MITEN KÄYTETÄÄN LÄMPÖERISTYSTULENKESTÄVIÄ MATERIAALIA, JOLLA ON ALHAINEN LÄMPÖNjohtavuus, LÄMPÖLAITTEISTON LÄMPÖHÄVIÖN VÄHENTÄMISEKSI?

Lämpölaitteiden vuoraus on valmistettu tulenkestävistä materiaaleista, joilla on keskeinen rooli lämpöhäviössä, ja tulenkestävät materiaalit ovat siinä avainasemassa. Korkeissa lämpötiloissa tulenkestävät materiaalit eivät saa vain säilyttää vakautta, vaan myös pitää lämpöä mahdollisimman vähän. Siksi tulenkestävällä materiaalilla on oltava lämmöneristysominaisuudet. OK, vähemmän lämmönvarausta.
1. Lämpölaitteiden lämpöhäviö
Lämpölaitteet kuluttavat yleensä paljon energiaa. Mitä korkeampi lämpötila, sitä enemmän energiaa kuluu. Lämpöhyötysuhde on useimmissa tapauksissa erittäin alhainen ja lämpöenergian käyttöaste on alle 30 prosenttia. Lämpölaitteiden lämpöhäviö sisältää yleensä seuraavat seikat:
(1) Lämpölaitteen rungon pinnan kunkin osan aiheuttama lämpö voi olla 10–40 prosenttia tuotteen yksikköenergiankulutuksesta;
(2) Lämpölaitteen rungon lämmönvarastointihäviö on vähemmän tärkeä jatkuvatoimiselle lämpölaitteistolle, ja katkonaisesti toimivan lämpölaitteen lämmönvarastointihäviö on 5–25 prosenttia;
(3) Vesijäähdytyksen lämpöhäviö, kuten jatkuvatoimisen teräsvalssaavan lämmitysuunin kiertokiskon vesijäähdytysputki, ei ole kääritty tulenkestävällä materiaalilla, ja lämpöhäviö on yli 25 prosenttia;
(4) Liitosten, reikien ja uunin ovien huonosta tiivistyksestä johtuva lämpöhäviö, esimerkiksi sähkökaariuunin ovien lämpöhäviö on yli 35 prosenttia;
(5) Savunpoiston lämpöhäviö.
Edellä mainitut lämpöhäviöt liittyvät kaikki tulenkestäviin materiaaleihin, erityisesti (1) - (4) on suuri suhde tulenkestävien materiaalien lämmöneristyskykyyn. Perustapa vähentää lämpöhäviötä uunin rungon pinnalla on valita sopivat lämmöneristysmateriaalit uunin rungon pintalämpötilan alentamiseksi. Kun uunin lämpötila on vakio, ulkopinnan lämpötila riippuu pääasiassa uunin seinämän paksuudesta ja uunin seinämateriaalin lämmönjohtavuudesta. Uunin seinämän paksuuden lisääminen lisää uunin rungon lämmönvarastointia, mikä voi lisätä lämmönvarastointihävikkiä. Siksi lämmöneristysmateriaalien järkevästä käytöstä on tullut paras valinta.
Viime vuosina kotimaani lämmöneristysmateriaalit ovat kehittyneet nopeasti. Ei ole olemassa vain eri materiaaleista valmistettuja muotoiltuja tuotteita, erilaisia ​​irtotiheyksiä ja lämmönjohtavuutta, vaan myös vastaavia amorfisia tulenkestäviä materiaaleja, tulenkestäviä kuituja ja eri materiaaleista valmistettuja tuotteita, piikalsiumlevyä, nanoeristelevyä jne. Näissä lämmöneristetuotteissa on erilaiset ulkonäkövaatimukset, fysikaaliset ja kemialliset indikaattorit, erilaiset lämmöneristysvaikutukset ja erilaiset markkinahinnat. Siksi vuorauksen suunnittelu tulisi suorittaa lämpölaitteiden käyttöolosuhteiden mukaisesti. Kerää alkuperäisiä tietoja, mukaan lukien lämpötilaparametrit (lämpölaitteiston kuuman pinnan lämpötila, kylmän pinnan lämpötila), fysikaaliset vakiot (lämmöneristemateriaalien lämmönjohtavuus, irtotiheys, maksimi käyttölämpötila), taloudelliset parametrit (tulenkestävän materiaalin hinnat, polttoaineiden hinnat) , lämpöarvo arvo, käyttökerroin jne.), laske sitten energiansäästövaikutus, analysoi ja vertaile, valitse sopivat lämmöneristysmateriaalit ja laadi järkevä suunnitelma.
