ISI CİHAZLARININ ISI KAYBINI AZALTMAK İÇİN ISI İLETKENLİĞİ DÜŞÜK ISI YALITIMLI REFRAKTER MALZEMELERİ NASIL KULLANILIR?

Termal ekipmanın astarı, ısı kaybında kilit rol oynayan refrakter malzemelerden yapılmıştır ve refrakter malzemeler de bunda önemli bir rol oynamaktadır. Yüksek sıcaklıklarda, refrakter malzemeler sadece stabiliteyi korumakla kalmamalı, aynı zamanda ısıyı da mümkün olduğunca az tutmalıdır. Bu nedenle refrakter malzemeler ısı yalıtım özelliklerine sahip olmalıdır. Tamam, daha az ısı depolama.
1. Termal ekipmanın ısı kaybı
Termal ekipman genellikle büyük bir enerji tüketicisidir. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla enerji tüketimi olur. Termal verim çoğu durumda çok düşüktür ve termal enerji kullanım oranı yüzde 30'dan azdır. Termal ekipmanın ısı kaybı genel olarak aşağıdaki kalemlere sahiptir:
(1) Termal ekipman gövdesinin yüzeyinin her bir parçası tarafından dağıtılan ısı, ürünün birim enerji tüketiminin yüzde 10 ila yüzde 40'ına ulaşabilir;
(2) Termal ekipman gövdesinin ısı depolama kaybı, sürekli çalışan termal ekipman için daha az önemlidir ve aralıklı olarak çalışan termal ekipmanın ısı depolama kaybı yüzde 5 ila yüzde 25'e ulaşır;
(3) Sürekli çelik haddeleme ısıtma fırınının swill rayının su soğutma borusu gibi su soğutmanın ısı kaybı, refrakter malzemelerle sarılmaz ve ısı kaybı yüzde 25'ten fazladır;
(4) Ek yerlerinin, deliklerin ve fırın kapılarının zayıf sızdırmazlığından kaynaklanan ısı kaybı, örneğin elektrik ark ocağı kapılarının ısı kaybı yüzde 35'ten fazladır;
(5) Duman egzozundan ısı kaybı.
Yukarıdaki ısı kayıplarının tümü refrakter malzemelerle ilgilidir, özellikle (1)~(4) refrakter malzemelerin ısı yalıtım performansı ile büyük bir ilişkiye sahiptir. Fırın gövdesi yüzeyindeki ısı kaybını azaltmanın temel yolu, fırın gövdesi yüzey sıcaklığını düşürecek uygun ısı yalıtım malzemelerinin seçilmesidir. Fırın sıcaklığı sabit olduğunda, dış yüzey sıcaklığı esas olarak fırın duvarının kalınlığına ve fırın duvar malzemesinin termal iletkenliğine bağlıdır. Fırın duvarının kalınlığının arttırılması, fırın gövdesinin ısı depolamasında bir artışa yol açacaktır, bu da ısı depolama kaybını artırabilmektedir. Bu nedenle ısı yalıtım malzemelerinin akılcı kullanımı en doğru tercih haline gelmiştir.
Son yıllarda ülkemin ısı yalıtım malzemeleri hızla gelişmiştir. Sadece çeşitli malzemelerden, farklı yığın yoğunluklarından ve farklı ısı iletkenliklerinden oluşan şekilli ürünler değil, aynı zamanda karşılık gelen amorf refrakter malzemeler, refrakter lifler ve çeşitli malzemelerden ürünler, silikon kalsiyum levha, nano yalıtım levhası vb. farklı görünüm özellikleri, fiziksel ve kimyasal göstergeler, farklı ısı yalıtım etkileri ve farklı piyasa fiyatları. Bu nedenle astar tasarımı termal ekipmanın kullanım koşullarına göre yapılmalıdır. Sıcaklık parametreleri (termal ekipmanın sıcak yüzey sıcaklığı, soğuk yüzey sıcaklığı), fiziksel sabitler (ısı yalıtım malzemelerinin termal iletkenliği, yığın yoğunluğu, maksimum çalışma sıcaklığı), ekonomik parametreler (refrakter malzeme fiyatları, yakıt fiyatları), kalorifik dahil olmak üzere orijinal verileri toplayın değeri, kullanım katsayısı vb.), ardından enerji tasarrufu etkisini hesaplayın, analiz edin ve karşılaştırın, uygun ısı yalıtım malzemelerini seçin ve makul bir plan oluşturun.
