Теплоизоляция печей
Безбородов К.Б., ЗАО «НПП «Машпром»
Концепция проектирования термического оборудования должна предусматривать разработку надёжного и экономически эффективного оборудования. Эффективность оборудования определяется уровнем издержек на эксплуатацию оборудования при условии достижения необходимого качества продукции. Затраты на термообработку складываются из множества факторов: потери тепла через боковые стенки печи, эффект аккумуляции тепла футеровкой, затраты на периодический ремонт и т.д.
При проектировании промышленных печей компания «Машпром» ставит своей целью достичь итогового снижения себестоимости термообработки и затрат на ремонт печей, несмотря на то, что цена печей при этом несколько вырастет. По нашему опыту, применение более дорогих (эффективных) материалов в оборудовании способствует общему снижению себестоимости продукции и приводит к повышению конкурентоспособности всего производства
Что касается футеровки печей, то во многих промышленно развитых странах кирпичная огнеупорная кладка применяется только в тех местах, где её применение незаменимо, например, в местах контакта футеровки с жидким с металлом. В таких случаях за огнеупорной кладкой следуют пористые и волокнистые огнеупорные материалы.
Безусловным преимуществом волокнистых и пористых футеровочных материалов являются: низкая теплопроводность (в 3–5 раз ниже некоторых марок шамотных огнеупоров), термическая стойкость, высокая пористость в сочетании с низкой плотностью и малой теплоемкостью.
Все производители печей периодически сталкивались с проблемой доставки футерованных кирпичами печей. Во время транспортировки (тряски) кирпичная кладка давала трещины и сколы огнеупоров, особенно на больших конструкциях.
Ориентируясь на передовые печестроительные предприятия, компания «Машпром» с 2007 года начала применять волокнистые теплоизоляционные материалы
. На данный момент в печах применяется преимущественно волокнистая теплоизоляция на боковых стенках, а под печей выполняется комбинированием прочных огнеупоров и прессованных волокнистых матов. Некоторые фасонные теплоизоляционные блоки специальных форм или бетонные огнеупорные изделия изготавливаются на собственном производстве. Большинство же материалов для футеровки печей закупается нами у специализированных производителей.Для крепления футеровки к боковым стенкам печи, сводам и печным заслонкам применяются специальная крёпежная арматура, клеи на различные температуры.
В процессе проектирования в целях обеспечения продолжительной работы футеровки печи и минимизации теплопотерь определяется оптимальный материал, его плотность сжатия, количество слоёв, крепёж с глубиной его залегания, прорабатывается схема монтажа теплозащиты, определяющая порядок ведения футеровки.
Опыт изготовления, монтажа и эксплуатации печей в различных отраслях промышленности показывает, что применение футеровок из волокнистых материалов позволяет сократить трудовые затраты на монтаж в 2–3 раза; уменьшить материалоёмкость конструкций печей, т.е. сократить расход огнеупоров в 5–6 раз и массу металлокаркасов на 15–20 %; сократить расход топлива и электроэнергии в печах периодического действия на 25–30 %, в печах непрерывного действия на 3–5 %; повысить производительность тепловых агрегатов периодического действия на 15–20 % благодаря более быстрому разогреву и охлаждению.
www.mashprom.ru
Тепловое ограждение нагревательных и термических печей :: Книги по металлургии
Теплоизоляция рабочей камеры печи
Теплоизоляция образует наружные слои в тепловом ограждении печей. Обычно огнеупорность (или температура плавления) теплоизоляционных материалов ниже 1580 °С, но при этом они имеют малую теплопроводность, высокую пористость, механическую и химическую стойкость.
По ГОСТ 16381-77 теплоизоляционные материалы классифицируют по следующим основным признакам:
По форме и внешнему виду выделяют изделия штучные (плиты, кирпичи, полуцилиндры и блоки), рулонные, рыхлые и сыпучие материалы.
По плотности теплоизоляционные материалы делятся на: особо низкой плотности (до 75 кг/м3), низкой плотности (до 175 кг/м3), средней плотности (до 350 кг/м ) и плотные.
