Тепловой изоляции подвергают все источники выделений тепла в окружающее пространство. По действующим правилам температура наружной поверхности агрегатов вблизи рабочих мест не должна превышать 45°С.

Тепловая изоляция дает возможность не только улучшить условия труда и уменьшить потери тепла, но и повысить производительность печей, экономить топливо, увеличить срок службы агрегатов, интенсифицировать технологический процесс и т. д.

Для тепловой изоляции применяют разнообразные материалы: теплоизоляционные огнеупорные материалы, специальные огнеупорные массы, огнеупорные растворы и обмазки, огнеупорные бетоны и другие неорганические теплоизоляционные материалы (диатомит, трепел, пенодиатомовые изделия, асбест, асбоцемент, совелит, слюду,; вермикулит, минеральную вату и войлок, стеклянную вату, стеклянную ткань, пеностекло, ячеистые бетоны, пенобетон, газобетон, керамзит, пемзу, альфоль и др.), органические теплоизоляционные материалы (пробковые, торфоизоляционные, древесноволокнистые плиты, войлок, фибролит, древесные опилки, золу, термоизоляционный картон, полистирол, поропласт, пенопласт и др.).

Теплоизоляционные материалы различаются по теплопроводности λ и температуропроводности а; иаибольшими λ и а обладают металлы, наименьшими — легкие органические материалы.

Чем выше коэффициент теплопроводности материала кладки, тем большее количество тепла будет отдано во внешнюю среду и тем выше будет температура наружной поверхности печи.

Тепловая изоляция печей уменьшает фильтрацию холодного воздуха из окружающей атмосферы во внутреннюю полость печи и горячих газов из печи в атмосферу, снижает температурный градиент в кладке, в результате чего уменьшается тепловое напряжение и повышается стойкость ее.

Источниками значительных потерь тепла являются арматура окон и крышки печей. Улучшение тепловой изоляции их увеличивает производительность печи, ускоряет нагрев и уменьшает угар металла.

Особенно эффективно осуществление тепловой изоляции кладки в конце кампании печи. Если в начале кампании толщина стенки печи 300 мм и потери тепла составляют 23 МД/ч через 1 м2 поверхности, то в конце кампании толщина стенки 75 мм и потери тепла 84 МДж/ч через 1 м2 поверхности. Рациональной теплоизоляцией эти потери можно уменьшить соответственно до 12 и 18 МДж/ч через 1 м2 поверхности.

Тепловую изоляцию печей выполняют по внутренней или наружной поверхности огнеупорной кладки или между слоями кладки.

Изоляция по внутренней поверхности кладки резко снижает температуру ее и сокращает потери тепла. Такая изоляция целесообразна и эффективна в печах периодического действия, так как снижается расход топлива на разогрев кладки. Для изоляции используют теплоизоляционные огнеупорные легковесы.

Изоляция по наружной поверхности кладки снижает температуру на ее поверхности, уменьшает потери тепла в окружающее пространство (но увеличивает расход топлива на разогрев), повышает температуру огнеупорной кладки и выравнивает ее по всей толщине.

Такую изоляцию применяют в печах непрерывного действия; для этого используют теплоизоляционные огнеупорные легковесы, диатомитовый кирпич, минеральную вату, вермикулит и другие материалы.

Конструкции устройств тепловой изоляции разнообразны. Эффективность тепловой изоляции зависит от способа монтажа, применяемых материалов, температурных условий изолируемой поверхности, назначения изолируемых объектов и их расположения.

Для защиты от внешних воздействий, увлажнения, разрушения, коррозии и для поддержания чистоты применяют облицовывание, оштукатуривание и окрашивание поверхностей. Применение материалов с малой теплопроводностью (например, легковесных огнеупоров) является достаточно эффективным, но оно не всегда возможно, так как уменьшение аккумулирующей способности кладки сказывается на устойчивости теплового режима печи. Например в мартеновских печах высокая аккумулирующая способность кладки является полезной.

При экранировании кладки с внутренней стороны печного пространства непосредственно нагреву подвергается только экран, колебания температуры в рабочем пространстве печи сглаживаются. Таким образом, экран является тепловым зеркалом; он аккумулирует тепло при возрастании теплового напряжения в рабочем пространстве печи.

При таком экранировании уменьшение потерь тепла через кладку зависит только от коэффициентов излучения (и не зависит от температуры).

