високоміцна наномікронна ізоляційна заливка, а потім всередину - робочий шар. Робочий шар шлакової лінії використовує магнезіально-вуглецеву цеглу з низькою теплопровідністю, а робочий шар розплавленої ванни приймає необпалену цеглу якості корунд-шпінель. Цей метод застосовується до рафінуючого ковша 120 т, так що температура оболонки ковша на шлаковій лінії становить близько 225 градусів, температура оболонки ковша в басейні розплаву становить близько 200 градусів, а оболонка оболонки становить близько 170 градусів . Ця енергозберігаюча структура досягла хороших результатів: ①Високоміцні нано-мікронні литі пластини та робочий шар з низькою теплопровідністю можуть ефективно захистити нано-плиту, підтримувати її безпечну робочу температуру протягом тривалого часу та значно подовжити термін служби теплоізоляційний шар і постійний шар; ②Повністю Це може знизити температуру облицювання більш ніж на 100 градусів, покращити термін служби облицювання, зменшити газ, який використовується для випікання булочки, значно уповільнити температуру розплавленої сталі, знизити температуру натискання, покращити метал врожайності, підвищення продуктивності праці та досягнення енергозбереження, охорони навколишнього середовища та мети зниження витрат.
(2) Композитна цегла з низькою теплопровідністю для зони проходження хвилі цементної обертової печі
Обертова цементна піч є високоенергоємним тепловим обладнанням, особливо в передній і задній перехідних зонах. Вогнетривка футерівка не захищена обшивкою печі та безпосередньо контактує з цементним матеріалом. Температура корпусу печі висока, що збільшує втрати тепла та витрати палива та зменшує корпус печі. і термін служби опорного ролика, при цьому вогнетривкий матеріал легко пошкодити. Щоб зменшити розсіювання тепла та загрози безпеці, прийнято тришарову структуру робочого шару, теплоізоляційного шару та теплоізоляційного шару. Якщо для кладки використовуються три види вогнетривкої цегли з різною теплопровідністю, то під час роботи обертової печі часто може статися падіння цегли з внутрішньої обшивки. Тому вивчається багатошарова композиційна цегла з низькою теплопровідністю, тобто цегла має тришарову структуру: робочий шар (кремнієва мулітова цегла товщиною 0.140 м), теплоізоляція шар (легка мулітова цегла товщиною 0.035 м), з’єднувальний інтерфейс цих двох шарів використовує комбінований метод синусоїдальної поверхні, а третій шар – теплоізоляційний шар (плита з керамічного волокна, що містить ZrO2, товщина 0,025 м) . Концентрація напруги багатошарової композитної цегли менша, а загальна теплопровідність багатошарової композитної цегли зменшена з 2,74 до 1,50 Вт/(м·K) оригінальної силікатно-молібденової цегли, що знижує температуру корпус печі на 50 ~ 70 градусів.
(3) 260-тонний сталеплавильний конвертер Anshan Iron and Steel використовує наноізоляційну плиту товщиною 20 мм замість ізоляційної плити з полікристалічного волокна товщиною 40 мм, щоб оптимізувати структуру футеровки печі,
Коефіцієнт потужності печі збільшується, а вихід сталі збільшується, щоб знизити температуру корпусу печі більш ніж на 11 градусів. Немає явища розпилення протягом усього процесу роботи конвертера, а також немає падіння футерівки. У той же час це також скорочує час плавлення та зменшує споживання розплавленого чавуну. .
(4) Карбід кремнію з високою теплопровідністю, набивний матеріал для пиловугільного газогенератора з водяним охолодженням
Водяна стінка пиловугільного газифікатора футерована набивним матеріалом з карбіду кремнію з високою теплопровідністю. При високій температурі шлак зависає на футерівці ущільнювального матеріалу з карбіду кремнію. Через високу теплопровідність карбіду кремнію шлак торкається внутрішньої футерівки швидко конденсується, а при зниженні температури теплопровідність зменшується (див. табл. 1). Всередині та зовні печі є гарячий шлак, твердий шлак, вогнетривкий матеріал з карбіду кремнію, водяна стінка, захисний шар інертного газу, аморфний вогнетривкий матеріал з високим вмістом алюмінію та зовнішній захисний шар. Це зменшує втрати тепла в топці.
3. Питання, на які потрібно звернути увагу при виборі теплоізоляційних матеріалів
У високотемпературній промисловості є багато прикладів використання теплоізоляційних матеріалів для економії енергії та захисту навколишнього середовища. Теплоізоляційний матеріал має високу пористість (понад 40 відсотків ~85 відсотків), низьку об’ємну щільність (менше 1,5 г/см3) і низьку теплопровідність (менше 1,0 Вт/(м·К)). Однак при виборі цих теплоізоляційних матеріалів зверніть увагу на наступні моменти:
(1) Теплопровідність теплоізоляційного матеріалу (λ)
Теплопровідність також називають теплопровідністю, а її зворотну величину 1/λ — тепловим опором. Чим менше теплопровідність, тим краще теплоізоляційний ефект. Загальновідомо, що повітря має найменшу теплопровідність.