По структуре различают волокнистые, ячеистые и зернистые материалы.
По жесткости материалы делят на: мягкие (относительная деформация более 30 % при нагрузке 2 кПа), полужесткие (от 6 до 30 %), жесткие (до 6 %), повышенной жесткости (не более 10 % при нагрузке 40 кПа) и твердые (не более 10 % при нагрузке 100 кПа).
По теплопроводности при 25 °С различают три класса материалов: низкая теплопроводность (до 0,06 Вт/мК), средняя теплопроводность (до 0,115 Вт/мК) и повышенная теплопроводность (до 0,175 Вт/мК).
В качестве теплоизоляции в нагревательных и термических печах применяют легковесные огнеупорные изделия, волокнистые теплоизоляционные материалы и зернистые засыпки.
Легковесные огнеупорные изделия применяются в ограждениях только в тех местах, где они не подвергаются механическим воздействиям (удару, истиранию), а также не соприкасаются с жидкими шлаками. В большинстве случаев они используются в качестве высокотемпературной изоляции.
Легковесные огнеупорные изделия с массой менее 1 г/см3 относятся к группе ультралегковесных. Ультралегковесные материалы применяются при температурах не более 1250 °С, а при объемной массе примерно 0,4 г/см3 не более 1150 °С. Легковесные огнеупоры изготавливаются из шамотных и каолиновых порошков, которые смешиваются с выгорающими добавками или пенообразующими веществами. При изготовлении обычные легковесные огнеупорные изделия перед обжигом формуются в заготовки, а после обжига из них выпиливаются и шлифуются для получения необходимых размеров изделия.
Теплофизические свойства легковесных огнеупорных материалов и изделий приведены в таблице прил. 2.
Волокнистые теплоизоляционные материалы обладают малой теплопроводностью вследствие их высокой пористости. Они должны обладать стабильными в условиях эксплуатации физико-механическими и теплотехническими свойствами, не выделять пыли и токсичных веществ в количествах, превышающих предел допустимой концентрации; иметь кажущуюся плотность не более 600 кг/м3.
Примером нового футеровочного и теплозащитного материала является высокоглиноземистый алюмосиликатный (муллитокремнеземистый) легковесный волокнистый материал нового поколения «ТИЗОЛИТ». Этот материал обладает высокими огнеупорными и теплоизоляционными характеристиками, выдерживает термические воздействия до 1450 °С без разрушений, имеет теплопроводность от 0,22 до 0,18 Вт/м К (при средней температуре образца 1000 ° С), плотность от 250 до 380 кг/м
Теплофизические свойства волокнистых и зернистых теплоизоляционных материалов приведены в таблице прил. 3.
Теплозащита загрузочных окон и устройства подвод энергии
Загрузочные окна, через которые происходит размещение садки в рабочую камеру печи и выгрузка нагретых изделий (см. рис. 1), снабжают заслонками с защитной рамой из стали или литого чугуна, огнеупорной футеровкой, теплоизоляционным слоем, а также средствами герметизации и механизированного перемещения.
Материалы огнеупорной футеровки и теплоизоляции в заслонках загрузочных окон используют такие же, как и для рабочей камеры печи (см. разд. 1.2 и 13). Из-за частых открываний и ударов в нагревательных печах футеровка заслонок загрузочных окон разрушается через 20-30 дней. Для повышения срока работы используют сварные стальные водоохлаждаемые заслонки, футерованные огнеупорным слоем и теплоизоляцией, но при этом потери теплоты через загрузочные окна увеличиваются в несколько раз.
Устройства для подвода энергии в виде газовых горелок для пламенных печей или электрических вводов для электропечей не только отделяют от рабочей камеры теплоизоляцией, но и охлаждают потоком воздуха, поступающим в газовые горелки, или от механической вентиляции.
