Статьи

Волокнистые материалы сочетают в себе высокие огнеупорные и теплоизоляционные характеристики, такие как низкую теплопроводность, малую плотность и, вместе с тем, достаточную механическую прочность, что позволяет широко применять их вместо традиционных материалов для футеровки практически всего парка термического оборудования, котлов, трубопроводов, агрегатов химической промышленности и др. Применение этих материалов благодаря легкой обрабатываемости обеспечивает значительное снижение трудоемкости футеровочных  работ и высокую ремонтопригодность футеровки. Другим существенным достоинством волокнистых огнеупорных материалов на основе муллитокремнеземных волокон является высокая степень черноты, для диапазона температур 1000 – 1200°С она составляет 0.9 ÷ 0.95. Для сравнения степень черноты шамота при тех же температурах  -0.6 ÷ 0.72. Еще одним достоинством волокнистых материалов является большое количество теплосмен (до 1000 и более) без значительных изменений качества материала. 

Основой для производства волокнистых материалов ШВП-350, ШВП-550,  ШВПХ-550 являются муллитокремнеземистые волокна, состоящие из окислов Al2O3 и SiO2 в примерном соотношении по объему 1:1, и высокотемпературные неорганические связующие, а для плит вермикулито-волокнистых ПВВП-500 и перлито-волокнистых ПВП-280 композиции муллито-кремнеземистого волокна и, соответственно, вспученного вермикулита или перлита и также высокотемпературные неорганические связующие.

Сочетая в себе свойства огнеупоров и теплоизоляции, изделия из волокнистых материалов позволяют создавать новые, легкие конструкции футеровок стен, рабочих заслонок (дверей) и сводов промышленных печей. Низкая теплопроводность позволяет уменьшать габариты печи за счет толщины футеровки, что вместе с низкой плотностью делает возможным в несколько (до 8÷10) раз снизить массу футеровки и, соответственно,  в 2-3 раза массу металлоконструкций печи, что, кстати,  косвенно также способствует энергосбережению.  Теплота, аккумулируемая футеровкой за время выхода на рабочую температуру, уменьшается также в несколько раз. Резко сокращается время разогрева печи, позволяя экономить не только энергоресурсы, но и уменьшая непроизводительное время работы печи и обслуживающего персонала.  Особенно эффективно применение новых футеровочных материалов в термических печах периодического действия, с частыми сменами термических программ и, следовательно, периодов нагрева и охлаждения. За эти качества волокнистые материалы часто называют малоинерционными.

Футеровка из волокнистых материалов как правило выполняется многослойной. Например, внутренний  огнеупорный слой обычно выполняется из шамотно-волокнистых плит ШВП-350 или ШВП-550  (ШВПХ-550 или ШВПХ-750)  , второй слой-теплоизоляционный, из более дешевых материалов, например, из вермикулито-волокнистых плит ПВВП-500 или перлито-волокнистых  плит ПВП-280, а третий слой, также теплоизоляционный, в виде плит из базальтового волокна. В каждом конкретном случае выбор материалов зависит от максимальной температуры и скорости продуктов сгорания или воздушной (защитной) среды в рабочей камере соответственно газовой или электрической печи. Благодаря многослойности футеровки используются лучшие качества всех материалов. Первый слой рассчитан на более высокую температуру эксплуатации, у следующих слоев ниже теплопроводность в данном интервале температур и, кроме того, они существенно дешевле. Таким образом, применение многослойных футеровок из волокнистых материалов позволяет добиться оптимального соотношения цены и качества.

Вторым важным мероприятием повышения эффективности работы электропечей является применение проволочных нагревателей из современных нагревательных сплавов высокого омического сопротивления  ЕВРОФЕХРАЛЬ GS 23-5, СУПЕРФЕХРАЛЬ GS SYи др. Данные сплавы обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными сплавами «Фехраль» и дорогостоящей нихромовой  проволокой, такими как более высокая температура эксплуатации электропечи(до 1350 °С), более длительный срок службы до 2-2,5 раз. В печах с футеровкой из волокнистых материалов проволочные электронагреватели как правило размещают на керамических трубках, что улучшает технологичность монтажа и ремонта.

