Ефективність застосування теплоізоляційних матеріалів

Ефективність застосування теплоізоляційних матеріалів.

Вогнетривкі і теплоізоляційні матеріали виконують головну задачу в промисловій теплоенергетиці: збереження тепла і підтримання температури на необхідному технологічному рівні.

Для практичного використання будь вогнетривкого матеріалу в якості теплоізолятора важливі 2 основні характеристики: температура тривалого застосування і акумулююча здатність. За допомогою теплоізоляційних матеріалів можна знизити масу футеровки печей в 9-12 разів, а кількість теплоти, отнимаемой кладкою (акумуляцію тепла кладки), в 10-11 разів. Товщина стінки з одного легковажного вироби замінює кладку завтовшки 3,5 виробів нормальних розмірів; втрати тепла на акумуляцію при цьому знижуються в 10 разів.

Застосування вогнетривких легковагих виробів дозволяє економити час на розігріві і охолодженні печей в 5 разів. Загальне скорочення витрати палива при застосуванні легковагих виробів у печах безперервної дії 10-15%, в печах періодичної дії 45%. Футерування печей такими виробами у 5-10 разів скорочує капітальні вкладення на будівництво печей (за даними США). Відомо, що 1 т шамотних легковагих вогнетривів марки ШЛ-1,3 теплоізолюючої здатності еквівалентна 3 т аналогічних за складом щільних вогнетривів. Зниження витрат паливно-енергетичних ресурсів на 1% обходиться в 2-3 рази дешевше, ніж видобуток еквівалентної кількості палива.

У процесі тривалої служби в умовах приблизно постійних температур теплопровідність вогнетривів підвищується на 10-15%, а в умовах змінних температур — знижується внаслідок утворення додаткових мікротріщин в структурі вогнетриву. Теплоізоляційні матеріали не тільки економлять енергетичні ресурси, але і в багатьох випадках сприяють інтенсифікації технологічних процесів, поліпшення екології, спрощення конструктивних рішень нових футеровок.

Особливо ефективним є застосування вогнетривких теплоізоляційних матеріалів для футеровки стін печей в області високих температур, так як воно дає можливість скоротити тривалість розігріву печей і зменшити товщину футеровки. Ефективність застосування теплоізоляційних вогнетривів зростає із зменшенням робочого простору теплового агрегату, з укороченням робочого циклу, з поліпшенням теплоізоляційних властивостей матеріалів. За даними багатьох дослідників, ККД промислових теплових агрегатів досить низький; ККД мартенівських печей становить 15-25%, вагранок 25-40%, нагрівальних печей для злитків 25-45%, кувальних печей 10-20%, відбивних і гартівних печей 10-20%, керамічних печей 20-40%.

Найважливішими статтями витрат тепла в промислових печах є втрати тепла з відхідними газами, на акумуляцію тепла футеровкою, на випромінювання тепла футеровкою. Втрати тепла на акумуляцію і випромінювання кладкою промислових печей коливаються від 50 до 90% залежно від конструкції печей. Ці втрати можуть бути скорочені двома основними способами: зменшенням об'єму кладки стін і дверей печі або зменшенням теплоємності або теплопровідності матеріалу стін. Оба способа тесно взаимосвязаны, так как при высоких температурах уменьшение объема футеровки может быть произведено лишь при наличии малотеплопроводного материала с низкой аккумулирующей способностью.

При снижении массы футеровки примерно на 11% потери тепла снижаются с 14800 до 5800 Вт/м2, т. е. на 61%. Наибольшее тепловое напряжение испытывают периклазоуглеродистые и переклазохромитовые огнеупоры.

Таким образом, теплоизоляция, кроме сокращения потерь тепла, устраняет термическое разрушение огнеупора, сохраняет кладку и тем самым увеличивает срок эксплуатации.

При частых остановках тепловых агрегатов футеровка разрушается вследствие колебания температур. В этом случае необходимо илиподдерживать температу в печи, сохраняя огнеупоры от разрушения, или отключать подачу топлива и охлаждать печь. При охлаждении футеровка неизбежно приходит в состояние, отличное от исходного, и может быть непригодна для повторного использования. В этом случае применяют термостойкие и теплоизоляционные материалы — волокнистые и высокоогнеупорные легковесные, обладающие наименьшей аккумулирующей способностью. Волокнисті матеріали застосовують як покриття раніше встановленого вогнетриву для поліпшення теплоізоляційних властивостей футеровки, або як повністю волокнисту футерування печей.