راهنمای بهینه‌سازی کوره‌های صنعتی از طریق مواد نسوز

تصور کنید کوره ی عظیم کارخانه ی فولاد، جایی که دمای آن به هزاران درجه سانتیگراد می رسد.مقدار زیادی از انرژی حرارتی به اتمسفر منتشر می شود، منابع را هدر می دهد و بر محیط اطراف تاثیر می گذاردراه حل برای محدود کردن این دمای شدید و بهبود کارایی کوره های صنعتی در انتخاب استراتژیک و استفاده از مواد آتش شکن است.

قبل از بررسی مواد آتش شکن، درک سه مکانیسم اصلی انتقال گرما ضروری است:

• هدایت:حرکت گرما از طریق برخورد مولکولی در یک ماده
• محرک:انتقال گرما از طریق حرکت مایع (سیال یا گاز)
• تشعشعات:انتقال انرژی از طریق امواج الکترومغناطیسی

کوره های صنعتی هر سه پدیده را به طور همزمان تجربه می کنند. گاز های کوره گرم از طریق کنوکشن و تشعشع گرما را به دیواره ها منتقل می کنند، در حالی که دیواره ها گرما را به بیرون هدایت می کنند.بدون عایق مناسب، این آبشار انرژی منجر به از دست دادن حرارتی قابل توجهی می شود.

این مواد تخصصی غیر فلزی در دمای بالاتر از 1000 درجه فارنهایت (538 درجه سانتیگراد) یکپارچگی ساختاری را حفظ می کنند.که در کاربردهای مختلف صنعتی با دمای بالا از جمله کوره های متالورژیک دارای عملکردهای حیاتی هستند، کوره های سرامیکی و تاسیسات تولید سیمان.

• عایق حرارتی:به حداقل رساندن تلفات انرژی در حالی که بهبود بهره وری
• حفاظت ساختاری:محافظت از اجزای کوره از تخریب حرارتی و خوردگی شیمیایی
• طول عمر عملیاتی:افزایش عمر در حالی که هزینه های نگهداری را کاهش می دهد

گسترده ترین مورد استفاده از آتش شکن ، عمدتا از گل و سایر مواد معدنی مقاوم در برابر حرارت تشکیل شده است. ثبات حرارتی عالی و مقاومت در برابر فرسایش را برای کاربردهای مختلف کوره ارائه می دهد.

مواد عایق بندی سبک ساخته شده از ترکیبات آلومینیوم سیلیکا. دارای رسانایی حرارتی بسیار پایین است، که آن را برای پوشش کوره و کاربردهای مهر و موم ایده آل می کند.

مواد خالص با مقاومت درجه حرارت استثنایی، قدرت مکانیکی و ثبات شیمیایی مناسب برای محیط های شدید با فشار بالا و عناصر خوردنی

مواد مبتنی بر کوارتز با مقاومت اسیدی برتر و مقاومت حرارتی. معمولا در کوره های کوکس و کوره های ذوب شیشه اجرا می شود.

مواد درجه بالا با نقطه ذوب فوق العاده و مقاومت در برابر شوک حرارتی طراحی شده برای کاربردهای درجه حرارت فوق العاده بالا و قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی شدید

مواد مبتنی بر کربن (کاکس، گرافیت) با مقاومت فوق العاده در برابر شوک حرارتی و سازگاری slag. عمدتا در کوره های بالا و کوره های قوس الکتریکی استفاده می شود.

مواد فوق العاده سخت با مقاومت خارق العاده در برابر فرسایش، ثبات اکسیداسیون و رسانایی حرارتی.

انتخاب مطلوب آتش شکن نیاز به ارزیابی جامع از عوامل متعدد دارد:

• مشخصات دمایی:مواد باید با حاشیه ایمنی در برابر حداکثر دمای کار مقاومت کنند.
• اتمسفر کوره:الزامات سازگاری اسیدی/اسکی
• مقاومت به شوک حرارتی:توانایی تحمل نوسانات سریع دمای
• مقاومت در برابر سنگ:حفاظت در برابر فرسایش محصولات جانبی ذوب شده
• قدرت مکانیکی:قابلیت حمل بار ساختاری
• رسانایی حرارتی:ویژگی های عملکرد عایق
• ملاحظات اقتصادی:بهره وری از هزینه در چارچوب پارامترهای عملکرد

رسانایی حرارتی (k):این پارامتر بحرانی که در BTU·in/ ((hr·ft2·°F) یا W/ ((m·K) اندازه گیری می شود، ظرفیت انتقال گرما یک ماده را اندازه گیری می کند. مقادیر پایین تر نشان دهنده خواص عایق بندی برتر است.

مقدار R:متقابل رسانایی حرارتی، نشان دهنده اثربخشی عایق بندی است. مقادیر بالاتر نشان دهنده مقاومت حرارتی بهتر است.

این مواد به طور خاص برای مدیریت حرارتی طراحی شده اند و دارای رسانایی پایین و منافذیت بالا هستند. درجه عملکرد (به عنوان مثال، K-30) حداکثر دمای کار را نشان می دهد (3,000 ° F / 1 ° C)649°C) قبل از بروز تغییر شکل.

رسانایی طبیعی هوای پایین (0.16 BTU·in / ((hr·ft2·°F)) در مقایسه با آجر استاندارد (2.13-3.7 BTU·in / ((hr·ft2·°F)) توضیح می دهد که چرا ساختارهای میکروپوروس عایق بندی را افزایش می دهند.مواد پیشرفته ای مثل فوم سرامیک نمونه ای از این اصل هستند..

در دمای پایین تر، کنوکشن غالب است، در حالی که تشعشع به عنوان سطح شعله دار غالب می شود.مواد آتش شکن سطح صاف، بهره برداری از گرما تابش را بهبود می بخشد.

این دستگاه ها که بالاتر از ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد کار می کنند، برای مقاومت در برابر فلز ذوب شده و لاغری، نیاز به مواد آتش گیر کربن و کوراندوم دارند.

در درجه حرارت ~ 1,450 درجه سانتیگراد، آجر های کروم مگنیزیا و اسپینل در برابر حمله کلینکر و قلیان مقاومت می کنند.

مواد سیلیکونی و زرکونیا-کورندوم در برابر شیشه ذوب شده 1600 درجه سانتیگراد محافظت می کنند.

مولیت و آلومینیوم-مولیت مقاوم به شرایط مختلف سوزانگی را در بر می گیرند.

• خالصیت مواد برای شرایط شدید
• کامپوزیت های پیشرفته برای عملکرد چند منظوره
• مواد هوشمند با توانایی های خود درمانی
• فرمول های بسیار کم رسانایی برای حفظ انرژی

مواد آتش شکن پایه ای برای عملکرد کارآمد و ماندگار کوره های صنعتی هستند.و الزامات درخواستدر این روش، مهندسان می توانند بهره وری انرژی را بهینه سازی کنند و در عین حال طول عمر خدمات تجهیزات را افزایش دهند.