Загрузочные окна и устройства для подвода энергии являются существенными источниками потерь теплоты в печи и их рекомендуют оценивать, увеличивая общие потери теплоты через тепловое ограждение на 10% [4].
markmet.ru
Материалы для кладки мартеновских печей: Теплоизоляционные материалы
Теплоизоляционные материалы применяются для тепловой изоляции различных элементов мартеновских печей.
Выпускаются следующие марки теплоизоляционных материалов: 25, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 550, 600, 700, 800, 900 и 1000. Число, обозначающее марку, является показателем объемного веса материала (в кг/м3 в сухом состоянии).
Диатомовый кирпич (по ГОСТ 2694—52) изготовляется из смеси диатома или трепела с выгорающими добавками (обычно опилками). В зависимости от объемного веса выпускается кирпич трех марок: 500, 600 и 700. По размерам диатомовый кирпич бывает трех видов: К-1 (250×123 x 65 мм), К-2 (230Х X113X65 мм) и К-3 (250x113x40 мм). Допускаются отклонения от размеров по длине ±5, ширине ±3 и толщине ±2 мм. Предел прочности при сжатии должен быть не менее: для марки 500 — 6 кг/см2, для марки 600 — 8 кг/см2 и для марки 700—10 кг/см2. Кирпич должен иметь однородное пористое строение без пустот и включений.
Картон асбестовый (по ГОСТ 2850—58) является огнестойким листовым материалом, изготовленным из хризотилового асбеста. Картон применяется в качестве теплоизолирующего материала для ванн мартеновских печей.
В зависимости от состава асбестовый картон выпускается двух марок: А — без наполнителя и связующего и АС — с минеральным наполнителем и связующим.
В зависимости от внешнего вида и физико-механических свойств асбестовый картон выпускается 1 и II сортов.
Картон изготовляется длиной и шириной от 900 до 1000 мм при толщине от 2 до 12 мм с допускаемыми отклонениями: по длине и ширине ± 10 мм, по толщине ±0,3 мм.
Нити и шнуры асбестовые (по ГОСТ 1779—55). Шнуры изготовляются трех типов: асбестовые, асбомагнезиальные, асбопухшнур.
Размеры асбестовых нитей и шнуров приведены в табл. 9.
Нити асбестовые скручиваются из нескольких волокон (пряжи).
Шнуры асбестовые диаметром до 6 мм изготовляются из нескольких сложенных вместе асбестовых нитей или пряжи. Шнуры диаметром больше 6 мм изготовляются из нескольких асбестовых нитей или пряжи, сложенных вместе в сердечник и обвитых снаружи асбестовой нитью или пряжей.
Асбестовые нити и шнур применяются для теплоизоляционных работ при температурах до +400°. Асбестовый шнур применяется для забивки температурных зазоров.
metallurgy.zp.ua
Виды теплоизоляционных материалов применяемых при кладке печей
Для .сооружения печей, каминов, дымовых и вентиляционных каналов применяют тепло – и гидроизоляционные материалы, асбестоцементные и керамические напорные трубы, изразцы, печную проволоку и другие вспомогательные материалы.
Тепло – и гидроизоляционные материалы. Асбест — не горючий теплоизоляционный материал, применяемый для защиты деревянных конструкций здания от воздействия высоких температур. Он способен выдерживать длительный нагрев до температуры 450…500 °С без значительной потери прочности. Асбест обладает малой теплопроводностью, поэтому широко применяется в печном деле при устройстве противопожарных разделок, изоляции горючих стен и перекрытий, а также для изготовления негорючих прокладок. Его выпускают в виде листов (листовой асбест), картона, ткани и шнура.
В качестве теплоизоляционных материалов при кладке печей также применяют листы асбофанеры и строительный войлок.
Строительный войлок перед укладкой вымачивают в глиняном растворе, в результате чего он становится негорючим, служит для изоляции стен, балок и перегородок, расположенных вблизи разогревающихся частей отопительных агрегатов, дымовых труб и противопожарных разделок. Войлок обычно не горит, а тлеет, издавая при этом резкий запах.
Толь и рубероид в основном применяют для гидроизоляции фундаментов под печи и камины. Толь укладывают на дегтевых, а рубероид — на битумных мастиках.
