HVORDAN BRUGES TERMISK ISOLERING ILDSTÆRENDE MATERIALER MED LAV TERMISK KONDUKTIVITET FOR AT REDUCERE VARMETABET AF TERMISK UDSTYR?

Foringen af ​​termisk udstyr er konstrueret af ildfaste materialer, som spiller en nøglerolle i varmetabet, og ildfaste materialer spiller en nøglerolle i det. Ved høje temperaturer skal ildfaste materialer ikke kun bevare stabiliteten, men også holde varmen så lidt som muligt. Derfor skal ildfaste materialer have varmeisolerende egenskaber. OK, mindre varmelagring.
1. Varmetab af termisk udstyr
Termisk udstyr er generelt en stor energiforbruger. Jo højere temperatur, jo mere energiforbrug. Den termiske virkningsgrad er meget lav i de fleste tilfælde, og den termiske energiudnyttelsesgrad er mindre end 30 procent. Varmetabet af termisk udstyr har generelt følgende elementer:
(1) Den varme, der spredes af hver del af overfladen af ​​det termiske udstyrs legeme, kan nå op på 10 procent til 40 procent af produktets enhedsenergiforbrug;
(2) Varmelagringstabet af det termiske udstyrs legeme er mindre vigtigt for det termiske udstyr, der fungerer kontinuerligt, og varmelagringstabet for det termiske udstyr, der fungerer intermitterende, når 5 procent til 25 procent;
(3) Varmetabet af vandkøling, såsom vandkølingsrøret på affaldsskinnen i den kontinuerlige stålrullevarmeovn, er ikke pakket ind med ildfaste materialer, og varmetabet er mere end 25 procent;
(4) Varmetabet på grund af dårlig tætning af samlinger, huller og ovndøre, f.eks. er varmetabet af elektriske lysbueovnsdøre mere end 35 procent;
(5) Varmetab fra røgudstødning.
Ovenstående varmetab er alle relateret til ildfaste materialer, især (1)~(4) har en stor sammenhæng med ildfaste materialers termiske isoleringsevne. Den grundlæggende måde at reducere varmetabet på overfladen af ​​ovnlegemet er at vælge passende termiske isoleringsmaterialer for at reducere ovnlegemets overfladetemperatur. Når ovntemperaturen er konstant, afhænger den ydre overfladetemperatur hovedsageligt af tykkelsen af ​​ovnvæggen og den termiske ledningsevne af ovnvægsmaterialet. Forøgelse af tykkelsen af ​​ovnvæggen vil føre til en stigning i varmelagringen af ​​ovnlegemet, hvilket kan øge varmelagringstabet. Derfor er den rationelle brug af varmeisoleringsmaterialer blevet det bedste valg.
I de seneste år har mit lands varmeisoleringsmaterialer udviklet sig hurtigt. Der er ikke kun formede produkter af forskellige materialer, forskellige bulkdensiteter og forskellig varmeledningsevne, men også tilsvarende amorfe ildfaste materialer, ildfaste fibre og produkter af forskellige materialer, siliciumcalciumplader, nanoisoleringsplader osv. Disse termiske isoleringsprodukter har forskellige udseendespecifikationer, fysiske og kemiske indikatorer, forskellige varmeisoleringseffekter og forskellige markedspriser. Derfor bør foringsdesignet udføres i henhold til brugsbetingelserne for termisk udstyr. Indsaml originale data, herunder temperaturparametre (varm overfladetemperatur på termisk udstyr, kold overfladetemperatur), fysiske konstanter (termisk ledningsevne af termiske isoleringsmaterialer, bulkdensitet, maksimal driftstemperatur), økonomiske parametre (priser på ildfaste materialer, brændstofpriser), brændværdi værdi, udnyttelseskoefficient osv.), udregn derefter den energibesparende effekt, analyser og sammenlign, vælg passende varmeisoleringsmaterialer og lav en fornuftig plan.