2. Esimerkkejä lämpölaitteiden lämpöhäviön vähentämisestä
(1) Kauhan lämmöneristys
Tällä hetkellä kotimaani terästeollisuuden keskimääräinen energiankulutus on 50 prosenttia korkeampi kuin Japanissa ja 30 prosenttia suurempi suuryrityksissä. Kauha on tärkeä lämpölaite terästeollisuudessa. Senkan lämpimänä pitämiseksi kauhan lämmönpoistoa laskettaessa ja lämmöneristysmateriaaleja tutkimalla on todettu, että kauhan sisävuori tulisi rakentaa nelikerroksisilla materiaaleilla, ts. Teräskuoren sisäpinnan tulee olla päällystetty energiaa säästävällä maalilla, ja sisäpinnan tulee olla 10 mm nanoeristelevy, ja sitten Inward on 75 mm:n luja nano-mikroninen eristysvalettava, ja sitten sisäänpäin on työkerros. Kuonalinjan työkerros käyttää magnesiumoksidi-hiilitiiliä, jolla on alhainen lämmönjohtavuus, ja sulan altaan työkerros käyttää korundi-spinellilaatuista polttamatonta tiiliä. Tätä menetelmää sovelletaan 120 tonnin jauhatuskauhaan siten, että kauhan kuoren lämpötila kuonalinjalla on noin 225 astetta, kauhan kuoren lämpötila sulassa altaassa noin 200 astetta ja suojakuoren lämpötila noin 170 astetta. . Tällä energiaa säästävällä rakenteella on saavutettu hyviä tuloksia: ①Erittäin lujat nanomikronvalut ja alhaisen lämmönjohtavuuden omaava työkerros voivat tehokkaasti suojata nanolevyä, pitää sen turvallisessa käyttölämpötilassa pitkään ja parantaa merkittävästi sen käyttöikää. lämmöneristyskerros ja pysyvä kerros; ② Täysin Se voi alentaa verhouksen lämpötilaa yli 100 astetta, parantaa verhouksen käyttöikää, vähentää pullan paistamiseen käytettyä kaasua, hidastaa merkittävästi sulan teräksen lämpötilaa, alentaa kosketuslämpötilaa, parantaa metallia tuottoa, parantaa työn tuottavuutta ja saavuttaa energiansäästö, ympäristönsuojelu ja kustannusten alentaminen.
(2) Alhaisen lämmönjohtavuuden omaava komposiittitiili sementtipyörivään uuniin, joka kulkee aaltoalueen läpi
Sementtikiertouuni on paljon energiaa kuluttava lämpölaite, erityisesti etu- ja takasiirtymävyöhykkeillä. Tulenkestävää vuorausta ei suojaa uunin pinta ja se koskettaa suoraan sementtimateriaalia. Uunin rungon lämpötila on korkea, mikä lisää lämpöhäviöitä ja polttoaineen kulutusta sekä pienentää uunin runkoa. ja tukirullan käyttöikä, jolloin tulenkestävä materiaali on helppo vahingoittaa. Lämmönhäviön ja turvallisuusriskien vähentämiseksi otetaan käyttöön kolmikerroksinen rakenne: työkerros, lämmöneristyskerros ja lämmöneristyskerros. Jos muuraukseen käytetään kolmea erilaista tulenkestävää tiiliä, joiden lämmönjohtavuus on erilainen, on usein tapaturma, jossa tiili putoaa sisävuorauksesta kiertouunin käydessä. Siksi tutkitaan matalan lämmönjohtavuuden omaavaa monikerroksista komposiittitiiltä, ​​eli tiilessä on kolmikerroksinen rakenne: työkerros (piimulliittitiilen paksuus 0,140m), lämmöneristys kerros (kevyt mulliittitiilen paksuus 0,035 m), näiden kahden kerroksen sidosrajapinta käyttää sinimuotoisen pinnan yhdistelmämenetelmää, ja kolmas kerros on lämmöneristyskerros (ZrO2:ta sisältävä keraaminen kuitulevy, paksuus 0,025 m) . Monikerroksisen komposiittitiilen jännityspitoisuus on pienempi ja monikerroksisen komposiittitiilen kokonaisvaltainen lämmönjohtavuus pienenee 2,74:stä 1,50 W/(m·K) alkuperäiseen silikamolybdeenitiileen, mikä laskee uunin kuori 50-70 astetta.