Трубы. Асбестоцементные трубы используют в качестве внутренней облицовки дымовых и вентиляционных каналов во внутренних или наружных капитальных стенах зданий, а также для устройства приставных дымовых труб и возведения дымовых труб выше чердачного перекрытия.
Асбестоцементные трубы не ржавеют под влиянием атмосферных осадков, поэтому они не нуждаются в окраске в течение всего срока службы. Весьма низкое водопоглощение асбестоцемента делает его ‘ стойким к воздействию отрицательных температур. При наличии устройств, предупреждающих проникновение воды в трубы (утеплений и зонтов), безопасная эксплуатация их исчисляется десятилетиями.
В печном деле применяют асбестоцементные трубы диаметром 100…300 мм, толщиной стенок 12…20 мм и длиной до 4 м. Для возведения дымовых и вентиляционных каналов используют в основном трубы диаметром 100 и 141 мм. Асбестоцементные дымовые трубы обладают существенными преимуществами перед кирпичными. Они довольно прочны, легки, не имеют швов, просты в сооружении. Годовая стоимость их обслуживания значительно ниже стоимости обслуживания дымовых труб, возведенных из Обыкновенного красного кирпича. Основными недостатками асбестоцементных труб являются низкая сопротивляемость ударам и необходимость утепления.
1. Разновидность печных изразцов.
Гончарные, или керамические, трубы применяют для тех же целей, что и асбестоцементные. Их изготовляют из лучших сортов глины с последующим обжигом и глазуровкой изнутри. Диаметр керамических труб 170…220 мм, длина 350…700 мм. Соединяют их раструбами.
Изразцы. Печные изразцы, или кафель,— это материалы для облицовывания наружных поверхностей печных устройств (рис. 1). Их разделяют на прямые (стенные) и угловые. Прямые изразцы используют для стен печи или камина, а угловые — для углов.
Размеры изразцов, мм: прямых —220X220X50 и 200X200X45, угловых —220X220X110X50 и 200X200X100X45, прямоугольных («рустик») прямых — 205Х 130X45, угловых — 205Х130Х 1X107X45.
В зависимости от формы изразец называют закладным (цокольным), уступом, гладким (лицевым), полочным, выступающим, карнизным, венцовым или лиштвой.
Лицевую сторону изразца покрывают глазурью. Изразцы без глазури называют терракотовыми.
Нелицевая сторона образует коробку (румпу), которую перед установкой изразца тщательно заполняют межигоркой, кирпичным щебнем и раствором.
Другие вспомогательные материалы. В печном деле также используют проволоку, металлическую сетку, мешковину и т. д.
Печная проволока толщиной 2…3 см служит для крепления печных приборов и румп печных изразцов. Перед применением стальную проволоку обжигают, что придает ей необходимую мягкость.
Металлическая сетка, применяемая для обтяжки наружной поверхности печи перед оштукатуриванием, должна иметь ячейки размерами не более 10X10 мм. Применение сетки способствует не только удерживанию раствора на стенках печи, но и предохраняет оштукатуренную поверхность от растрескивания при перегреве печи.
Мешковину применяют для тех же целей, что и металлическую сетку. Ткань ее должна быть тонкой и неплотной. Мешковину накладывают на наружную поверхность печи перед оштукатуриванием.