2. Termal ekipmanın ısı dağılımı kaybını azaltma örnekleri
(1) Potanın ısı yalıtımı
Şu anda, ülkemin çelik endüstrisinin ortalama enerji tüketimi Japonya'nınkinden yüzde 50 ve büyük şirketler için yüzde 30 daha yüksek. Pota, çelik endüstrisinde önemli bir ısıl ekipmandır. Potanın sıcak kalması için potanın ısı yayılımının hesaplanması ve ısı yalıtım malzemeleri üzerine yapılan araştırmalar sonucunda potanın iç astarının dört katlı malzemelerle yapılması gerektiği ortaya çıkmıştır. çelik kabuğun iç yüzeyi enerji tasarruflu boya ile kaplanmalı ve iç yüzey 10 mm nano yalıtım levhası olmalı ve ardından İçe doğru 75 mm yüksek mukavemetli nano-mikron yalıtım dökülebilir ve daha sonra içe doğru çalışma tabakası olmalıdır. Cüruf hattının çalışma katmanı, düşük ısı iletkenliğine sahip magnezya-karbon tuğlayı benimser ve erimiş havuzun çalışma katmanı, korindon-spinel kalitesinde yanmamış tuğlayı kullanır. Bu yöntem 120t arıtma potasına uygulanır, böylece cüruf hattındaki pota kabuğunun sıcaklığı yaklaşık 225 derece, eriyik havuzundaki pota kabuğunun sıcaklığı yaklaşık 200 derece ve kaplama kabuğu yaklaşık 170 derecedir. . Bu enerji tasarruflu yapı iyi sonuçlar elde etti: ①Yüksek mukavemetli nano-mikron dökülebilir malzemeler ve düşük termal iletkenliğe sahip çalışma tabakası, nano kartı etkili bir şekilde koruyabilir, uzun süre güvenli bir çalışma sıcaklığında tutabilir ve hizmet ömrünü önemli ölçüde iyileştirebilir. ısı yalıtım katmanı ve kalıcı katman; ②Tamamen Kaplamanın sıcaklığını 100 dereceden fazla azaltabilir, kaplamanın hizmet ömrünü uzatabilir, çörek pişirmek için kullanılan gazı azaltabilir, erimiş çeliğin sıcaklığını önemli ölçüde yavaşlatabilir, dokunma sıcaklığını azaltabilir, metali iyileştirebilir verim, işgücü verimliliğini artırmak ve enerji tasarrufu, çevre koruma ve maliyetleri düşürme amacına ulaşmak.
(2) Çimento döner fırın geçiş dalga bölgesi için düşük ısı iletkenliği kompozit tuğla
Çimento döner fırını, özellikle ön ve arka geçiş bölgelerinde yüksek enerji tüketen bir ısıl ekipmandır. Ateşe dayanıklı kaplama, fırın derisi tarafından korunmaz ve doğrudan çimento malzemesi ile temas eder. Fırın gövdesinin sıcaklığı yüksektir, bu da ısı kaybını ve yakıt tüketimini arttırır ve fırın gövdesini azaltır. ve refrakter malzemenin hasar görmesini kolaylaştırırken destek silindirinin hizmet ömrü. Isı dağılımını ve güvenlik tehlikelerini azaltmak için, çalışma katmanı, ısı yalıtım katmanı ve ısı yalıtım katmanından oluşan üç katmanlı bir yapı benimsenmiştir. Duvarcılık için farklı termal iletkenliğe sahip üç çeşit refrakter tuğla kullanılırsa, döner fırın çalışırken iç astardan düşen tuğlaların kaza yapması genellikle meydana gelir. Bu nedenle, düşük termal iletkenliğe sahip çok katmanlı kompozit tuğla incelenir, yani tuğla üç katmanlı bir yapı benimser: çalışma katmanı (silikon müllit tuğla kalınlığı 0,140m), ısı yalıtımı katman (hafif müllit tuğla kalınlığı 0.035m), bu iki katmanın yapıştırma arayüzü sinüzoidal yüzeyin kombinasyon yöntemini benimser ve üçüncü katman ısı yalıtım katmanıdır (ZrO2 içeren seramik fiber levha, kalınlık 0.025m) . Çok katmanlı kompozit tuğlanın stres konsantrasyonu daha azdır ve çok katmanlı kompozit tuğlanın kapsamlı termal iletkenliği, sıcaklığını düşüren orijinal silika molibden tuğlanın 2,74'ten 1,50W/(m·K)'ye düşürülür. fırın kabuğu 50 ~ 70 derece.