2. Eksempler på reduktion af varmeafledningstab af termisk udstyr
(1) Termisk isolering af øsen
På nuværende tidspunkt er det gennemsnitlige energiforbrug i mit lands stålindustri 50 procent højere end Japans og 30 procent højere for store virksomheder. Øske er et vigtigt termisk udstyr i stålindustrien. For at holde støbeskeen varm, er det gennem beregningen af ​​øens varmeafledning og forskningen i de termiske isoleringsmaterialer fundet, at den indvendige beklædning af øsen skal bygges med fire-lags materialer, dvs. indvendig overflade af stålskallen skal være belagt med energibesparende maling, og den indvendige overflade skal være 10 mm nano-isoleringsplade, og så er Indad 75 mm højstyrke nano-mikron isolerende støbbar, og derefter indad er arbejdslaget. Arbejdslaget af slaggelinjen anvender magnesia-carbon mursten med lav termisk ledningsevne, og arbejdslaget af smeltet pool vedtager uforbrændte mursten af ​​korund-spinelkvalitet. Denne metode anvendes på 120 t raffineringsskålen, således at temperaturen på slevskallen ved slaggelinjen er omkring 225 grader, temperaturen på slevskallen ved den smeltede pool er omkring 200 grader, og beklædningsskallen er omkring 170 grader . Denne energibesparende struktur har opnået gode resultater: ①Højstyrke nano-mikron støbegods og lav termisk ledningsevne arbejdslag kan effektivt beskytte nanoboardet, holde det inden for en sikker arbejdstemperatur i lang tid og væsentligt forbedre levetiden af det termiske isoleringslag og det permanente lag; ②Fuldstændig Det kan reducere temperaturen på beklædningen med mere end 100 grader, forbedre beklædningens levetid, reducere den gas, der bruges til at bage bollen, sænke temperaturen på det smeltede stål betydeligt, reducere taptemperaturen, forbedre metallet udbytte, forbedre arbejdsproduktiviteten og opnå energibesparelser, miljøbeskyttelse og formålet med at reducere omkostningerne.
(2) Lav termisk ledningsevne komposit mursten til cement roterovn, der passerer bølgezone
Cementroterovn er et højenergiforbrugende termisk udstyr, især i de forreste og bageste overgangszoner. Den ildfaste foring er ikke beskyttet af ovnhud og kommer i direkte kontakt med cementmaterialet. Temperaturen i ovnlegemet er høj, hvilket øger varmetabet og brændstofforbruget og reducerer ovnlegemet. og støttevalsens levetid, samtidig med at det er let at beskadige det ildfaste materiale. For at reducere varmeafledning og sikkerhedsrisici er en trelagsstruktur af arbejdslag, termisk isoleringslag og termisk isoleringslag vedtaget. Hvis der anvendes tre slags ildfaste mursten med forskellig varmeledningsevne til murværk, er ulykken med faldende mursten fra inderbeklædningen ofte tilbøjelig til at opstå, når roterovnen kører. Derfor studeres flerlags kompositmursten med lav varmeledningsevne, det vil sige, at murstenen vedtager en trelagsstruktur: arbejdslag (tykkelse af siliciummullit mursten 0.140m), termisk isolering lag (let mullit murstentykkelse 0.035 m), bindingsgrænsefladen mellem disse to lag anvender kombinationsmetoden med sinusformet overflade, og det tredje lag er det termiske isoleringslag (keramisk fiberplade indeholdende ZrO2, tykkelse 0,025 m) . Spændingskoncentrationen af ​​flerlags komposit mursten er mindre, og den omfattende termiske ledningsevne af flerlags komposit mursten er reduceret fra 2,74 til 1,50 W/(m·K) af den oprindelige silica molybdæn mursten, hvilket reducerer temperaturen på ovnskallen med 50 ~ 70 grader.
(3) 260t stålfremstillingskonverteren fra Anshan Iron and Steel anvender 20 mm tyk nanoisoleringsplade i stedet for 40 mm tyk polykrystallinsk fiberisoleringsplade for at optimere ovnforingsstrukturen,
Ovnkapacitetsforholdet øges, og stålproduktionen øges for at sænke temperaturen på ovnskallen med mere end 11 grader. Der er intet pulveriseringsfænomen under hele konverterens driftproces, og der er ingen fald af foringssten. Samtidig reducerer det også smeltetiden og reducerer forbruget af smeltet jern. .
(4) Høj termisk ledningsevne siliciumcarbid stampemateriale til vandkølet pulveriseret kulforgasser
Vandvæggen i den pulveriserede kulforgasser er foret med siliciumcarbidstødmateriale med høj varmeledningsevne. Ved høj temperatur hænger slaggen på foringen af ​​siliciumcarbidstødmaterialet. På grund af siliciumcarbids høje termiske ledningsevne rører slaggen det indre. Foringen kondenserer hurtigt, og efterhånden som temperaturen falder, falder den termiske ledningsevne (se tabel 1). Inde i og uden for ovnen er varm slagge, fast slagge, ildfast siliciumcarbid, vandvæg, beskyttelseslag for inert gas, amorft ildfast materiale med højt aluminiumoxidindhold og ydre beskyttende lag. Dette reducerer varmetabet i ovnen.
3. Forhold, der kræver opmærksomhed, når du vælger varmeisoleringsmaterialer
I højtemperaturindustrien er der mange eksempler på brug af varmeisoleringsmaterialer for at spare energi og beskytte miljøet. Det termiske isoleringsmateriale har høj porøsitet (over 40 procent ~85 procent), lav bulkdensitet (mindre end 1,5 g/cm3) og lav varmeledningsevne (mindre end 1,0 W/(m·K)). Men når du vælger disse termiske isoleringsmaterialer, skal du være opmærksom på følgende spørgsmål:
(1) Termisk ledningsevne af termisk isoleringsmateriale (λ)
Termisk ledningsevne kaldes også termisk ledningsevne, og dens gensidige 1/λ er termisk modstand. Jo mindre varmeledningsevnen er, jo bedre er den termiske isoleringseffekt. Det er velkendt, at luft har den laveste varmeledningsevne.
