KAIP NAUDOTI MAŽO ŠILUMO LAIDUMO ŠILUMO IZOLIACIJOS UGNAI ATKARIAS MEDŽIAGAS, KAD SUMAŽINĖS ŠILUMOS ĮRANGOS ŠILUMOS NUOSTOJIMAS?

Šiluminės įrangos pamušalas yra pagamintas iš ugniai atsparių medžiagų, kurios atlieka pagrindinį šilumos nuostolių vaidmenį, o ugniai atsparios medžiagos joje atlieka pagrindinį vaidmenį. Aukštoje temperatūroje ugniai atsparios medžiagos turi ne tik išlaikyti stabilumą, bet ir kuo mažiau išlaikyti šilumą. Todėl ugniai atsparios medžiagos turi turėti šilumą izoliuojančias savybes. Gerai, mažiau šilumos kaupimo.
1. Šiluminės įrangos šilumos nuostoliai
Šiluminė įranga paprastai sunaudoja daug energijos. Kuo aukštesnė temperatūra, tuo daugiau energijos suvartojama. Šiluminis efektyvumas daugeliu atvejų yra labai mažas, o šiluminės energijos panaudojimo lygis yra mažesnis nei 30 procentų. Šiluminės įrangos šilumos nuostolius paprastai sudaro šie elementai:
(1) šiluma, kurią išsklaido kiekviena šiluminės įrangos korpuso paviršiaus dalis, gali siekti 10–40 procentų gaminio vieneto energijos suvartojimo;
(2) Nepertraukiamai veikiančiai šiluminės įrangos korpuso šilumos kaupimo nuostoliai yra ne tokie svarbūs, o su pertraukomis veikiančio šiluminio įrenginio šilumos kaupimo nuostoliai siekia 5–25 procentus;
(3) Vandens aušinimo šilumos nuostoliai, tokie kaip ištisinės plieninės valcavimo šildymo krosnies bėgelio vandens aušinimo vamzdis, nėra apvynioti ugniai atspariomis medžiagomis, o šilumos nuostoliai yra didesni nei 25 procentai;
(4) Šilumos nuostoliai dėl prasto jungčių, skylių ir krosnies durelių sandarinimo, pavyzdžiui, elektros lanko krosnių durų šilumos nuostoliai yra daugiau nei 35 procentai;
(5) Šilumos nuostoliai dėl dūmų šalinimo.
Pirmiau minėti šilumos nuostoliai yra susiję su ugniai atspariomis medžiagomis, ypač (1) ~ (4) turi didelį ryšį su ugniai atsparių medžiagų šilumos izoliacijos savybėmis. Pagrindinis būdas sumažinti šilumos nuostolius krosnies korpuso paviršiuje – parinkti tinkamas termoizoliacines medžiagas, kurios sumažintų krosnies korpuso paviršiaus temperatūrą. Kai krosnies temperatūra yra pastovi, išorinio paviršiaus temperatūra daugiausia priklauso nuo krosnies sienelės storio ir krosnies sienelės medžiagos šilumos laidumo. Padidinus krosnies sienelės storį, padidės krosnies korpuso šilumos kaupimas, o tai gali padidinti šilumos kaupimo nuostolius. Todėl racionalus termoizoliacinių medžiagų naudojimas tapo geriausiu pasirinkimu.
Pastaraisiais metais mano šalies termoizoliacinės medžiagos sparčiai vystėsi. Yra ne tik įvairių medžiagų, skirtingo tūrinio tankio ir skirtingo šilumos laidumo forminiai gaminiai, bet ir atitinkamos amorfinės ugniai atsparios medžiagos, ugniai atsparūs pluoštai ir įvairių medžiagų gaminiai, silicio kalcio plokštės, nanoizoliacinės plokštės ir kt. Šie termoizoliaciniai gaminiai turi skirtingos išvaizdos specifikacijos, fiziniai ir cheminiai rodikliai, skirtingi šilumos izoliacijos efektai ir skirtingos rinkos kainos. Todėl pamušalo projektavimas turėtų būti atliekamas atsižvelgiant į šiluminės įrangos naudojimo sąlygas. Surinkite pirminius duomenis, įskaitant temperatūros parametrus (šilumos įrenginių karšto paviršiaus temperatūrą, šalto paviršiaus temperatūrą), fizines konstantas (šilumą izoliuojančių medžiagų šilumos laidumą, tūrinį tankį, maksimalią darbinę temperatūrą), ekonominius parametrus (ugniai atsparių medžiagų kainas, kuro kainas), kaloringumą. vertė, panaudojimo koeficientas ir kt.), tada apskaičiuokite energijos taupymo efektą, analizuokite ir palyginkite, parinkite tinkamas termoizoliacines medžiagas ir suformuluokite pagrįstą planą.