(3) Anshan Iron and Steel'in 260t çelik üretim konvertörü, fırın kaplama yapısını optimize etmek için 40 mm kalınlığında polikristal fiber yalıtım levhası yerine 20 mm kalınlığında nano yalıtım levhası kullanır,
Fırın kapasite oranı artırılır ve fırın kabuğunun sıcaklığını 11 dereceden fazla düşürmek için çelik üretimi artırılır. Tüm dönüştürücü çalışma süreci boyunca pulverizasyon olgusu yoktur ve kaplama tuğlalarının düşmesi söz konusu değildir. Aynı zamanda ergitme süresini de azaltır ve ergimiş demir tüketimini azaltır. .
(4) Su soğutmalı toz haline getirilmiş kömür gazlaştırıcısı için yüksek ısı iletkenliğine sahip silisyum karbür sıkıştırma malzemesi
Pulverize kömür gazlaştırıcının su duvarı, yüksek termal iletkenliğe sahip silisyum karbür sıkıştırma malzemesi ile kaplanmıştır. Yüksek sıcaklıkta cüruf, silisyum karbür sıkıştırma malzemesinin astarında asılı kalır. Silisyum karbürün yüksek termal iletkenliği nedeniyle cüruf iç kısma temas eder Astar hızla yoğunlaşır ve sıcaklık düştükçe termal iletkenlik azalır (bkz. Tablo 1). Fırının içinde ve dışında sıcak cüruf, katı cüruf, silisyum karbür refrakter, su duvarı, inert gaz koruyucu tabaka, yüksek alümina amorf refrakter malzeme ve dış koruyucu tabaka bulunur. Bu, fırındaki ısı kaybını azaltır.
3. Isı yalıtım malzemeleri seçiminde dikkat edilmesi gereken hususlar
Yüksek sıcaklık endüstrisinde, enerji tasarrufu ve çevreyi korumak için ısı yalıtım malzemelerinin kullanıldığı birçok örnek vardır. Isı yalıtım malzemesi yüksek gözenekliliğe (yüzde 4{6}} ~ yüzde 85'in üzerinde), düşük kütle yoğunluğuna (1,5 g/cm3'ten az) ve düşük termal iletkenliğe (1,0W/(m·K)'den az) sahiptir. Ancak bu ısı yalıtım malzemelerini seçerken şu hususlara dikkat edin:
(1) Isı yalıtım malzemesinin ısıl iletkenliği (λ)
Termal iletkenlik aynı zamanda termal iletkenlik olarak da adlandırılır ve karşılıklı 1/λ termal dirençtir. Isı iletkenliği ne kadar küçük olursa, ısı yalıtım etkisi o kadar iyi olur. Havanın en düşük termal iletkenliğe sahip olduğu iyi bilinmektedir.
Katı malzemelerin termal iletkenliği gazlarınkinden çok daha büyüktür, bu nedenle katı malzemelerin gözenekleri malzemelerin termal iletkenliğini önemli ölçüde azaltabilir, bu nedenle yalıtım malzemesi yüksek gözenekli olmalıdır. Gözeneklilik ne kadar yüksek olursa, λ değeri o kadar küçük olur.
