Проектирование и строительство нагревательной футеровки колпаковых печей
Обзор:
Колпаковые печи в основном используются для светлого отжига и термической обработки, поэтому они являются печами периодического действия с переменной температурой. Температура обычно поддерживается в диапазоне от 650 до 1100 °C и изменяется в соответствии с заданным в системе нагрева временем. В зависимости от загрузки колпаковые печи бывают двух типов: квадратные и круглые. Источником тепла в колпаковых печах является, как правило, газ, затем электричество и дизельное топливо. Как правило, колпаковые печи состоят из трёх частей: внешнего кожуха, внутреннего кожуха и воздухонагревателя. Топочное устройство обычно устанавливается на внешнем кожухе, изолированном термослоем, в то время как заготовки размещаются во внутреннем кожухе для нагрева и охлаждения.
Колпаковые печи обладают хорошей герметичностью, малыми теплопотерями и высоким тепловым КПД. Кроме того, они не требуют ни дверцы печи, ни подъёмного механизма, ни различных механических передаточных механизмов, что обеспечивает экономию затрат и широко применяется в печах для термообработки заготовок.
Два важнейших требования к материалам футеровки печей — это малый вес и энергоэффективность нагревательных кожухов.
Распространенные проблемы с традиционными легкими рефракторамижелезобетонные кирпичи или легкие литые бетоныструктуры включают в себя:
1. Огнеупорные материалы с большим удельным весом (обычно обычный легковесный огнеупорный кирпич имеет удельный вес 600 кг/м3 и более, легковесный литой кирпич — 1000 кг/м3 и более) требуют большой нагрузки на стальную конструкцию крышки печи, поэтому увеличиваются как расход стальной конструкции, так и инвестиции в строительство печи.
2. Громоздкое внешнее покрытие влияет на грузоподъемность и площадь пола производственных цехов.
3. Колпаковая печь работает при периодически изменяющихся температурах, а легкие огнеупорные кирпичи или легкие бетоны имеют большую удельную теплоемкость, высокую теплопроводность и огромное потребление энергии.
Однако огнеупорные волокна CCEWOOL обладают низкой теплопроводностью, низкой аккумуляцией тепла и малой объёмной плотностью, что является ключевыми факторами их широкого применения в системах отопления. Они обладают следующими характеристиками:
1. Широкий диапазон рабочих температур и разнообразные формы применения
С развитием производства и технологий керамического волокна CCEWOOL, продукция из керамического волокна CCEWOOL достигла серийного производства и функциональности. С точки зрения температуры, продукция может эксплуатироваться в диапазоне от 600 до 1500 °C. С точки зрения морфологии, продукция постепенно получила широкое распространение в различных областях вторичной и глубокой переработки: от традиционного хлопка, одеял и войлока до волокнистых модулей, плит, деталей специальной формы, бумаги, волокнистого текстиля и т.д. Она полностью отвечает требованиям промышленных печей к изделиям из керамического волокна в различных отраслях промышленности.
2. Малая объемная плотность:
Объёмная плотность изделий из керамического волокна обычно составляет 96–160 кг/м3, что составляет примерно 1/3 от объёма легковесного кирпича и 1/5 от объёма легковесного огнеупорного бетона. Использование изделий из керамического волокна в новой конструкции печи позволяет не только экономить сталь, но и упрощает загрузку/разгрузку и транспортировку, способствуя прогрессу в технологии промышленных печей.
3. Малая теплоемкость и аккумулирование тепла:
По сравнению с огнеупорным и теплоизоляционным кирпичом, производительность изделий из керамического волокна значительно ниже: около 1/14–1/13 огнеупорного кирпича и 1/7–1/6 теплоизоляционного. В случае колпаковой печи периодического действия это позволяет значительно сэкономить непроизводственный расход топлива.
4. Простая конструкция, короткий срок службы
Благодаря превосходной эластичности матов и модулей из керамического волокна, величина сжатия может быть предсказуема, и нет необходимости оставлять деформационные швы при строительстве. В результате строительство становится простым и лёгким, и его могут выполнить даже квалифицированные рабочие.
5. Эксплуатация без духовки
Благодаря использованию футеровки из цельного волокна печи можно быстро нагревать до рабочей температуры, если им не препятствуют другие металлические компоненты, что значительно повышает эффективность использования промышленных печей и снижает непроизводственный расход топлива.
6. Очень низкая теплопроводность
Керамическое волокно представляет собой комбинацию волокон диаметром 3–5 мкм, поэтому обладает очень низкой теплопроводностью. Например, при нагревании поверхности керамического волокна с высоким содержанием алюминия плотностью 128 кг/м³ до 1000 °C коэффициент теплопередачи составляет всего 0,22 (Вт/м·К).
7. Хорошая химическая стабильность и устойчивость к эрозии под воздействием воздушного потока:
Керамическое волокно подвержено эрозии только в фосфорной и плавиковой кислотах, а также в горячих щелочах, устойчиво к другим агрессивным средам. Кроме того, керамические модули изготавливаются методом непрерывного складывания керамических волокон с определённой степенью сжатия. После обработки поверхности сопротивление ветровой эрозии может достигать 30 м/с.
Структура применения керамического волокна
Общая структура облицовки отопительного кожуха
Зона горелки нагревательного кожуха: выполнена из композитной структуры, состоящей из модулей из керамического волокна CCEWOOL и многослойных керамических ковров. Материал подкладочных матов может быть на один класс ниже, чем материал многослойных модулей нагревательной поверхности. Модули располагаются в ряд и крепятся с помощью уголков или подвесных модулей.
Модуль из углового железа является самым простым в установке и использовании, поскольку имеет простую конструкцию крепления и может в максимальной степени защитить плоскостность футеровки печи.
Зоны над горелкой
Применяется метод послойной укладки матов из керамического волокна CCEWOOL. Для многослойной футеровки печи обычно требуется от 6 до 9 слоёв, которые фиксируются с помощью термостойких стальных винтов, винтов, быстросъёмных карт, вращающихся карт и других крепёжных деталей. Высокотемпературные маты из керамического волокна укладываются на расстоянии около 150 мм от горячей поверхности, в то время как для остальных частей используются маты из низкосортного керамического волокна. При укладке матов расстояние между стыками должно составлять не менее 100 мм. Внутренние маты из керамического волокна соединяются встык для облегчения монтажа, а слои на горячей поверхности укладываются внахлёст для обеспечения герметичности.
Эффекты применения футеровки из керамического волокна
Эффективность цельноволокнистой структуры нагревательного кожуха колпаковых печей сохранилась на высоком уровне. Внешняя оболочка, выполненная по этой технологии, не только гарантирует отличную изоляцию, но и упрощает монтаж, поэтому она представляет собой новую конструкцию с высокими рекламными преимуществами для цилиндрических нагревательных печей.
Время публикации: 30 апреля 2021 г.
