AKO POUŽÍVAŤ TEPELNOIZOLAČNÉ ŽIAROBÁRNE MATERIÁLY S NÍZKOU TEPELNOU VODIVOSŤOU NA ZNÍŽENIE TEPELNÝCH STRÁT TEPELNÝCH ZARIADENÍ?

Obloženie tepelných zariadení je konštruované zo žiaruvzdorných materiálov, ktoré zohrávajú kľúčovú úlohu pri tepelných stratách a žiaruvzdorné materiály v ňom zohrávajú kľúčovú úlohu. Pri vysokých teplotách musia žiaruvzdorné materiály nielen udržiavať stabilitu, ale aj čo najmenej udržiavať teplo. Preto musia mať žiaruvzdorné materiály tepelnoizolačné vlastnosti. OK, menej akumulácie tepla.
1. Tepelné straty tepelných zariadení
Tepelné zariadenia sú vo všeobecnosti veľkým spotrebiteľom energie. Čím vyššia teplota, tým väčšia spotreba energie. Tepelná účinnosť je vo väčšine prípadov veľmi nízka a miera využitia tepelnej energie je nižšia ako 30 percent. Tepelné straty tepelných zariadení majú vo všeobecnosti tieto položky:
(1) Teplo odvádzané každou časťou povrchu telesa tepelného zariadenia môže dosiahnuť 10 percent až 40 percent jednotkovej spotreby energie výrobku;
(2) Strata akumulácie tepla telesa tepelného zariadenia je menej významná pre tepelné zariadenie, ktoré pracuje nepretržite, a strata akumuláciou tepla tepelného zariadenia, ktoré pracuje prerušovane, dosahuje 5 až 25 percent;
(3) Tepelná strata vodného chladenia, ako je napríklad vodná chladiaca rúra navíjacej koľajnice kontinuálnej oceľovej valcovacej vykurovacej pece, nie je obalená žiaruvzdornými materiálmi a tepelné straty sú viac ako 25 percent;
(4) Tepelné straty v dôsledku zlého utesnenia spojov, otvorov a dverí pece, napríklad tepelné straty dverí elektrickej oblúkovej pece sú viac ako 35 percent;
(5) Tepelné straty z výfuku dymu.
Všetky vyššie uvedené tepelné straty súvisia so žiaruvzdornými materiálmi, najmä (1) až (4) majú veľký vzťah s tepelnoizolačnými vlastnosťami žiaruvzdorných materiálov. Základným spôsobom zníženia tepelných strát na povrchu telesa pece je výber vhodných tepelnoizolačných materiálov na zníženie povrchovej teploty telesa pece. Keď je teplota pece konštantná, vonkajšia povrchová teplota závisí hlavne od hrúbky steny pece a tepelnej vodivosti materiálu steny pece. Zväčšenie hrúbky steny pece povedie k zvýšeniu akumulácie tepla telesa pece, čo môže zvýšiť stratu akumulácie tepla. Najlepšou voľbou sa preto stalo racionálne používanie tepelnoizolačných materiálov.
V posledných rokoch sa tepelnoizolačné materiály mojej krajiny rýchlo rozvíjali. Ide nielen o tvarové výrobky z rôznych materiálov, rôznej objemovej hmotnosti a rôznej tepelnej vodivosti, ale aj zodpovedajúce amorfné žiaruvzdorné materiály, žiaruvzdorné vlákna a výrobky z rôznych materiálov, kremíkovo-vápenaté dosky, nanoizolačné dosky atď. rôzne špecifikácie vzhľadu, fyzikálne a chemické ukazovatele, rôzne tepelnoizolačné účinky a rôzne trhové ceny. Preto by sa návrh obloženia mal vykonávať podľa podmienok používania tepelného zariadenia. Zbierajte pôvodné údaje vrátane teplotných parametrov (teplota horúceho povrchu tepelného zariadenia, studená povrchová teplota), fyzikálnych konštánt (tepelná vodivosť tepelnoizolačných materiálov, objemová hmotnosť, maximálna prevádzková teplota), ekonomických parametrov (ceny žiaruvzdorných materiálov, ceny palív), výhrevnosť hodnotu, koeficient využitia a pod.), potom vypočítať efekt úspory energie, analyzovať a porovnať, vybrať vhodné tepelnoizolačné materiály a sformulovať primeraný plán.