Простым способом экранирования является установка вдоль стен печи экрана-щита толщиной до 80 мм. Другой способ экранирования — установка экрана-муфеля .

Температура наружной поверхности кладки печи невысока, если кладка не участвует в тепловой работе ее. Это достигается в безынерционных печах, в которых внутрипечная температура может быстро меняться, а оболочка рабочего пространства практически не участвует в тепловой работе. В этих печах функции кладки — обеспечение в печи нужной интенсивности рабочего нагрева и уменьшение потерь тепла наружу — разделены.

Для ограждения рабочего пространства в безынерционных пламенных печах используют огнеупорные экраны, обтекаемые с обеих сторон отходящими газами; в электрических печах экраны обтекает воздух.

Работающая по принципу отражения тепла печь с футеровкой из пористого шамотного кирпича, который обладает высокой способностью излучения (около 0,7 в интервале температур 870—1100°С) и низкой теплопроводностью, имеет высокий термический коэффициент полезного действия; по сравнению с обычной печью экономия топлива достигает 60%. При толщине кладки 150 мм и температуре внутри печи около 1150°С наружная поверхность стенок печи имеет температуру 66°С,

Тепловое ограждение печи может быть создано отходящими дымовыми газами, циркулирующими в пространстве между внутренними и наружными стенками рабочей камеры. Наружные стенки печи ограждены коробкой с двойными стенками, выполняющей роль воздухоподогревателя.

Для улучшения герметичности печей их снаружи обкладывают листами алюминия или оцинкованного железа. Однако полной герметизации достичь нельзя из-за наличия окон и других рабочих отверстий.

Окна печей должны открываться на минимально необходимое время и закрываться, по возможности, автоматически.

Потеря тепла через открытые окна печей равна

где Q_изл — потеря тепла излучением, вт/ч;

С₀—коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный 5,76 Вт/(м²·°К⁴);

Т₂ — средняя температура рабочего пространства печи, °К;

Т₁ — температура окружающей среды (293°К);

F — площадь излучающей поверхности, м²;

ψ — коэффициент диафрагмирования, зависящий от формы отверстия и толщины стенки (определяют по специальным графикам; может быть принят 0,65).

Для уменьшения тепловых потерь площадь рабочих окон делают минимально необходимой для проведения рабочих операций, а в некоторых случаях — и для наблюдения рабочего пространства печи. Большая, чем минимально необходимая, площадь рабочего окна вызывает увеличение теплового излучения. Выбор конфигурации и размеров окон должен быть основан на анализе рабочих операций.

Необходимо обеспечить плотное прилегание крышек, закрывающих окна. Гляделки в окнах прикрывают заслонками.

Использование водяного охлаждения печей дает возможность поддерживать температуру конструктивных элементов в необходимых пределах и способствует снижению температуры наружной поверхности печей.

Средняя температура отходящей воды должна быть не выше 40—50°С, чтобы на стенках охлаждаемой детали не выпадали соли временной жесткости (бикарбонаты).

Однако из-за неравномерности распределения температур в охлаждаемой детали температура воды может оказаться выше указанной и произойдет местное выпадение солей; в результате на теплообменной поверхности образуется накипь, температура стенки повышается выше допустимого предела, что приводит к прогару охлаждаемой детали.

Конструкция охлаждаемых элементов должна обеспечивать хорошую циркуляцию воды и исключать образование паровых мешков, которые ухудшают теплообмен и вызывают коррозию стенок.

При испарительном охлаждении металлургических печей для отвода тепла используют кипящую воду, коэффициент теплопередачи которой значительно больше, чем холодной воды.

При испарении каждого килограмма воды от охлаждаемой детали отнимается более 2,5 Мдж тепла (2,25 Мдж — на парообразование и около 0,25 Мдж — на нагрев воды от 30°С до температуры кипения). При водяном охлаждении для отбора такого же количества тепла требуется 51 кг воды.

Так как при испарительном охлаждении расход воды примерно в 50 раз меньше, возможно применять умягченную катионированную воду, что устраняет отложение накипи и взвесей.

Применение испарительного охлаждения улучшает условия труда, так как уменьшаются потери тепла в окружащую среду, снижается температура наружных поверхностей печей и повышается надежность их работы.

Предыдущая 7 8 9 10 11 12 131415 16 17 18 19 20 21 22 Следующая