Третье мероприятие - применение принудительной конвекции с целью сокращения времени термообработки (и нагрева и охлаждения) особенно в печах отжига, отпуска  наряду с герметизацией затворов подовых тележек, дверей, заслонок, крышек с использованием современных  прошивных рулонных, шнуровых, тканевых и др. муллитокремнеземистых материалов. Это дает не только существенную экономию энергоносителей, но и повышает качество обрабатываемых материалов и производительность термического оборудования.

Четвертое  - применение систем управления тепловым режимом на базе тиристорных блоков, современных микропроцессорных терморегуляторов и контроллерной модульной техники (Siemens, Samsung и др.).

Данные системы управления могут быть локальными, когда печь управляется со своего пульта (щита) управления и не объединяется с другими агрегатами или общими, включающими не только один агрегат (печь), а всю технологическую линию. Локальная система управления печью представляет собой шкаф управления, в котором смонтированы один или несколько микропроцессорных регуляторов, блок коммутации и управления нагревательными элементами печи, операторская панель, элементы световой сигнализации, регулирующая, запорная и защитная арматура, обеспечивающие автоматизацию термообработки.

Общие системы управления обеспечивают полную автоматизацию термообработки изделий. В них тепловые агрегаты могут управляться как непосредственно со своих операторских пультов, так и дистанционно, с верхнего уровня системы, в котором обычно находится локальный компьютер либо общая компьютерная сеть предприятия.

Оснащение тепловых агрегатов автоматизированными системами управления технологическими и теплотехническими процессами на базе управляющих контроллеров дает возможность наиболее экономично вести технологический процесс, оптимизировать работу печи и получить экономию энергоносителей до 5 –10 %, а также добиться повышения качества выпускаемой продукции.

Среди наиболее энергоэффективных промышленных печей, изготовленных НПО «ТеплоКонструкция» и находящихся в эксплуатации:

электропечи сопротивления с выдвижным подом для термообработки металлов, сплавов и крупногабаритных сварных  изделий до 1150 °С, с объемом рабочего пространства от 1,5 до 130 м3, 

1. в частности электропечи объемом 130 м3 для ОАО «Савеловский машиностроительный завод»
2. 28 м3 для ОАО «Наро-Фоминский машиностроительный завод» и 
3. 4 м3  для  ОАО «НИИМТ», г.Ижевск
4. шахтная электропечь сопротивления для термообработки заготовок длиной до 4,0 м до температуры 1000 °С для ОАО «НИИМТ», г. Ижевск
5. шахтная электропечь для ОАО «ОРМА», г.Санкт-Петербург
6. газовые камерные печи для предприятий ОАО «РЖД»

Значительное место в деятельности НПО «ТеплоКонструкция» занимают работы по техническому перевооружению и модернизации печей, а также по монтажу технологических систем.

1. Наиболее крупные работы по этому направлению:
2. ремонт и модернизация в 2007-2009 г.г. нескольких печей СНО 70÷80 годов выпуска на ОАО РСК «МИГ»;
3. монтаж системы дожигания и дымоудаления вредных выбросов общей протяженностью дымопроводов 130 м на высотах 6÷13 м (ММПП «Салют»);
4. монтаж вентиляционной системы на Кудиновском кирпичном заводе.

Эффективность мероприятий по снижению энергопотребления на основе анализа опыта эксплуатации промышленных печей производства НПО «ТеплоКонструкция» представлена в таблице.

Представленные данные указывают на необходимость осуществления предприятиями комплексного подхода при проведении мероприятий по энергосбережению при строительстве новых и модернизации действующих тепловых агрегатов, который позволяет не только  снизить энергопотребление на 40-50%, снизить капитальные затраты при строительстве и модернизации тепловых агрегатов, но и увеличить производительность технологического оборудования, повысить качество выпускаемой продукции, а также улучшить условия работы обслуживающего персонала.