KAKO KORISTITI TERMOIZOLACIJSKE VATTROJNE MATERIJALE SA NISKOM TOPLOTNOM PROVODLJIVOSTOM DA BISTE SMANJILI TOPLOTNI GUBICI TERMIČKE OPREME?

Obloga termičke opreme je izrađena od vatrostalnih materijala koji igraju ključnu ulogu u gubitku topline, a ključnu ulogu u tome imaju vatrostalni materijali. Na visokim temperaturama, vatrostalni materijali ne samo da moraju održavati stabilnost, već i zadržati toplinu što je manje moguće. Stoga vatrostalni materijali moraju imati svojstva toplinske izolacije. OK, manje skladištenja topline.
1. Toplotni gubitak termičke opreme
Termalna oprema je općenito veliki potrošač energije. Što je temperatura viša, to je veća potrošnja energije. Toplotna efikasnost je u većini slučajeva veoma niska, a stepen iskorišćenja toplotne energije manji je od 30 procenata. Gubitak topline termalne opreme općenito ima sljedeće stavke:
(1) Toplota koju rasipa svaki dio površine tijela termalne opreme može doseći 10 do 40 posto jedinične potrošnje energije proizvoda;
(2) Gubici akumulacije toplote tela termičke opreme manje su važni za termičku opremu koja radi neprekidno, a gubitak toplote u toplotnoj opremi koja radi povremeno dostiže 5 do 25 procenata;
(3) Gubitak topline vodenog hlađenja, kao što je cijev za hlađenje vode na šini neprekidne čelične peći za grijanje, nije omotan vatrostalnim materijalima, a gubitak topline je veći od 25 posto;
(4) Gubitak toplote usled lošeg zaptivanja spojeva, rupa i vrata peći, na primer, toplotni gubitak vrata elektrolučne peći je veći od 35 procenata;
(5) Gubitak toplote iz odvoda dima.
Gore navedeni gubici topline su svi vezani za vatrostalne materijale, a posebno (1)~(4) imaju veliku vezu s performansama toplinske izolacije vatrostalnih materijala. Osnovni način smanjenja toplinskih gubitaka na površini tijela peći je odabir odgovarajućih termoizolacijskih materijala kako bi se smanjila površinska temperatura tijela peći. Kada je temperatura peći konstantna, temperatura vanjske površine uglavnom ovisi o debljini stijenke peći i toplinskoj provodljivosti materijala zida peći. Povećanje debljine stijenke peći će dovesti do povećanja akumulacije topline tijela peći, što može povećati gubitak topline. Stoga je racionalna upotreba materijala za toplinsku izolaciju postala najbolji izbor.
Poslednjih godina, termoizolacioni materijali moje zemlje su se brzo razvili. Ne postoje samo oblikovani proizvodi od raznih materijala, različite zapreminske mase i različite toplotne provodljivosti, već i odgovarajući amorfni vatrostalni materijali, vatrostalna vlakna i proizvodi od raznih materijala, silicijum kalcijum ploče, nanoizolacione ploče itd. Ovi toplotnoizolacioni proizvodi imaju različite specifikacije izgleda, fizički i hemijski pokazatelji, različiti efekti toplotne izolacije i različite tržišne cene. Stoga se dizajn obloge treba izvesti u skladu s uvjetima korištenja termičke opreme. Prikupiti originalne podatke, uključujući temperaturne parametre (temperatura vruće površine termalne opreme, temperatura hladne površine), fizičke konstante (toplotna provodljivost termoizolacionih materijala, nasipna gustina, maksimalna radna temperatura), ekonomske parametre (cijene vatrostalnih materijala, cijene goriva), kalorijske karakteristike vrijednost, koeficijent iskorištenja itd.), zatim izračunajte učinak uštede energije, analizirajte i uporedite, odaberite odgovarajuće termoizolacijske materijale i formulirajte razuman plan.
2. Primjeri smanjenja gubitaka toplinske disipacije termičke opreme
(1) Toplotna izolacija lonca
Trenutno je prosječna potrošnja energije u industriji čelika moje zemlje 50 posto veća od one u Japanu, a 30 posto veća za velika preduzeća. Lopatica je važna termička oprema u industriji čelika. Da bi lonac bio topao, proračunom odvođenja toplote lonca i istraživanjem termoizolacionih materijala, utvrđeno je da unutrašnju oblogu lonca treba izgraditi od četvoroslojnih materijala, tj. unutrašnja površina čelične školjke treba biti premazana bojom za uštedu energije, a unutarnja površina treba biti 10 mm nanoizolacijska ploča, a zatim unutrašnja nano-mikronska izolacijska ploča visoke čvrstoće od 75 mm, a zatim prema unutra je radni sloj. Radni sloj šljake koristi ciglu od magnezija i ugljenika sa niskom toplotnom provodljivošću, a radni sloj rastopljenog bazena koristi nesagorenu ciglu kvaliteta korunda. Ova metoda se primenjuje na lonac za rafinaciju od 120t, tako da je temperatura ljuske livade na liniji šljake oko 225 stepeni, temperatura ljuske livade u rastopljenom bazenu je oko 200 stepeni, a omotača oko 170 stepeni. . Ova struktura za uštedu energije postigla je dobre rezultate: ①Nano-mikronski odljevci visoke čvrstoće i radni sloj niske toplinske provodljivosti mogu učinkovito zaštititi nano ploču, zadržati je na sigurnoj radnoj temperaturi dugo vremena i značajno poboljšati vijek trajanja termoizolacijski sloj i trajni sloj; ② Potpuno može smanjiti temperaturu obloge za više od 100 stepeni, poboljšati vijek trajanja obloge, smanjiti plin koji se koristi za pečenje lepinje, značajno usporiti temperaturu rastopljenog čelika, smanjiti temperaturu točenja, poboljšati metal prinos, poboljšanje produktivnosti rada i postizanje uštede energije, zaštite životne sredine i svrha smanjenja troškova.