2. Šiluminės įrangos šilumos išsklaidymo nuostolių mažinimo pavyzdžiai
(1) Kaušo šiluminė izoliacija
Šiuo metu mano šalies plieno pramonės vidutinis energijos suvartojimas yra 50 procentų didesnis nei Japonijos ir 30 procentų didesnis didelėse įmonėse. Kaušas yra svarbi šiluminė įranga plieno pramonėje. Kad kaušas išliktų šiltas, apskaičiavus kaušelio šilumos išsklaidymą ir tiriant termoizoliacines medžiagas, nustatyta, kad vidinis kaušelio pamušalas turi būti pagamintas iš keturių sluoksnių medžiagų, t. vidinis plieninio apvalkalo paviršius turi būti padengtas energiją taupančiais dažais, o vidinis paviršius turi būti 10 mm nanoizoliacinės plokštės, o į vidų yra 75 mm didelio stiprumo nano-mikronų izoliacija, o tada į vidų yra darbinis sluoksnis. Darbiniame šlako linijos sluoksnyje naudojamos mažo šilumos laidumo magnezijos-anglies plytos, o išlydyto baseino darbiniame sluoksnyje – korundo špinelio kokybės nesudegintos plytos. Šis metodas taikomas 120 t rafinavimo kaušui, kad kaušelio korpuso temperatūra ties šlako linija būtų apie 225 laipsniai, kaušelio korpuso temperatūra išlydytame baseine būtų apie 200 laipsnių, o apvalkalo apvalkalo temperatūra būtų apie 170 laipsnių. . Ši energiją taupanti struktūra pasiekė gerų rezultatų: ① Didelio stiprumo nano mikronų liejiniai ir mažo šilumos laidumo darbinis sluoksnis gali veiksmingai apsaugoti nano plokštę, ilgą laiką išlaikyti saugią darbinę temperatūrą ir žymiai pagerinti jos tarnavimo laiką. šilumos izoliacijos sluoksnis ir nuolatinis sluoksnis; ② Visiškai Jis gali sumažinti apvalkalo temperatūrą daugiau nei 100 laipsnių, pagerinti dangos tarnavimo laiką, sumažinti bandelių kepimui naudojamų dujų kiekį, žymiai sulėtinti išlydyto plieno temperatūrą, sumažinti sriegimo temperatūrą, pagerinti metalą. derlių, pagerinti darbo našumą ir pasiekti energijos taupymo, aplinkos apsaugos ir sąnaudų mažinimo tikslą.
(2) Mažo šilumos laidumo kompozitinė plyta, skirta cemento rotacinėms krosnims, praeinančioms bangų zoną
Cemento rotacinė krosnis yra daug energijos sunaudojanti šiluminė įranga, ypač priekinėje ir galinėje pereinamosiose zonose. Ugniai atsparus pamušalas nėra apsaugotas krosnies oda ir tiesiogiai liečiasi su cemento medžiaga. Krosnies korpuso temperatūra yra aukšta, todėl padidėja šilumos nuostoliai ir kuro sąnaudos bei sumažėja krosnies korpusas. ir atraminio volelio tarnavimo laikas, tuo pačiu palengvinant ugniai atsparią medžiagą sugadinti. Siekiant sumažinti šilumos išsklaidymo ir saugos pavojų, taikoma trisluoksnė darbinio sluoksnio, termoizoliacinio sluoksnio ir termoizoliacinio sluoksnio struktūra. Jei mūrui naudojamos trijų rūšių ugniai atsparios plytos, turinčios skirtingą šilumos laidumą, veikiant rotacinei krosniai dažnai gali įvykti nelaimingas atsitikimas, kai plytos nukrenta nuo vidinio pamušalo. Todėl tiriama mažo šilumos laidumo daugiasluoksnė kompozitinė plyta, tai yra, plyta turi trijų sluoksnių struktūrą: darbinis sluoksnis (silicio mullito plytos storis 0,140m), šilumos izoliacija. sluoksnis (šviesios mullito plytos storis 0,035 m), šių dviejų sluoksnių sujungimo sąsaja taikomas sinusoidinio paviršiaus derinimo metodas, o trečiasis sluoksnis yra termoizoliacinis sluoksnis (keraminė plaušo plokštė, kurioje yra ZrO2, storis 0,025 m) . Daugiasluoksnės kompozitinės plytos įtempių koncentracija yra mažesnė, o visapusis daugiasluoksnės kompozitinės plytos šilumos laidumas sumažinamas nuo 2,74 iki 1,50 W/(m·K) originalios silicio dioksido molibdeno plytos, o tai sumažina krosnies apvalkalas 50–70 laipsnių.