Den termiske ledningsevne af faste materialer er meget større end for gasser, så porerne i faste materialer kan betydeligt reducere den termiske ledningsevne af materialer, så isoleringsmaterialet skal have høj porøsitet. Jo højere porøsitet, jo mindre er λ-værdien.
Derudover har porestørrelsen også en vis indflydelse på λ-værdien. Ved lav temperatur falder den termiske ledningsevne af det termiske isoleringsmateriale med stigningen i porestørrelsen, og den termiske ledningsevne over 800 grader, især over 1000 grader, stiger hurtigt med stigningen i porestørrelsen. Derfor tager den høje temperatur det termiske isoleringsmateriale med en lille porestørrelse, og den lave temperatur tager det termiske isoleringsmateriale med en stor porestørrelse. Når porøsiteten er den samme, er den termiske ledningsevne af mikrostrukturen i den gasfasekontinuerlige fase mindre end den for den fastfasede kontinuerte fase, og porerne i fibermaterialet er kontinuerlige ligesom den faste fase, så den termiske ledningsevne af de ildfaste fibre og produkter er lille. I den faste fase af termiske isoleringsmaterialer varierer materialets termiske modstandsevne meget på grund af forskellen i kemisk mineralsammensætning. Generelt gælder det, at jo mere kompleks krystalstrukturen er, jo lavere er den termiske ledningsevne, og den termiske ledningsevne af glasset i den faste fase er lavere end den for krystalfasen. Når temperaturen stiger, øges glasfasens varmeledningsevne; temperaturen af ​​den krystallinske fase stiger, mens den termiske ledningsevne falder. Det Forenede Kongerige har udviklet et ultrafint SiO2-komposit termisk isoleringsmateriale med en rumvægt på omkring 0,24 g/cm3, og dets varmeledningsevne er lavere end for alle varmeisoleringsmaterialer, endda lavere end den for stillestående luft.
(2) Varmebestandighed af varmeisolerende materiale
Nogle varmeisoleringsmaterialer bruges ved en lavere temperatur. For eksempel anvendes nano-isoleringsplader i 100t stålske af Angang Steel. Overskridelse af brugstemperaturen vil blive deformeret under tryk, hvilket resulterer i deformation af foringen, hvilket ikke kun forringer den termiske isoleringsevne, men også medfører sikkerhedsrisici. Derfor er det blevet foreslået, at det termiske isoleringsmateriale hovedsageligt afhænger af krympningsdeformationen ved en bestemt temperatur, ikke den ildfaste grad. Internationalt er den temperatur, hvor genbrændingssvindet ikke er mere end 2 procent, generelt brugt som temperaturområde for brugen af ​​varmeisoleringsmaterialer, og det er også en af ​​forskellene mellem varmeisoleringsmaterialer og rene ildfaste materialer.
(3) Styrke af varmeisoleringsmateriale
På grund af den høje porøsitet og lave relative styrke, såsom den ovennævnte nano-isoleringsplade, er den termiske isoleringseffekt god, porøsiteten er høj, og styrken er lav. For at sikre transport- og konstruktionsbehovet skal isoleringsmaterialet have en vis styrke. Især for nogle varmeisoleringsprodukter, der er i direkte kontakt med flammen, er det meget vigtigt at forbedre styrken. Efterhånden som bulkdensiteten øges, øges styrken. Når rumvægten er den samme, er fastfaseforbindelsen stærkere end gasfaseforbindelsen, hvilket er relateret til porestørrelsen. Reduktion af porestørrelsen er en effektiv teknisk foranstaltning til at forbedre styrken af ​​varmeisoleringsmaterialer.
(4) Atmosfære og termisk isoleringsmateriale
Mange termiske udstyr er foret med varmeisoleringsmaterialer, og forskellige beskyttende atmosfærer er også almindeligt anvendte, såsom CO, CO2, H2, N2 osv. Al2O3-SiO2-seriens ildfaste materialer i brint, SiO2 returneres til metalsilicium og vanddamp, Al2O3 er meget stabil, så i brint bør aluminiumoxidisoleringsmaterialer vælges. Aluminiumsilikatfibre indeholder 3 procent til 4 procent af Cr2O3, som let reduceres i en hydrogenreducerende atmosfære, så aluminiumsilikatfibre, der indeholder chromoxid, bør ikke bruges i en reducerende atmosfære.
(5) Isoleringsmetode
På det termiske udstyr i intermitterende drift kan det termiske isoleringslag (ildfast fiberfiner) lægges direkte på den varme overflade af ovnforingen, hvilket kan opnå den bedste energibesparende effekt. Bedre end den termiske isoleringseffekt af indervæggen (varm overflade).