(2) Kompozitna cigla niske toplotne provodljivosti za zonu prolaza talasa u rotacionoj peći za cement
Rotaciona peć za cement je termička oprema koja troši veliku količinu energije, posebno u prednjoj i zadnjoj prelaznoj zoni. Vatrostalna obloga nije zaštićena kožom peći i direktno je u kontaktu sa cementnim materijalom. Temperatura tijela peći je visoka, što povećava gubitak topline i potrošnju goriva i smanjuje tijelo peći. i vijek trajanja potpornog valjka, dok se vatrostalni materijal lako može oštetiti. Kako bi se smanjilo rasipanje topline i opasnosti po sigurnost, usvojena je troslojna struktura radnog sloja, termoizolacionog sloja i termoizolacionog sloja. Ako se za zidanje koriste tri vrste vatrostalnih opeka različite toplotne provodljivosti, često je podložan nesreću pada cigle sa unutrašnje obloge kada rotirajuća peć radi. Stoga se proučava višeslojna kompozitna opeka niske toplotne provodljivosti, odnosno cigla ima troslojnu strukturu: radni sloj (debljina silikonske mulitne opeke 0.140m), toplotna izolacija sloj (debljina lagane mulitne opeke 0.035m), vezna sučelja ova dva sloja usvaja metodu kombinacije sinusoidalne površine, a treći sloj je termoizolacijski sloj (ploča od keramičkih vlakana koja sadrži ZrO2, debljine 0,025m) . Koncentracija naprezanja višeslojne kompozitne opeke je manja, a sveobuhvatna toplotna provodljivost višeslojne kompozitne opeke je smanjena sa 2,74 na 1,50W/(m·K) originalne silicijum-molibdenske opeke, što smanjuje temperaturu omotač peći za 50~70 stepeni.
(3) Konvertor za proizvodnju čelika od 260t Anshan Iron and Steel usvaja nanoizolacionu ploču debljine 20 mm umjesto izolacijske ploče od polikristalnih vlakana debljine 40 mm kako bi se optimizirala struktura obloge peći,
Povećava se omjer kapaciteta peći, a povećava se proizvodnja čelika kako bi se temperatura ljuske peći snizila za više od 11 stupnjeva. U toku celog procesa rada konvertera nema fenomena usitnjavanja, kao ni pada opeke za oblaganje. U isto vrijeme, također smanjuje vrijeme topljenja i smanjuje potrošnju rastaljenog željeza. .
(4) Visoka toplotna provodljivost materijala za nabijanje od silicijum karbida za vodeno hlađeni gasifikator praha uglja
Vodeni zid gasifikatora sa prahom je obložen materijalom za nabijanje od silicijum karbida visoke toplotne provodljivosti. Na visokoj temperaturi, šljaka visi na oblogu materijala za nabijanje od silicijum karbida. Zbog visoke toplotne provodljivosti silicijum karbida, šljaka dodiruje unutrašnju oblogu koja se brzo kondenzuje, a kako temperatura opada, toplotna provodljivost opada (vidi tabelu 1). Unutar i izvan peći su vruća šljaka, čvrsta troska, vatrostalni materijal od silicijum karbida, vodeni zid, zaštitni sloj inertnog plina, amorfni vatrostalni materijal s visokim sadržajem glinice i vanjski zaštitni sloj. Ovo smanjuje gubitak topline u peći.
3. Pitanja na koja treba obratiti pažnju pri odabiru termoizolacionih materijala
U industriji visokih temperatura, postoji mnogo primjera korištenja termoizolacijskih materijala za uštedu energije i zaštitu okoliša. Toplotnoizolacijski materijal ima visoku poroznost (preko 40 posto ~85 posto), malu zapreminsku gustinu (manje od 1,5 g/cm3) i nisku toplotnu provodljivost (manje od 1,0 W/(m·K)). Međutim, kada birate ove termoizolacione materijale, obratite pažnju na sljedeća pitanja:
(1) Toplotna provodljivost termoizolacionog materijala (λ)
Toplotna provodljivost se naziva i toplotna provodljivost, a njen recipročni 1/λ je toplotni otpor. Što je manja toplotna provodljivost, to je bolji efekat toplotne izolacije. Poznato je da vazduh ima najmanju toplotnu provodljivost.