(3) Anshan Iron and Steelin 260 tonnin teräksenvalmistusmuunnin käyttää 20 mm:n paksuista nanoeristelevyä 40 mm:n paksuisen monikiteisen kuitueristelevyn sijasta uunin vuorauksen rakenteen optimoimiseksi,
Uunin kapasiteettisuhdetta kasvatetaan ja terästehoa nostetaan uunin vaipan lämpötilan alentamiseksi yli 11 astetta. Muuntimen koko toimintaprosessin aikana ei esiinny jauhetusilmiötä, eikä vuoraustiiliä putoa. Samalla se myös lyhentää sulatusaikaa ja vähentää sulan raudan kulutusta. .
(4) Korkean lämmönjohtavuuden piikarbidityöntämateriaali vesijäähdytteiseen hiilipölykaasuttimeen
Hiilijauheen kaasuttimen vesiseinämä on vuorattu piikarbidilla, jolla on korkea lämmönjohtavuus. Korkeassa lämpötilassa kuona roikkuu piikarbidi-junttausmateriaalin vuorauksessa. Piikarbidin korkeasta lämmönjohtavuudesta johtuen kuona koskettaa sisäpintaa. Vuoraus tiivistyy nopeasti ja lämpötilan laskiessa lämmönjohtavuus laskee (katso taulukko 1). Uunin sisällä ja ulkopuolella on kuumaa kuonaa, kiinteää kuonaa, tulenkestävää piikarbidia, vesiseinämää, inerttikaasua suojaavaa kerrosta, korkean alumiinioksidin amorfista tulenkestävää materiaalia ja ulompaa suojakerrosta. Tämä vähentää lämpöhäviötä uunissa.
3. Huomiota vaativat asiat lämmöneristysmateriaaleja valittaessa
Korkean lämpötilan alalla on monia esimerkkejä lämmöneristysmateriaalien käytöstä energian säästämiseksi ja ympäristön suojelemiseksi. Lämmöneristysmateriaalilla on korkea huokoisuus (yli 40 prosenttia ~85 prosenttia), pieni irtotiheys (alle 1,5 g/cm3) ja alhainen lämmönjohtavuus (alle 1,0 W/(m·K)). Kun valitset näitä lämmöneristysmateriaaleja, kiinnitä kuitenkin huomiota seuraaviin seikkoihin:
(1) Lämmöneristysmateriaalin lämmönjohtavuus (λ)
Lämmönjohtavuutta kutsutaan myös lämmönjohtavuudeksi, ja sen käänteinen 1/λ on lämmönvastus. Mitä pienempi lämmönjohtavuus, sitä parempi lämmöneristysvaikutus. On hyvin tunnettua, että ilmalla on alhaisin lämmönjohtavuus.
Kiinteiden materiaalien lämmönjohtavuus on paljon suurempi kuin kaasujen, joten kiinteiden materiaalien huokoset voivat merkittävästi vähentää materiaalien lämmönjohtavuutta, joten eristemateriaalin tulee olla korkeahuokoinen. Mitä suurempi huokoisuus, sitä pienempi λ-arvo.