2. Príklady zníženia straty odvodom tepla tepelných zariadení
(1) Tepelná izolácia panvy
V súčasnosti je priemerná spotreba energie v oceliarskom priemysle mojej krajiny o 50 percent vyššia ako v Japonsku a o 30 percent vyššia v prípade veľkých podnikov. Naberačka je dôležitým tepelným zariadením v oceliarskom priemysle. Aby sa panva udržala v teple, výpočtom odvodu tepla panvou a výskumom tepelne izolačných materiálov sa zistilo, že vnútorná výstelka naberačky by mala byť zhotovená zo štvorvrstvových materiálov, tj. vnútorný povrch oceľového plášťa by mal byť potiahnutý energeticky úsporným náterom a vnútorným povrchom by mala byť 10 mm nanoizolačná doska a potom Inward je 75 mm vysoko pevná nano-mikrónová izolačná odlievateľná vrstva a potom smerom dovnútra je pracovná vrstva. Pracovná vrstva troskovej linky využíva magnéziovo-uhlíkové tehly s nízkou tepelnou vodivosťou a pracovná vrstva roztaveného bazéna využíva nespálenú tehlu v kvalite korund-spinel. Táto metóda sa aplikuje na 120 tonovú rafinačnú panvu, takže teplota plášťa panvy na troskovej linke je asi 225 stupňov, teplota plášťa panvy v roztavenom bazéne je asi 200 stupňov a plášťa panvice je asi 170 stupňov. . Táto energeticky úsporná štruktúra dosiahla dobré výsledky: ①Vysoko pevné nano-mikrónové odliatky a pracovná vrstva s nízkou tepelnou vodivosťou môžu účinne chrániť nanodosku, udržiavať ju v bezpečnej pracovnej teplote po dlhú dobu a výrazne zlepšiť životnosť tepelnoizolačnú vrstvu a trvalú vrstvu; ②Úplne môže znížiť teplotu obloženia o viac ako 100 stupňov, zlepšiť životnosť obloženia, znížiť plyn používaný na pečenie buchty, výrazne spomaliť teplotu roztavenej ocele, znížiť teplotu odpichu, zlepšiť kov zvýšiť produktivitu práce a dosiahnuť úsporu energie, ochranu životného prostredia a účel znižovania nákladov.
(2) Kompozitná tehla s nízkou tepelnou vodivosťou pre zónu prechodu cementovej rotačnej pece
Cementová rotačná pec je energeticky náročné tepelné zariadenie, najmä v predných a zadných prechodových zónach. Žiaruvzdorná výmurovka nie je chránená plášťom pece a priamo sa dotýka cementového materiálu. Teplota telesa pece je vysoká, čo zvyšuje tepelné straty a spotrebu paliva a znižuje teleso pece. a životnosť nosného valca, pričom sa ľahko poškodí žiaruvzdorný materiál. Aby sa znížil rozptyl tepla a bezpečnostné riziká, používa sa trojvrstvová štruktúra pracovnej vrstvy, tepelnoizolačnej vrstvy a tepelnoizolačnej vrstvy. Ak sa na murovanie použijú tri druhy žiaruvzdorných tehál s rôznou tepelnou vodivosťou, často dochádza pri chode rotačnej pece k nehode vypadnutia tehál z vnútorného obloženia. Preto sa skúma viacvrstvová kompozitná tehla s nízkou tepelnou vodivosťou, to znamená, že tehla má trojvrstvovú štruktúru: pracovná vrstva (silikónová mullitová tehla hrúbka 0.140m), tepelná izolácia vrstva (ľahká mullitová tehla hrúbka 0,035 m), spojovacie rozhranie týchto dvoch vrstiev využíva kombinačnú metódu sínusového povrchu a treťou vrstvou je tepelnoizolačná vrstva (keramická doska s obsahom ZrO2, hrúbka 0,025 m) . Koncentrácia napätia viacvrstvovej kompozitnej tehly je nižšia a komplexná tepelná vodivosť viacvrstvovej kompozitnej tehly je znížená z 2,74 na 1,50 W/(m·K) pôvodnej kremičito-molybdénovej tehly, čo znižuje teplotu plášť pece o 50 ~ 70 stupňov .
