Огнеупорные материалы и теплоизоляция печи с подом на тележке: конструкция футеровки, теплопотери и срок службы.
Футеровка печи с подом на тележке подвергается сильному износу. Горячая поверхность нагревается до 950–1100 градусов Цельсия в условиях непрерывной эксплуатации, с термическими циклами от температуры окружающей среды до рабочей температуры и обратно. Дно печи, где под катком перемещается внутрь и наружу, испытывает механическую нагрузку от колес тележки. Крыша подвергается лучистому теплу от нагрузки. Каждая часть футеровки нагружается по-разному, и грамотная конструкция позволяет подобрать огнеупорный материал в соответствии с местными условиями эксплуатации. Это не самая привлекательная работа, но от нее зависит, прослужит ли печь 5 или 15 лет между капитальными ремонтами.
Архитектура облицовки
Современная футеровка топочной камеры с подом на тележке имеет три слоя. Горячая сторона выполнена из высокоглиноземистого кирпича (60–80% Al2O3) или керамического волокнистого модуля, в зависимости от расчетной температуры и условий эксплуатации. За горячей стороной находится слой огнеупорного кирпича (IFB, 23–26% Al2O3) или плита из силиката кальция. Самый внешний слой представляет собой одеяло из минеральной ваты или керамического волокна, обеспечивающее теплоизоляцию холодной стороны и защищающее стальную оболочку от перегрева.
Общая толщина стенок печи, рассчитанной на 950 градусов Цельсия, обычно составляет от 280 до 350 мм, а температура корпуса при полной рабочей температуре ниже 60 градусов Цельсия. Расчетные теплопотери составляют от 600 до 900 Вт на квадратный метр площади стенки, что соответствует общим теплопотерям от 30 до 50 кВт на площади стенки 50 квадратных метров. Это постоянные затраты энергии, и их минимизация делает эксплуатацию печи экономически выгодной.
Облицовка из керамических волоконных модулей
Модули из керамического волокна в значительной степени заменили кирпичную футеровку крыши и боковых стенок новых конструкций топочных печ с тележечным подом. Волокнистые модули представляют собой листы толщиной от 200 до 300 мм, сложенные в виде гармошки и закрепленные на анкерах из нержавеющей стали, приваренных к корпусу. Модули сжимаются друг к другу, образуя сплошную горячую поверхность, а складчатая структура обеспечивает им хорошую термостойкость.
Преимущества волоконно-оптических модулей перед кирпичными модулями значительны. Тепловая инерция в 4-6 раз ниже, что означает более быстрый нагрев и меньшее энергопотребление во время циклической работы. Теплопроводность при 1000 градусах Цельсия составляет 0,15-0,25 Вт/м·Кельвин, по сравнению с 0,6-0,8 для кирпичных модулей с добавлением волоконно-оптического волокна и теплоизоляционного материала. Монтаж быстрее, а ремонт проще — поврежденный модуль можно вырезать и заменить за 30 минут.
Компромисс заключается в сроке службы. Волоконно-оптические модули, рассчитанные на температуру 950 градусов Цельсия, служат от 5 до 8 лет, прежде чем модули с горячей поверхностью начнут спекаться и терять толщину. При температуре выше 1050 градусов Цельсия срок службы сокращается до 3-5 лет. При температуре выше 1150 градусов Цельсия использование волоконно-оптических модулей не рекомендуется, и конструкция возвращается к кирпичной кладке.
Кирпичная облицовка для эксплуатации при высоких температурах
Для печей с подом на тележке, работающих при температуре выше 1050 градусов Цельсия, стандартной остается кирпичная футеровка. На горячей поверхности используется высокоглиноземистый кирпич (80–90% Al2O3), подложка из IFB (плотность 1,0–1,4 г/см³) и керамического волокнистого одеяла. Кирпичная футеровка обладает большей тепловой инерцией и медленнее нагревается, но служит дольше при высоких температурах — от 8 до 15 лет при температуре 1100 градусов Цельсия.
Компания MONTE INTELLIGENCE использует высокоглиноземистый кирпич для боковых стенок и крыши высокотемпературных печей с подом на тележках, а также волокнистые модули на дверце и ободе тележки в местах с более низкой температурой и более высокими механическими напряжениями.
Облицовка камина Боги
Под тележки является наиболее нагруженной частью футеровки. Он несет вес груза, работает при той же температуре, что и печь, и подвергается механической вибрации при перемещении тележки внутрь и наружу. Стандартная конструкция представляет собой многослойную футеровку: горячая поверхность из высокоглиноземистого кирпича или высокопрочных фибромодулей, подложка из IFB и несущий слой из литого огнеупорного материала для поддержки футеровки и распределения нагрузки на стальную раму тележки.