Lisäksi huokoskoolla on myös tietty vaikutus λ-arvoon. Alhaisessa lämpötilassa lämmöneristysmateriaalin lämmönjohtavuus pienenee huokoskoon kasvaessa, ja lämmönjohtavuus yli 800 astetta, erityisesti yli 1000 astetta, kasvaa nopeasti huokoskoon kasvaessa. Siksi korkea lämpötila vie lämmöneristysmateriaalin, jonka huokoskoko on pieni, ja matala lämpötila ottaa suuren huokoskoon lämmöneristysmateriaalin. Kun huokoisuus on sama, mikrorakenteen lämmönjohtavuus kaasufaasissa jatkuvassa faasissa on pienempi kuin kiinteän faasin jatkuvassa faasissa ja kuitumateriaalin huokoset ovat jatkuvia kuten kiinteässä faasissa, joten lämmönjohtavuus tulenkestävästä kuidusta ja tuotteesta on pieni. Lämmöneristysmateriaalien kiinteässä faasissa materiaalin lämmönresistiivisyys vaihtelee suuresti kemiallisen mineraalikoostumuksen eron vuoksi. Yleisesti ottaen mitä monimutkaisempi kiderakenne on, sitä pienempi lämmönjohtavuus, ja kiinteässä faasissa olevan lasin lämmönjohtavuus on pienempi kuin kidefaasin. Lämpötilan noustessa lasifaasin lämmönjohtavuus kasvaa; kidefaasin lämpötila nousee, kun taas lämmönjohtavuus laskee. Iso-Britannia on kehittänyt erittäin hienon SiO2-komposiittilämmöneristemateriaalin, jonka irtotiheys on noin 0,24 g/cm3 ja jonka lämmönjohtavuus on alhaisempi kuin kaikilla lämmöneristysmateriaaleilla, jopa alhaisempi kuin tyynellä ilmalla.
(2) Lämmöneristysmateriaalin lämmönkestävyys
Joitakin lämmöneristysmateriaaleja käytetään alhaisemmissa lämpötiloissa. Esimerkiksi nanoeristelevyjä käytetään Angang Steelin 100 tonnin teräskauhassa. Käyttölämpötilan ylittäminen muuttaa muotoaan paineen alaisena, mikä johtaa vuorauksen muodonmuutokseen, mikä ei ainoastaan ​​heikennä lämmöneristyskykyä, vaan tuo mukanaan myös turvallisuusriskejä. Siksi on ehdotettu, että lämmöneristysmateriaali riippuu pääasiassa kutistumisen muodonmuutoksesta tietyssä lämpötilassa, ei tulenkestoasteesta. Kansainvälisesti lämpöeristysmateriaalien käytön lämpötila-alueena käytetään yleensä lämpötilaa, jossa uudelleenpolttokutistuminen on korkeintaan 2 prosenttia, ja se on myös yksi eroista lämmöneristysmateriaalien ja puhtaiden tulenkestävien materiaalien välillä.
(3) Lämmöneristysmateriaalin lujuus
Korkean huokoisuuden ja alhaisen suhteellisen lujuuden, kuten edellä mainitun nanoeristelevyn, ansiosta lämmöneristysvaikutus on hyvä, huokoisuus on korkea ja lujuus on alhainen. Kuljetus- ja rakennustarpeiden varmistamiseksi eristemateriaalilla on oltava tietty lujuus. Erityisesti joidenkin lämmöneristystuotteiden, jotka ovat suorassa kosketuksessa liekin kanssa, lujuuden parantaminen on erittäin tärkeää. Kun irtotiheys kasvaa, lujuus kasvaa. Kun irtotiheys on sama, kiinteän faasin liitäntä on vahvempi kuin kaasufaasiliitäntä, mikä liittyy huokoskokoon. Huokoskoon pienentäminen on tehokas tekninen toimenpide lämmöneristysmateriaalien lujuuden parantamiseksi.
(4) Ilmakehän ja lämmöneristysmateriaali
Monet lämpölaitteet on vuorattu lämmöneristysmateriaaleilla, ja yleisesti käytetään myös erilaisia ​​suojakaasuja, kuten CO, CO2, H2, N2 jne. Al2O3-SiO2-sarjan tulenkestävät vedyssä, SiO2 palautetaan metallipiiin ja vesihöyry, Al2O3 on erittäin stabiili, joten vedyssä tulee valita alumiinioksidieristysmateriaalit. Alumiinisilikaattikuidut sisältävät 3–4 prosenttia Cr2O3:a, joka pelkistyy helposti vetyä pelkistävässä ilmakehässä, joten kromioksidia sisältäviä alumiinisilikaattikuituja ei tule käyttää pelkistävässä ilmakehässä.
(5) Eristysmenetelmä
Jaksottaisessa käytössä olevissa lämpölaitteissa lämmöneristyskerros (tulenkestävä kuituviilu) voidaan asettaa suoraan uunin vuorauksen kuumalle pinnalle, mikä voi saavuttaa parhaan energiansäästövaikutuksen. Parempi kuin sisäseinän lämmöneristysvaikutus (kuuma pinta).