pandia.ru
Тепловая изоляция – печь – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Тепловая изоляция – печь
Cтраница 1
Тепловая изоляция печи выполнена в виде системы тонкостенных цилиндрических и дисковых экранов, изготовленных из особо чистого графита марки ГМЗ-ОСЧ. С целью нахождения оптимальных температурных градиентов внутри тигля был разработан метод, позволяющий управлять тепловым полем в рабочей зоне печи. [1]
Тепловая изоляция печи позволяет экономить топливо, но мало влияет на теплоотдачу печи. В то же время теплоотдача в сильной степени зависит от величины отношения поверхности факела к поверхности материала. При увеличении размеров факела возрастает количество передаваемого материалу тепла вначале быстро ( до d: B 0 5, где В – ширина рабочего пространства, d – диаметр факела), затем медленно. Увеличение степени черноты нагреваемого материала и снижение его температуры позволяют значительно увеличить количество тепла, передаваемого материалу. [2]
Тепловая изоляция печи выполнена в виде системы тонкостенных цилиндрических и дисковых экранов, изготовленных из особо чистого графита марки ГМЗ-ОСЧ. С целью нахождения оптимальных температурных градиентов внутри тигля был разработан метод, позволяющий управлять тепловым полем в рабочей зоне печи. [3]
Нужно также обеспечить надежную тепловую изоляцию печи, чтобы можно было считать, что тепло 0 239 Ul & t действительно затрачено на плавление вещества. [4]
Нужно также обеспечить надежную тепловую изоляцию печи, чтобы можно было считать, что тепло 0 239 UIAt действительно затрачено на плавление вещества. [5]
Каустический магнезит пригоден для тепловой изоляции печей с корундовой и магнезитовой футеровкой. [7]
При оценке экономической эффективности тепловой изоляции печей необходимо также исходить из увеличения производительности печи, составляющей 5 – 7 % для мартеновских печей, 4 – 8 % для прокатных и кузнечных печей и 7 – 15 % для термических печей. [8]
Керамоперлитофосфатные изделия на фосфатном связующем применяют для тепловой изоляции печей и оборудования с температурой до 1150 С, в том числе для электронагревательных печей с контролируемыми утлеводородосодержащими средами. [9]
Для печей всех конструкций следует обращать внимание на улучшение герметичности и тепловой изоляции печей. [10]
Керамические теплоизоляционные изделия используют для утепления ограждающих конструкций зданий и для тепловой изоляции печей, топок, трубопроводов и другого теплотехнического оборудования, работающего при температурах до 900 С, с целью интенсификации технологических высокотемпературных процессов, экономии топлива и создания нормальных условий труда в горячих цехах. [12]
Повышение эффективности работы нагревательных печей обеспечивается: утилизацией тепла отходящих газов и тепловой изоляцией печей; рациональной загрузкой печей заготовками; интенсификацией процессов нагрева за счет применения печей скоростного нагрева; применением печей безокислительного нагрева; автоматизацией работы нагревательных устройств. [13]
Она используется для изготовления огнеупорных тиглей, для плавки металлов и сплавов, как тепловая изоляция печей, аппаратов и реакторов, в качестве покрытия на металлах, для защиты их от действия температур. [14]
К теплоизоляционным материалам относятся легковесные огнеупоры, диатомовый кирпич, минеральная вата, асбест, котельный или доменный гранулированный шлак и др. Чаще для тепловой изоляции печей применяют диатомовый кирпич. Его изготовляют из смеси трепела или диатомита с древесными опилками. При обжиге опилки выгорают, кирпич получается пористым, следовательно, менее теплопроводным. Диатомовые изделия могут применяться в местах с температурой не выше 900 С. В местах, где температура не превышает 600 С, применяют минеральную вату. В качестве прокладки между металлическим кожухом и огнеупорной кладкой для уменьшения газопроницаемости и как теплоизоляционный материал применяют минеральную вату. [15]
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
Теплоизоляционные материалы для футеровки печей
Оглавление
1.Конструкция и основные материалы теплового ограждения печей
1.1 Состав и основные функции теплового ограничения печи
1.2 Огнеупорные материалы и конструкция футеровки печи
2.1 Потери теплоты при стационарном режиме работы печи
3. Теплоизоляция из волокнистых термостойких материалов
- уменьшить толщину футеровки примерно в два раза, и снизить вес теплового агрегата, в целом, примерно на 60%;
- снизить аккумуляцию тепла кладкой на 75%, снизить эксплуатационные тепловые потери на 50%, расход топлива на 12-30%, расход электроэнергии на 40%;
- увеличить тепловой коэффициент полезного действия с 60-70% до 85%;
- повысить производительность на 20-40%;
- сократить трудозатраты при монтаже футеровки в 4-5 раз и снизить стоимость строительства на 35-40%;
- повысить эксплуатационные качества теплового агрегата и улучшить условия труда обслуживающего персонала.