Футеровка пода тележки обычно имеет меньший срок службы, чем футеровка самой печи, из-за механических нагрузок. Замена футеровки пода тележки обычно планируется каждые 5-8 лет, в то время как срок службы футеровки корпуса печи составляет 10-15 лет. Процедура замены футеровки занимает от 2 до 4 недель простоя печи.
Теплоизоляционные характеристики и теплопотери
Потери тепла через футеровку являются одной из основных причин эксплуатационных расходов печи с подом на тележке. Хорошо изолированная 100-тонная печь, работающая при температуре 950 градусов Цельсия, постоянно теряет от 80 до 120 кВт через стены, крышу и тележку. При ценах на природный газ от 0,30 до 0,40 долларов США за кубический метр это составляет от 50 000 до 80 000 долларов США в год только из-за потерь тепла через стены.
Усовершенствования в конструкции футеровки за последние 20 лет позволили сократить теплопотери вдвое. В конструкции 1990-х годов, использующей кирпич и IFB-панели, потери тепла в той же печи составляли от 150 до 200 кВт. Улучшение достигнуто за счет использования модулей из керамического волокна, микропористой изоляции и более совершенных систем крепления.
Компания MONTE INTELLIGENCE разрабатывает футеровку топочных камер с тележками для достижения минимальных практически возможных теплопотерь при рабочей температуре. Для конструкции, рассчитанной на 950 градусов Цельсия, целевое значение составляет от 600 до 700 Вт на квадратный метр площади стенок. Для конструкции, рассчитанной на 1100 градусов Цельсия, целевое значение составляет от 800 до 900 Вт на квадратный метр.
Уплотнители дверных и тележечных дисков
Дверь и ободок тележки — это две зоны с наибольшими теплопотерями в топочной камере с тележкой. Дверь имеет большую площадь поверхности, часто от 4 до 6 квадратных метров в больших топках, и уплотнение осуществляется механическим способом. Ободок тележки имеет зазор от 5 до 10 мм до дверной рамы для компенсации теплового расширения, и этот зазор представляет собой непрерывный путь для проникновения холодного воздуха.
В хорошей конструкции уплотнения используется прокладка из керамического волоконного троса на двери, сжимаемая гидравлическими или механическими защелками до степени сжатия от 30 до 50 процентов. Уплотнение обода тележки обычно представляет собой песчаное уплотнение или уплотнение из волоконного троса, а для дополнительной защиты уплотнения в зазор нагнетается небольшая воздушная завеса.
Теплопотери через дверцу и ободок тележки могут составлять от 30 до 50 кВт для 100-тонной печи, что примерно составляет от четверти до трети от общих теплопотерь через стенки. Качественные уплотнения окупаются за 6-12 месяцев за счет снижения затрат на топливо.
Осмотр и техническое обслуживание облицовки
Грамотная программа технического обслуживания продлевает срок службы футеровки и предотвращает незапланированные простои. Программа включает в себя: ежемесячный визуальный осмотр горячей поверхности, ежегодное измерение температуры холодной поверхности корпуса и ежеквартальную проверку уплотнений дверей. Любые треснувшие или отсутствующие кирпичные или волоконные модули следует незамедлительно заменять, чтобы предотвратить образование зон перегрева на корпусе.
Компания MONTE INTELLIGENCE предлагает услугу по проверке облицовки в рамках стандартного послепродажного обслуживания. Услуга включает в себя: тепловизионное исследование корпуса при рабочей температуре, отбор проб керна из подозрительных участков и составление письменного отчета с рекомендациями по ремонту и срокам замены.
Обратитесь в компанию MONTE INTELLIGENCE по вопросам модернизации трубопроводов.
Для покупателей, рассматривающих возможность установки новой печи с подвижным подом или футеровки существующего агрегата, инженеры MONTE INTELLIGENCE могут порекомендовать конструкцию футеровки, которая обеспечит баланс между первоначальными затратами, энергоэффективностью и сроком службы в конкретных условиях эксплуатации. Посетите сайтwww.cnlymonte.com/products-bogie-hearth-furnace.html Технические характеристики продукции уточняйте. Для обсуждения проекта отправьте электронное письмо на адрес helenxu@cnlymonte.com с темой «футеровка пода тележки» и подробной информацией о вашей рабочей температуре и технологическом процессе.