(3) 260t oceliarsky konvertor Anshan Iron and Steel využíva nanoizolačnú dosku s hrúbkou 20 mm namiesto izolačnej dosky z polykryštalických vlákien s hrúbkou 40 mm, aby sa optimalizovala štruktúra obloženia pece,
Pomer kapacity pece sa zvýši a výstup ocele sa zvýši, aby sa teplota plášťa pece znížila o viac ako 11 stupňov. Počas celého procesu prevádzky konvertora nedochádza k javu rozdrvenia a nedochádza k vypadávaniu obkladových tehál. Zároveň tiež znižuje čas tavenia a znižuje spotrebu roztaveného železa. .
(4) Ubíjací materiál z karbidu kremíka s vysokou tepelnou vodivosťou pre vodou chladený splyňovač práškového uhlia
Vodná stena splyňovača práškového uhlia je obložená ubíjacím materiálom z karbidu kremíka s vysokou tepelnou vodivosťou. Pri vysokej teplote troska visí na výstelke ubíjacieho materiálu z karbidu kremíka. V dôsledku vysokej tepelnej vodivosti karbidu kremíka sa troska dotýka vnútra Výstelka rýchlo kondenzuje a s klesajúcou teplotou tepelná vodivosť klesá (pozri tabuľku 1). Vo vnútri a mimo pece je horúca troska, tuhá troska, žiaruvzdorný karbid kremíka, vodná stena, ochranná vrstva inertného plynu, amorfný žiaruvzdorný materiál s vysokým obsahom oxidu hlinitého a vonkajšia ochranná vrstva. Tým sa znížia tepelné straty v peci.
3. Záležitosti, ktorým treba venovať pozornosť pri výbere tepelnoizolačných materiálov
Vo vysokoteplotnom priemysle existuje veľa príkladov použitia tepelnoizolačných materiálov na úsporu energie a ochranu životného prostredia. Tepelnoizolačný materiál má vysokú pórovitosť (viac ako 40 percent ~85 percent), nízku objemovú hmotnosť (menej ako 1,5 g/cm3) a nízku tepelnú vodivosť (menej ako 1,0 W/(m·K)). Pri výbere týchto tepelnoizolačných materiálov však venujte pozornosť nasledujúcim otázkam:
(1) Tepelná vodivosť tepelne izolačného materiálu (λ)
Tepelná vodivosť sa nazýva aj tepelná vodivosť a jej recipročná 1/λ je tepelný odpor. Čím menšia je tepelná vodivosť, tým lepší je tepelnoizolačný účinok. Je dobre známe, že vzduch má najnižšiu tepelnú vodivosť.
Tepelná vodivosť pevných materiálov je oveľa väčšia ako u plynov, takže póry pevných materiálov môžu výrazne znížiť tepelnú vodivosť materiálov, takže izolačný materiál musí mať vysokú pórovitosť. Čím vyššia je pórovitosť, tým menšia je hodnota λ.