Расширению области применения волокнистой теплоизоляции способствует использование огнеупорных клеевых масс холодного твердения. Укрепить волокнистую плиту можно, покрыв её рабочую поверхность защитным слоем огнеупорной клеевой массы. Такая поверхностная пропитка укрепит связи между волокнами поверхностных слоёв и повысит прочность поверхности в целом, практически не ухудшая теплоизоляционных свойств волокнистого материала.
При изготовлении
многослойной футеровки из волокнистых
материалов путём склеивания между
собой теплоизоляционных
Сочетание волокнистых теплоизоляционных материалов с клеевыми композициями холодного твердения позволяет производить:
- лёгкие огнеупорные несущие конструкции из волокнистых материалов;
- монолитную многослойную футеровку из огнеупорных материалов различной плотности;
- лёгкую футеровку тепловых агрегатов, изготовленную из волокнистых теплоизоляционных изделий, защищённых по поверхности тонким огнестойким механически прочным газоплотным слоем огнеупорной массы;
- приклеивать (вместо применения механического крепления) изделия из теплоизоляционных материалов к металлической поверхности теплоагрегата;
Перспективным направлением в проектировании футеровки тепловых агрегатов является применение конструкционных элементов в виде самонесущих, достаточно жёстких волокнистых плит в сочетании с силовыми элементами – швеллерами, уголками и подобными им несущими деталями, изготовленными с использованием огнеупорных клеевых масс армированных неорганическими волокнистыми материалами, обладающими соответствующими рабочими температурами.
Самонесущие волокнистые плиты, не теряющее несущей способности при повышенных температурах эксплуатации, можно изготавливать, покрывая волокнистый материал жёсткой огнеупорной скорлупой из огнеупорной клеевой массы холодного твердения. Собранную из таких плит теплоизолирующую поверхность легко сделать монолитной с помощью того же огнеупорного клея.
Покрытие
поверхности теплоизоляционной
волокнистой плиты газоплотной
огнеупорной скорлупой
Применению самонесущих волокнистых плит будет способствовать использование огнеупорных силовых элементов, которые можно изготавливать методом прессования из материалов на основе огнеупорных цементов холодного твердения армированных волокнистыми материалами из базальтовых, каолиновых и других более термостойких волокон.
Названные
конструкционные элементы позволят
изготавливать футеровку
Используя огнеупорно клеевые композиции холодного твердения, можно придать существенно лучшие свойства, теплоизоляционным волокнистым изделиям (картоном, войлоком, плитам), а именно:
- Увеличить устойчивость под воздействием открытого огня.
- Повысить механическую прочность, что позволит их использовать в качестве конструкционных элементов
- Существенно снизить величину влагопоглощения материалом
- Позволит материалу сохранить теплоизоляционные свойства, при работе на открытой атмосфере
- Придать устойчивость к воздействию агрессивных газов.
- Увеличить срок службы, значительно дольше сохранять свои теплоизоляционные свойства
Возможные области применение улучшенной волокнистой тепловой изоляции:
- Широкое применение при изготовлении футеровки тепловых агрегатов.
- Стойкая к агрессивным средам теплоизоляция дымовых труб, воздуховодов, рекуператоров и т.п.
- Огнезащита газо/нефтепроводов, компрессорных стаций
- Огнезащита емкостей для хранения ГСМ
- Гидростойкая теплоизоляция стен, кровли, полов (где есть контакт с атмосферной влагой)
- Огнезащита коридоров, лестничных пролетов, шахт лифтов и других мест, по которым возможна эвакуация людей при пожарах
- Обеспечение огневой и тепловой изоляции помещений, относящихся к категории пожароопасных
- Огне- и теплозащита кабельных каналов
- Огнезащита и теплозащита несущих стальных конструкций зданий и строений
Основные
характеристики:
|
Список использованной литературы:
stud24.ru