(3) 260 t plieno gamybos keitiklis iš Anshan Iron and Steel naudoja 20 mm storio nanoizoliacinę plokštę, o ne 40 mm storio polikristalinio pluošto izoliacinę plokštę, kad optimizuotų krosnies pamušalo struktūrą.
Krosnies talpos santykis padidinamas, o plieno išeiga padidinama, kad krosnies korpuso temperatūra būtų sumažinta daugiau nei 11 laipsnių. Viso keitiklio veikimo metu nėra pulverizavimo reiškinio, nekrenta pamušalo plytos. Kartu tai taip pat sumažina lydymosi laiką ir sumažina išlydytos geležies suvartojimą. .
(4) Didelio šilumos laidumo silicio karbido kalimo medžiaga vandeniu aušinamam susmulkintos anglies dujintuvui
Susmulkintos anglies dujofikatoriaus vandens sienelė yra išklota silicio karbido, turinčia aukštą šilumos laidumą, balinimo medžiaga. Esant aukštai temperatūrai, šlakas kabo ant silicio karbido kalimo medžiagos pamušalo. Dėl didelio silicio karbido šilumos laidumo šlakas liečia vidinę Pamušalas greitai kondensuojasi, o mažėjant temperatūrai mažėja šilumos laidumas (žr. 1 lentelę). Krosnies viduje ir išorėje yra karštas šlakas, kietas šlakas, ugniai atsparus silicio karbidas, vandens sienelė, inertinių dujų apsauginis sluoksnis, didelio aliuminio oksido amorfinė ugniai atspari medžiaga ir išorinis apsauginis sluoksnis. Tai sumažina šilumos nuostolius krosnyje.
3. Klausimai, į kuriuos reikia atkreipti dėmesį renkantis termoizoliacines medžiagas
Aukštos temperatūros pramonėje yra daug pavyzdžių, kaip naudoti termoizoliacines medžiagas siekiant taupyti energiją ir apsaugoti aplinką. Šilumos izoliacinė medžiaga turi didelį poringumą (daugiau nei 40 proc. ~85 proc.), mažą tūrinį tankį (mažiau nei 1,5 g/cm3) ir mažą šilumos laidumą (mažiau nei 1,0 W/(m·K)). Tačiau rinkdamiesi šias termoizoliacines medžiagas atkreipkite dėmesį į šiuos dalykus:
(1) Šilumos izoliacinės medžiagos šilumos laidumas (λ)
Šilumos laidumas dar vadinamas šilumos laidumu, o jo abipusis 1/λ yra šiluminė varža. Kuo mažesnis šilumos laidumas, tuo geresnis šilumos izoliacijos efektas. Gerai žinoma, kad oras turi mažiausią šilumos laidumą.
Kietųjų medžiagų šilumos laidumas yra daug didesnis nei dujų, todėl kietųjų medžiagų poros gali žymiai sumažinti medžiagų šilumos laidumą, todėl šiltinimo medžiaga turi būti didelio poringumo. Kuo didesnis poringumas, tuo mažesnė λ reikšmė.