Ek olarak, gözenek boyutunun da λ değeri üzerinde belirli bir etkisi vardır. Düşük sıcaklıkta, ısı yalıtım malzemesinin ısıl iletkenliği gözenek boyutunun artmasıyla azalır ve 800 derecenin üzerindeki, özellikle 1000 derecenin üzerindeki ısıl iletkenlik, gözenek boyutunun artmasıyla hızla artar. Bu nedenle, yüksek sıcaklık küçük gözenek boyutuna sahip ısı yalıtım malzemesini, düşük sıcaklık ise büyük gözenek boyutuna sahip ısı yalıtım malzemesini alır. Gözeneklilik aynı olduğunda, gaz fazı sürekli fazındaki mikroyapının termal iletkenliği katı faz sürekli fazından daha küçüktür ve fiber malzemedeki gözenekler katı faz gibi süreklidir, dolayısıyla termal iletkenlik refrakter liflerin ve ürünlerin sayısı küçüktür. Isı yalıtım malzemelerinin katı fazında, kimyasal mineral bileşimindeki farklılık nedeniyle malzemenin ısıl direnci büyük ölçüde değişir. Genel olarak, kristal yapı ne kadar karmaşıksa, termal iletkenlik o kadar düşüktür ve camın katı fazdaki termal iletkenliği, kristal fazınkinden daha düşüktür. Sıcaklık arttıkça cam fazın termal iletkenliği artar; kristal fazın sıcaklığı artarken termal iletkenlik azalır. Birleşik Krallık, kütle yoğunluğu yaklaşık 0,24 g/cm3 olan ultra ince bir SiO2 kompozit ısı yalıtım malzemesi geliştirmiştir ve ısıl iletkenliği, tüm ısı yalıtım malzemelerininkinden, hatta durgun havanınkinden bile daha düşüktür.
(2) Isı yalıtım malzemesinin ısı direnci
Bazı ısı yalıtım malzemeleri daha düşük sıcaklıkta kullanılır. Örneğin, Angang Steel'in 100t çelik potasında nano yalıtım levhaları kullanılmaktadır. Kullanım sıcaklığının aşılması, basınç altında deforme olacağından, astarın deformasyonu ile sonuçlanacak ve bu sadece ısı yalıtım performansını bozmakla kalmayacak, aynı zamanda güvenlik tehlikelerini de beraberinde getirecektir. Bu nedenle, ısı yalıtım malzemesinin esas olarak refrakter derecesine değil, belirli bir sıcaklıktaki büzülme deformasyonuna bağlı olduğu öne sürülmüştür. Uluslararası olarak ısı yalıtım malzemelerinin kullanımında sıcaklık aralığı olarak genellikle yeniden yanma büzülmesinin yüzde 2'den fazla olmadığı sıcaklık kullanılır ve bu da ısı yalıtım malzemeleri ile saf refrakter malzemeler arasındaki farklardan biridir.
(3) Isı yalıtım malzemesinin mukavemeti
Yukarıda belirtilen nano yalıtım levhası gibi yüksek gözeneklilik ve düşük bağıl mukavemet nedeniyle, ısı yalıtım etkisi iyidir, gözeneklilik yüksektir ve mukavemet düşüktür. Nakliye ve inşaat ihtiyaçlarının karşılanabilmesi için yalıtım malzemesinin belirli bir mukavemete sahip olması gerekmektedir. Özellikle alevle direkt temas halinde olan bazı ısı yalıtım ürünleri için mukavemetin arttırılması çok önemlidir. Yığın yoğunluğu arttıkça, mukavemet artar. Yığın yoğunluğu aynı olduğunda, katı faz bağlantısı, gözenek boyutuyla ilgili olan gaz fazı bağlantısından daha güçlüdür. Gözenek boyutunu küçültmek, ısı yalıtım malzemelerinin mukavemetini artırmak için etkili bir teknik önlemdir.
(4) Atmosfer ve ısı yalıtım malzemesi
Birçok termal ekipman, ısı yalıtım malzemeleriyle kaplanır ve ayrıca CO, CO2, H2, N2, vb. gibi çeşitli koruyucu atmosferler de yaygın olarak kullanılır. su buharı, Al2O3 çok kararlıdır, bu nedenle hidrojende alümina yalıtım malzemeleri seçilmelidir. Alüminyum silikat lifler yüzde 3 ila yüzde 4 Cr2O3 içerir ve bu hidrojen indirgeyici atmosferde kolayca indirgenir, bu nedenle krom oksit içeren alüminyum silikat lifler indirgeyici atmosferde kullanılmamalıdır.
(5) Yalıtım yöntemi
Aralıklı çalışan termal ekipmanda, ısı yalıtım tabakası (refrakter elyaf kaplama), en iyi enerji tasarrufu etkisini elde edebilen fırın astarının sıcak yüzeyine doğrudan döşenebilir. İç duvarın (sıcak yüzey) ısı yalıtım etkisinden daha iyidir.