Теплопровідність твердих матеріалів набагато більша, ніж у газів, тому пори твердих матеріалів можуть значно зменшити теплопровідність матеріалів, тому ізоляційний матеріал повинен бути високопористим. Чим вища пористість, тим менше значення λ.
Крім того, розмір пор також має певний вплив на значення λ. При низькій температурі теплопровідність теплоізоляційного матеріалу зменшується зі збільшенням розміру пор, а теплопровідність вище 800 градусів, особливо вище 1000 градусів, швидко зростає зі збільшенням розміру пор. Тому висока температура приймає теплоізоляційний матеріал з малим розміром пор, а низька температура приймає теплоізоляційний матеріал з великим розміром пор. Коли пористість однакова, теплопровідність мікроструктури в газофазній безперервній фазі менша, ніж у твердофазній безперервній фазі, а пори в волокнистому матеріалі є безперервними, як у твердій фазі, тому теплопровідність вогнетривких волокон і виробів невелика. У твердій фазі теплоізоляційних матеріалів питомий термічний опір матеріалу сильно змінюється через різницю в хімічному мінеральному складі. Як правило, чим складніша кристалічна структура, тим нижча теплопровідність, а теплопровідність скла в твердій фазі нижча, ніж у кристалічній фазі. З підвищенням температури теплопровідність склофази зростає; температура кристалічної фази зростає, а теплопровідність зменшується. Сполучене Королівство розробило надтонкий композитний теплоізоляційний матеріал SiO2 з об’ємною щільністю близько 0,24 г/см3, а його теплопровідність нижча, ніж у всіх теплоізоляційних матеріалів, навіть нижча, ніж у нерухомого повітря.
(2) Термостійкість теплоізоляційного матеріалу
Деякі теплоізоляційні матеріали використовуються при більш низькій температурі. Наприклад, наноізоляційні плити використовуються в 100-тонному сталевому ковші Angang Steel. Перевищення температури використання буде деформуватися під тиском, що призведе до деформації підкладки, що не тільки погіршує теплоізоляційні характеристики, але й створює загрозу безпеці. Тому було припущено, що теплоізоляційний матеріал в основному залежить від деформації усадки при певній температурі, а не від ступеня вогнетривкості. У міжнародному масштабі температура, при якій повторна усадка становить не більше 2 відсотків, зазвичай використовується як температурний діапазон для використання теплоізоляційних матеріалів, і це також одна з відмінностей між теплоізоляційними матеріалами та чистими вогнетривкими матеріалами.
(3) Міцність теплоізоляційного матеріалу
Завдяки високій пористості та низькій відносній міцності, як-от вищезгадана наноізоляційна плита, ефект теплоізоляції хороший, пористість висока, а міцність низька. Для забезпечення транспортних і будівельних потреб ізоляційний матеріал повинен мати певну міцність. Особливо для деяких теплоізоляційних виробів, які безпосередньо контактують з полум’ям, дуже важливо підвищити міцність. Зі збільшенням насипної маси зростає міцність. Коли об’ємна щільність однакова, твердофазне з’єднання міцніше, ніж газове, що пов’язано з розміром пор. Зменшення розміру пор є ефективним технічним заходом для підвищення міцності теплоізоляційних матеріалів.
(4) Атмосферний і теплоізоляційний матеріал
Багато термічного обладнання футеровано теплоізоляційними матеріалами, також зазвичай використовуються різні захисні атмосфери, такі як CO, CO2, H2, N2 тощо. Вогнетриви серії Al2O3-SiO2 у водні, SiO2 повертається до металевого кремнію та водяна пара, Al2O3 є дуже стабільною, тому у водні слід вибирати ізоляційні матеріали з глинозему. Силікатні волокна алюмінію містять від 3 до 4 відсотків Cr2O3, який легко відновлюється у відновлювальній атмосфері водню, тому силікатні волокна алюмінію, що містять оксид хрому, не слід використовувати у відновній атмосфері.
(5) Метод ізоляції
На тепловому обладнанні, що працює з перервами, теплоізоляційний шар (вогнетривкий волокнистий шпон) можна укласти безпосередньо на гарячу поверхню футеровки печі, що може досягти найкращого ефекту енергозбереження. Кращий теплоізоляційний ефект внутрішньої стіни (гаряча поверхня).