книги / Неформованные огнеупоры. Свойства и применение неформованных огнеупоров Сост. И. Д. Кащеев [ др.]; Под ред. И. Д. Кащеева

да волокна входят составной частью в другие материалы, они придают им высокую прочность.

Из огнеупорной алюмосиликатной ваты изготовляют рулонный материал, войлок, плиты, бумагу и картон. Габариты изделий приведены ниже, мм:

Свойства каолинового волокна и изделий на его основе регламентируются требова­ ниями ГОСТ 23619-79.

В зависимости от группы и температуры применения огнеупорные теплоизоляци­ онные стекловолокнистые материалы делятся на марки табл. 1.10, а некоторые их свой­ ства приведены в табл. 1.11.

На основе поликристаллических корундовых волокон изготовляют жесткие изде­ лия на минеральной связке, которые выпускают трех марок: МКПП-300, МКПП-400 и МЛПП-300. Свойства приведены в табл. 1.12.

Огнеупорные бумага и картон обладают рядом существенных достоинств по срав­ нению с применяющимися в настоящее время высокотемпературными асбестовыми, базальтовыми листовыми материалами и характеризуются:

•высокими температурами службы;

•низкой теплопроводностью при высоких температурах;

•повышенной упругостью;

•низкой плотностью (особенно по сравнению с асбестовыми материалами);

Т а б л и ц а 1.11

Некоторые показатели теплоизоляционных материалов

•высокой прочностью (по сравнению с базальтовым картоном);

•высокой прочностью к расплавам цветных металлов — алюминия и цинка (табл. 1.13).

Основными технологическими параметрами, по которым оценивается пригодность материала для теплоизоляции, являются теплоемкость, кажущаяся плотность, коэф­ фициент теплопроводности и величина теплоизлучения. С помощью этих величин определяют тепловой баланс футеровки печи.

Удельная теплоемкость каолинового волокна 1,07 кДж/(кг*К).

Если умножить удельную теплоемкость на кажущуюся плотность, то получим теп­ лоемкость волокнистого материала. В связи с низким значением кажущейся плотнос­ ти полученное значение составляет 5-15 % соответствующего показателя плотных огнеупоров.

Эквивалентная теплопроводность волокнистых материалов в зависимости от объем­ ной плотности (величины обратной пористости) и температуры изменяется следую­ щим образом.

Рис. 1.3. Теплопроводность высокопористой ог­ неупорной изоляции на основе ЗЮ2 в зависимос­ ти оттемпературы при пористости, %: 1— 95,5; 2

— 94,2; 3 — 88,8; 4 — 81,1; 5 — 79,5

При обычном для нагревательных печей диапазоне температур общая степень излу­ чения традиционных огнеупоров находится в пределах 0,5-0,8. Степень излучения волокнистых материалов ниже этих значений, и находится в пределах 0,3-0,6.

Волокнистые материалы имеют высокую газопроницаемость. Для некоторых изде­ лий Сухоложского огнеупорного завода, полученных по сухому способу, газопрони­ цаемость (мкм2) имеет следующие значения:

Применение волокнистых огнеупоров. По оценке специалистов, возможный годо­ вой объем применения волокнистых огнеупоров в конструкциях футеровок промыш­ ленных печей (30 тыс. т) позволит отказаться от ежегодного выпуска 600 тыс. т огнеупо­ ров, сэкономить ежегодно в период эксплуатации тепловых агрегатов более 2 млн т у. т., уменьшить трудоемкость тепломонтажных работ более чем на 0,5 млн чел.-дн.

Некоторые области применения волокнистых материалов приведены в табл. 1.14. Теплоизоляционные изделия из керамических волокон позволяют экономить топли­ во в печах различного типа, что способствует их широкому распространению. Чаще всего волокнистые материалы применяют как покрытие ранее установленного огне­ упора с целью улучшения теплоизоляционных свойств футеровки или как полностью

волокнистую футеровку печей. Последняя выполняется по схеме:

Горячая сторона -» Керамическое волокно —> Минеральная вата Кожух печи.

Толщина слоев футеровки рассчитывается по теплопроводности материалов и до­ пустимым температурам на границе слоев. При этом принимается, что максимальная температура минеральной шлаковой ваты не должна превышать 780 °С, а каолиновой обычной — 1260 °С, а с добавкой оксида хрома — 1450 °С.

Волокнистые материалы крепятся к кожуху печи с помощью шпилек из легирован­ ной стали и керамических стержней. Болт проходит через слой волокнистой футеров­ ки. Шайба и гайка, завинчиваемая на болт, крепят футеровку. Гайка защищается от воздействия высокой температуры слоем волокнистой плиты, приклеиваемой к футе­ ровке.

Часто футеровку стен и сводов печей выполняют с использованием листов картона из керамических волокон. Листы надевают на штыри и закрепляют их шайбами. Лис­ ты позволяют применять их в виде блоков, складывая в пачки.

ции резко снижается.

Эффективность применения волокнистых материалов проявляется в снижении мас­ сы футеровки в 9-12 раз и количества тепла, аккумулируемого кладкой, в 10-11 раз.

Замена огнеупорного кирпича волокнистой изоляцией дает ежегодную экономию топлива в печах непрерывного и периодического действия на 12-14 и 33-40 % соот­

ветственно. При этом повышается производительность печей за счет увеличения объема садки и сокращения общего цикла обработки.

Опыт изготовления, монтажа и эксплуатации печей показал, что применение новых конструкций позволяет:

-сократить трудовые затраты на монтаже в 2-3 раза, а при переходе на панельные конструкции — в 10-12 раз;

-сократить расход огнеупоров в 10-12 раз и массу металлокаркасов печей на 15-

20%;

-сократить расход топлива и электроэнергии в печах периодического действия на

25-30 %;

-повысить производительность тепловых агрегатов периодического действия на 15-

20% благодаря более быстрому разогреву и охлаждению, а также увеличению рабо­

чего пространства.

Глава 2.

ПРИМЕНЕНИЕ НЕФОРМОВАННЫХ ОГНЕУПОРОВ В КОКСОВЫХ ПЕЧАХ

Кладку коксовых батарей можно разделить на 5 укрупненных конструктивных эле­ ментов — зон (рис. 2.1): регенераторы, корнюрная зона, обогревательные простенки, перекрытие обогревательных простенков, перекрытие печи.

Для кладки коксовых печей применяют в основном динасовые огнеупоры. В от­ дельных элементах кладки коксовых печей используют шамотные огнеупоры. При кладке динасовых и шамотных изделий применяют соответствующие мертели. Ха­ рактеристика динасовых и шамотных мертелей по ТУ 1521-006-00188162-96 приве­ дена в табл. 2.1. Для получения оптимального зернового состава кварцита, боя дина­ совых изделий и глины требуется их раздельный помол; содержание фракций мельче 0,09 мм в кварците — 50-55 %, в динасовом бое — около 15 %.

Традиционно фасонным шамотным огнеупором футеруют двери коксовых печей. В последнее время получила распространение блочная футеровка дверей различной кон­ фигурации, выполненная из огнеупорного или жаростойкого бетона (неармированного или армированного металлом). Шамотным радиальным кирпичом выкладывают

Верх печей

Свод камеры

Под камеры

-^П од регенератора

рис. 2Л. Пояса (1-15) и зоны (1-У) кладки коксовых печей с нижним подводом газов (комбинирован­ ный обогрев) и воздуха: /-регенераторы; II-корнюрная зона; III-обогревательные простенки; IУ — перекрытие обогревательных простенков; V— перекрытие печи