Toplotna provodljivost čvrstih materijala je mnogo veća od gasova, tako da pore čvrstih materijala mogu značajno smanjiti toplotnu provodljivost materijala, tako da izolacioni materijal mora biti visoke poroznosti. Što je veća poroznost, to je manja vrijednost λ.
Osim toga, veličina pora također ima određeni utjecaj na vrijednost λ. Na niskim temperaturama, toplotna provodljivost termoizolacionog materijala opada sa povećanjem veličine pora, a toplotna provodljivost iznad 800 stepeni, posebno iznad 1000 stepeni, brzo raste sa povećanjem veličine pora. Dakle, visoka temperatura uzima termoizolacijski materijal s malom veličinom pora, a niska temperatura uzima toplinski izolacijski materijal s velikom veličinom pora. Kada je poroznost jednaka, toplotna provodljivost mikrostrukture u kontinuiranoj fazi gasne faze je manja od one u kontinualnoj fazi čvrste faze, a pore u vlaknastom materijalu su neprekidne poput čvrste faze, pa je toplotna provodljivost vatrostalnih vlakana i proizvoda je malo. U čvrstoj fazi termoizolacionih materijala, toplotna otpornost materijala značajno varira zbog razlike u hemijskom mineralnom sastavu. Generalno, što je složenija kristalna struktura, to je niža toplotna provodljivost, a toplotna provodljivost stakla u čvrstoj fazi je niža od one u kristalnoj fazi. Kako temperatura raste, toplinska provodljivost staklene faze se povećava; temperatura kristalne faze se povećava, dok se toplotna provodljivost smanjuje. Ujedinjeno Kraljevstvo je razvilo ultra-fini SiO2 kompozitni termoizolacioni materijal sa zapreminskom gustinom od oko 0,24 g/cm3, a njegova toplotna provodljivost je niža od toplotne provodljivosti svih termoizolacionih materijala, čak niža od one u mirnom vazduhu.
(2) Toplotna otpornost toplotnoizolacionog materijala
Neki termoizolacioni materijali se koriste na nižim temperaturama. Na primjer, nano-izolacijske ploče se koriste u čeličnoj kutiji od 100t Angang Steel-a. Prekoračenje uporabne temperature će se deformirati pod pritiskom, što rezultira deformacijom obloge, što ne samo da pogoršava performanse toplinske izolacije, već donosi i sigurnosne opasnosti. Stoga se sugerira da toplinski izolacijski materijal uglavnom ovisi o deformaciji skupljanja na određenoj temperaturi, a ne o stupnju vatrostalnosti. Na međunarodnom planu, temperatura pri kojoj ponovno sakupljanje nije više od 2 posto općenito se koristi kao temperaturni raspon za korištenje termoizolacijskih materijala, a to je također jedna od razlika između termoizolacijskih materijala i čistih vatrostalnih materijala.
(3) Čvrstoća termoizolacionog materijala
Zbog visoke poroznosti i niske relativne čvrstoće, kao što je gore spomenuta nanoizolacijska ploča, učinak toplinske izolacije je dobar, poroznost je visoka, a čvrstoća niska. Da bi se osigurale transportne i građevinske potrebe, izolacijski materijal mora imati određenu čvrstoću. Posebno je kod nekih termoizolacionih proizvoda koji su u direktnom kontaktu sa plamenom veoma važno poboljšati čvrstoću. Kako se povećava nasipna gustina, povećava se i čvrstoća. Kada je zapreminska gustina ista, veza čvrste faze je jača od veze gasne faze, što je povezano sa veličinom pora. Smanjenje veličine pora je efikasna tehnička mjera za poboljšanje čvrstoće materijala za toplinsku izolaciju.
(4) Atmosferski i termoizolacioni materijal
Mnoga termička oprema je obložena termoizolacionim materijalima, a često se koriste i različite zaštitne atmosfere, kao što su CO, CO2, H2, N2, itd. Al2O3-SiO2 serije vatrostalnih materijala u vodiku, SiO2 se vraća u metalni silicijum i vodene pare, Al2O3 je vrlo stabilan, tako da u vodoniku treba odabrati izolacijske materijale od glinice. Aluminijum-silikatna vlakna sadrže 3 do 4 posto Cr2O3, koji se lako reducira u atmosferi reduciranja vodonika, tako da se aluminijska silikatna vlakna koja sadrže krom-oksid ne smiju koristiti u reduciranoj atmosferi.
(5) Metoda izolacije
Na termalnoj opremi u povremenom radu, termoizolacioni sloj (furnir od vatrostalnih vlakana) može se direktno položiti na vruću površinu obloge peći, čime se postiže najbolji efekat uštede energije. Bolji od efekta toplotne izolacije unutrašnjeg zida (vruće površine).