Be to, porų dydis taip pat turi tam tikrą įtaką λ vertei. Esant žemai temperatūrai, termoizoliacinės medžiagos šilumos laidumas mažėja didėjant porų dydžiui, o šilumos laidumas virš 800 laipsnių, ypač virš 1000 laipsnių, sparčiai didėja didėjant porų dydžiui. Todėl aukšta temperatūra paima mažo porų dydžio šilumos izoliacinę medžiagą, o žema temperatūra – didelio porų dydžio šilumos izoliacinę medžiagą. Kai poringumas yra vienodas, mikrostruktūros šilumos laidumas dujų fazės nepertraukiamoje fazėje yra mažesnis nei kietosios fazės ištisinės fazės, o pluošto medžiagos poros yra ištisinės kaip ir kietosios fazės, todėl šilumos laidumas ugniai atsparių pluoštų ir gaminių yra nedidelis. Termoizoliacinių medžiagų kietojoje fazėje medžiagos šiluminė varža labai skiriasi dėl cheminės mineralinės sudėties skirtumo. Paprastai kuo sudėtingesnė kristalų struktūra, tuo mažesnis šilumos laidumas, o kietosios fazės stiklo šilumos laidumas yra mažesnis nei kristalinės fazės. Kylant temperatūrai didėja stiklo fazės šilumos laidumas; kristalinės fazės temperatūra pakyla, o šilumos laidumas mažėja. Jungtinė Karalystė sukūrė itin smulkią SiO2 kompozitinę termoizoliacinę medžiagą, kurios tūrinis tankis yra apie 0,24g/cm3, o jos šilumos laidumas yra mažesnis nei visų termoizoliacinių medžiagų, netgi mažesnis nei ramaus oro.
(2) Šilumą izoliuojančios medžiagos atsparumas karščiui
Kai kurios termoizoliacinės medžiagos naudojamos žemesnėje temperatūroje. Pavyzdžiui, nanoizoliacinės plokštės naudojamos 100 tonų plieno kaušelyje iš Angang Steel. Viršijus naudojimo temperatūrą, slėgis deformuojasi, dėl to pamušalas deformuojasi, o tai ne tik pablogina šilumos izoliacijos savybes, bet ir kelia pavojų saugai. Todėl buvo pasiūlyta, kad termoizoliacinė medžiaga daugiausia priklauso nuo susitraukimo deformacijos tam tikroje temperatūroje, o ne nuo ugniai atsparumo laipsnio. Tarptautiniu mastu kaip termoizoliacinių medžiagų temperatūrų diapazonas paprastai naudojama temperatūra, kuriai esant pakartotinio susitraukimo susitraukimas yra ne didesnis kaip 2 proc., ir tai yra vienas iš šilumos izoliacinių medžiagų ir grynų ugniai atsparių medžiagų skirtumų.
(3) Termoizoliacinės medžiagos stiprumas
Dėl didelio poringumo ir mažo santykinio stiprumo, pavyzdžiui, aukščiau minėtos nanoizoliacinės plokštės, šilumos izoliacijos efektas yra geras, poringumas yra didelis, o stiprumas yra mažas. Siekiant užtikrinti transportavimo ir statybos poreikius, izoliacinė medžiaga turi turėti tam tikrą stiprumą. Ypač kai kuriems termoizoliaciniams gaminiams, kurie tiesiogiai liečiasi su liepsna, labai svarbu pagerinti stiprumą. Didėjant tūriniam tankiui, stiprumas didėja. Kai tūrinis tankis yra vienodas, kietosios fazės jungtis yra stipresnė nei dujų fazės jungtis, kuri yra susijusi su porų dydžiu. Porų dydžio sumažinimas yra efektyvi techninė priemonė termoizoliacinių medžiagų stiprumui pagerinti.
(4) Atmosferos ir šilumos izoliacinė medžiaga
Daugelis šiluminės įrangos yra išklotos šilumą izoliuojančiomis medžiagomis, taip pat dažnai naudojamos įvairios apsauginės atmosferos, pvz., CO, CO2, H2, N2 ir kt. Al2O3-SiO2 serijos ugniai atsparios vandenilyje, SiO2 grąžinamas į metalinį silicį ir vandens garai, Al2O3 yra labai stabilūs, todėl vandenilyje reikėtų rinktis aliuminio oksido izoliacines medžiagas. Aliuminio silikato pluoštuose yra nuo 3 iki 4 procentų Cr2O3, kuris lengvai redukuojamas vandenilį redukuojančioje atmosferoje, todėl aliuminio silikato pluoštai, kuriuose yra chromo oksido, neturėtų būti naudojami redukuojančioje atmosferoje.
(5) Izoliacijos metodas
Su pertrūkiais veikiančioje šiluminėje įrangoje termoizoliacinis sluoksnis (ugniai atsparus pluošto lukštas) gali būti tiesiogiai klojamas ant karšto krosnies pamušalo paviršiaus, todėl galima pasiekti geriausią energijos taupymo efektą. Geriau nei vidinės sienos (karšto paviršiaus) šilumos izoliacijos efektas.