Проектирование и изготовление нагревательной футеровки колокольных печей.
Обзор:
Печи колоколообразного типа в основном используются для светлого отжига и термообработки, поэтому они представляют собой печи с прерывистым изменением температуры. Температура в них обычно поддерживается в диапазоне от 650 до 1100 ℃ и изменяется в зависимости от времени, заданного в системе нагрева. В зависимости от загрузки печей колоколообразного типа выделяют два типа: квадратные и круглые. Источниками тепла в печах колоколообразного типа в основном являются газ, а также электричество и легкое топливо. Как правило, печи колоколообразного типа состоят из трех частей: внешней крышки, внутренней крышки и печи. Устройство сгорания обычно устанавливается на внешней крышке с теплоизоляцией, а заготовки размещаются во внутренней крышке для нагрева и охлаждения.
Печи колоколообразного типа обладают хорошей воздухонепроницаемостью, низкими теплопотерями и высокой тепловой эффективностью. Кроме того, им не требуется дверца печи, подъемный механизм и другие различные механические приводные механизмы, что позволяет экономить средства и широко использовать их в печах для термообработки заготовок.
Два наиболее важных требования к материалам футеровки печей — это малый вес и энергоэффективность нагревательных элементов.
Распространенные проблемы традиционных легких рефракторныхкирпичи или легкие литьевые материалыВ состав структур входят:
1. Огнеупорные материалы с высокой удельной плотностью (как правило, обычные легкие огнеупорные кирпичи имеют удельную плотность 600 кг/м³ или более; легкие литейные материалы — 1000 кг/м³ или более) требуют большой нагрузки на стальную конструкцию крышки печи, поэтому увеличиваются как расход стальной конструкции, так и инвестиции в строительство печи.
2. Громоздкий внешний корпус влияет на грузоподъемность и площадь производственных цехов.
3. Колоколообразная печь работает при периодически изменяющихся температурах, а легкие огнеупорные кирпичи или легкие литьевые материалы обладают большой удельной теплоемкостью, высокой теплопроводностью и огромным энергопотреблением.
Однако огнеупорные волокнистые изделия CCEWOOL обладают низкой теплопроводностью, низкой теплоемкостью и низкой объемной плотностью, что является ключевыми причинами их широкого применения в качестве нагревательных элементов. Характеристики следующие:
1. Широкий диапазон рабочих температур и различные варианты применения.
Благодаря развитию производства и технологий керамического волокна CCEWOOL, продукция из керамического волокна CCEWOOL достигла серийного производства и функциональности. Что касается температурного режима, продукция может соответствовать требованиям различных температурных диапазонов от 600 ℃ до 1500 ℃. В плане морфологии, продукция постепенно развивалась, предлагая широкий спектр вторичной и глубокой обработки: 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 для производства изделий из керамического волокна в различных отраслях промышленности.
2. Низкая объемная плотность:
Объемная плотность изделий из керамического волокна обычно составляет 96–160 кг/м³, что примерно в 3 раза меньше, чем у легкого кирпича, и в 5 раз меньше, чем у легкого огнеупорного литьевого материала. В новых печах использование изделий из керамического волокна позволяет не только экономить сталь, но и упрощает погрузку/разгрузку и транспортировку, что способствует развитию технологий промышленных печей.
3. Малая теплоемкость и способность к накоплению тепла:
По сравнению с огнеупорными и теплоизоляционными кирпичами, производительность изделий из керамического волокна значительно ниже, примерно в 14-13 раз ниже, чем у огнеупорных кирпичей, и в 7-16 раз ниже, чем у теплоизоляционных кирпичей. Для печей колоколообразного типа с прерывистым режимом работы можно значительно сэкономить топливо, не связанное с производством.
4. Простая конструкция, короткий срок службы.
Благодаря превосходной эластичности керамических волокнистых одеял и модулей, величину сжатия можно прогнозировать, и нет необходимости оставлять компенсационные швы во время строительства. В результате, строительство становится простым и легким, и его могут выполнить квалифицированные рабочие.
5. Эксплуатация без духовки.
Благодаря использованию футеровки из цельного волокна, печи могут быстро нагреваться до рабочей температуры, если нет ограничений со стороны других металлических компонентов, что значительно повышает эффективность использования промышленных печей и снижает расход топлива, не связанный с производством.
6. Очень низкая теплопроводность
Керамическое волокно представляет собой комбинацию волокон диаметром 3-5 мкм, поэтому оно обладает очень низкой теплопроводностью. Например, когда высокоалюминиевое волокно плотностью 128 кг/м³ нагревается до 1000℃ на поверхности, коэффициент теплопередачи составляет всего 0,22 (Вт/МК).
7. Хорошая химическая стабильность и устойчивость к эрозии, вызванной потоком воздуха:
Керамическое волокно подвержено эрозии только в фосфорной кислоте, плавиковой кислоте и горячих щелочах, а также устойчиво к другим агрессивным средам. Кроме того, модули из керамического волокна изготавливаются путем непрерывного складывания керамических волоконных полотен с определенным коэффициентом сжатия. После обработки поверхности сопротивление ветровой эрозии может достигать 30 м/с.
Структура применения керамического волокна
Типичная конструкция внутренней облицовки нагревательного кожуха
Горелка нагревательного кожуха: в ней используется композитная структура из модулей из керамического волокна CCEWOOL и многослойных ковровых покрытий из керамического волокна. Материал задней облицовки может быть на один класс ниже, чем материал многослойных модулей нагревательной поверхности. Модули расположены в виде «батальона солдат» и закреплены уголком или подвешены.
Модуль из уголкового профиля — это самый простой способ монтажа и использования, поскольку он имеет простую конструкцию крепления и в наибольшей степени защищает ровность футеровки печи.
Области над горелкой
Используется многослойный метод укладки керамических волоконных одеял CCEWOOL. Футеровка печи обычно состоит из 6-9 слоев, закрепленных термостойкими стальными винтами, саморезами, быстросъемными и поворотными рейками и другими крепежными элементами. Высокотемпературные керамические волоконные одеяла используются на расстоянии около 150 мм от горячей поверхности, а в остальных местах — низкосортные. При укладке одеял расстояние между стыками должно составлять не менее 100 мм. Внутренние керамические волоконные одеяла соединяются встык для облегчения монтажа, а слои на горячей поверхности укладываются внахлест для обеспечения герметичности.
Эффекты применения футеровки из керамического волокна
Эффективность цельноволоконной структуры нагревательной крышки колокольных печей остается очень высокой. Наружная крышка, выполненная по такой технологии, не только гарантирует отличную теплоизоляцию, но и упрощает монтаж; поэтому это новая конструкция, обладающая большим потенциалом для продвижения цилиндрических нагревательных печей.
Дата публикации: 30 апреля 2021 г.