Okrem toho má na hodnotu λ určitý vplyv aj veľkosť pórov. Pri nízkej teplote tepelná vodivosť tepelnoizolačného materiálu klesá so zväčšujúcou sa veľkosťou pórov a tepelná vodivosť nad 800 stupňov, najmä nad 1000 stupňov, rýchlo rastie so zväčšovaním veľkosti pórov. Preto vysoká teplota odoberá tepelne izolačný materiál s malou veľkosťou pórov a nízka teplota odoberá tepelne izolačný materiál s veľkou veľkosťou pórov. Keď je pórovitosť rovnaká, tepelná vodivosť mikroštruktúry v plynnej fáze kontinuálnej fázy je menšia ako v kontinuálnej fáze tuhej fázy a póry vo vláknitom materiáli sú kontinuálne ako tuhá fáza, takže tepelná vodivosť žiaruvzdorných vlákien a výrobkov je malý. V tuhej fáze tepelnoizolačných materiálov sa tepelný odpor materiálu značne líši v dôsledku rozdielu v chemickom minerálnom zložení. Všeobecne platí, že čím zložitejšia je kryštálová štruktúra, tým nižšia je tepelná vodivosť a tepelná vodivosť skla v tuhej fáze je nižšia ako v kryštálovej fáze. So zvyšujúcou sa teplotou sa zvyšuje tepelná vodivosť sklenej fázy; teplota kryštalickej fázy sa zvyšuje, zatiaľ čo tepelná vodivosť klesá. Spojené kráľovstvo vyvinulo ultrajemný kompozitný tepelnoizolačný materiál SiO2 s objemovou hmotnosťou asi 0,24 g/cm3 a jeho tepelná vodivosť je nižšia ako u všetkých tepelne izolačných materiálov, dokonca nižšia ako u nehybného vzduchu.
(2) Tepelná odolnosť tepelne izolačného materiálu
Niektoré tepelnoizolačné materiály sa používajú pri nižšej teplote. Napríklad nanoizolačné dosky sa používajú v 100t oceľovej panve Angang Steel. Prekročenie teploty používania sa pod tlakom zdeformuje, čo má za následok deformáciu obloženia, čo nielen zhoršuje tepelnoizolačné vlastnosti, ale prináša aj bezpečnostné riziká. Preto bolo navrhnuté, že tepelnoizolačný materiál závisí hlavne od deformácie zmršťovaním pri určitej teplote, nie od stupňa žiaruvzdornosti. V medzinárodnom meradle sa ako teplotný rozsah pre použitie tepelnoizolačných materiálov vo všeobecnosti používa teplota, pri ktorej zmrašťovanie pri opätovnom spaľovaní nie je väčšie ako 2 percentá, a je to tiež jeden z rozdielov medzi tepelne izolačnými materiálmi a čistými žiaruvzdornými materiálmi.
(3) Pevnosť tepelnoizolačného materiálu
Vďaka vysokej pórovitosti a nízkej relatívnej pevnosti, ako je vyššie uvedená nanoizolačná doska, je tepelnoizolačný účinok dobrý, pórovitosť je vysoká a pevnosť je nízka. Aby sa zabezpečili prepravné a stavebné potreby, izolačný materiál musí mať určitú pevnosť. Najmä pri niektorých tepelnoizolačných výrobkoch, ktoré sú v priamom kontakte s plameňom, je veľmi dôležité zlepšiť pevnosť. So zvyšujúcou sa objemovou hmotnosťou sa zvyšuje pevnosť. Keď je objemová hmotnosť rovnaká, spojenie pevnej fázy je silnejšie ako spojenie plynnej fázy, čo súvisí s veľkosťou pórov. Zmenšenie veľkosti pórov je účinným technickým opatrením na zlepšenie pevnosti tepelnoizolačných materiálov.
(4) Atmosféra a tepelnoizolačný materiál
Mnohé tepelné zariadenia sú obložené tepelne izolačnými materiálmi a bežne sa používajú aj rôzne ochranné atmosféry ako CO, CO2, H2, N2 atď. vodná para, Al2O3 je veľmi stabilný, takže vo vodíku by sa mali zvoliť izolačné materiály z oxidu hlinitého. Hlinitokremičitanové vlákna obsahujú 3 až 4 percentá Cr2O3, ktorý sa ľahko redukuje v atmosfére redukujúcej vodík, takže hlinitokremičitanové vlákna obsahujúce oxid chrómu by sa nemali používať v redukčnej atmosfére.
(5) Spôsob izolácie
Na tepelnom zariadení v prerušovanej prevádzke možno tepelnoizolačnú vrstvu (žiaruvzdorná vláknitá dyha) položiť priamo na horúci povrch obloženia pece, čím sa dosiahne najlepší efekt úspory energie. Lepšie ako tepelnoizolačný efekt vnútornej steny (horúci povrch).