инжиниринговая компания, решающая любые задачи по техническому перевооружению тепловых агрегатов.
+7 495 933-25-76
Москва, Варшавское шоссе, д.132, стр.9
+7 499 707-75-01
Отдел продаж
Статьи

Расчет эффективности применения керамоволокнистых материалов в печах периодического действия

Статья опубликована в журнале "Новые огнеупоры" № 4, 2010
Скачать статью в Word-файле

Кризис металлургической отрасли на фоне мирового экономического кризиса заставил многих участников рынка по-новому взглянуть на структуру себестоимости выпускаемой продукции. Важной составляющей в затратах на металлургическом производстве являются расходы, связанные с потерями тепла в печных агрегатах любого типа и назначения. Одной из основных причин потерь тепла в печных агрегатах является высокая теплопроводность применяемых футеровочных материалов, а именно плотного огнеупорного кирпича и бетона.

В настоящем докладе будет приведен расчет экономической целесообразности применения керамоволокнистой футеровки по сравнению с традиционной из плотных огнеупоров. Учитывая, что многие печи были построены в 80-х годах, рассмотренная в данном примере ситуация с заменой футеровки и нижеприведенный расчет должны быть интересны для читателей.

Многие специалисты утверждают, что керамоволокнистая изоляция прогрессивная. Проверим, так ли это?

Расчетные данные возьмем для печи ОАО «Волгограднефтемаш», которую планируется модернизировать.

  • Габариты печи - длина 8,7 м, ширина 5,6 м, высота 4,6 м
  • Топливо – природный газ, цена за м.куб. - 2,7 руб.
  • Максимальная рабочая температура печи - 1000° C
  • Расчетная температура наружного воздуха - 20° C
  • Температура на обшивке печи - 60° C
  • Футеровка существующая – кирпич шамотный ША-1 плотностью 2000 кг/м. куб., толщина футеровки 600 мм
  • Футеровка новая из керамоволокна – блоки керамоволокнистые LYTX 1260Z плотностью 200 кг/м. куб., толщина футеровки 225 мм
  • Футеровка новая из керамоволокна – блоки керамоволокнистые LYTX 1260Z плотностью 200 кг/м. куб., толщина футеровки 225 мм

Исходя из существующих габаритов печи, объем кирпичной футеровки из шамотного кирпича ША-1 составляет 92 м. куб. Соответственно, масса футеровки при плотности кирпича 2000 кг/м. куб. будет равна 184 224 кг.

Количество теплоты, необходимое для выхода данной печи на рабочую температуру 1000 ºС рассчитывается по всем известной простой формуле:

Q = С ∙ m ∙ ( t2 – t1)


где С - удельная теплоемкость в кДж/(кг ∙К). Она для основных огнеупорных материалов одинакова, вне зависимости от пористости, отражения, химического состава и прочих свойств, и не следует ее путать с теплопроводностью. Удельная теплоемкость огнеупоров – 0,96 кДж/(кг ∙К).


Объем футеровки, м.куб. Рабочий объем печи,
м. куб.
Масса футеровки, кг Кол-во теплоты для нагрева футеровки,
кДж
Объем газа для нагрева футеровки до 1000° C , м. куб. Затраты на разогрев футеровки (руб.) 1 цикл
кирпич шамотный ША-1 92 132 184 224 173 317 939 5 018 13 549
блоки керамоволокнистые LYTX 1260 Z 34 190 6 842 6 436 577 186 502


Таким образом, чтобы разогреть футеровку данной печи до 1000 ºС из кирпича ША-1, потребуется 173 317 939 кДж. Обращаем Ваше внимание - на разогрев футеровки, а не на технологический цикл, который будет зависеть еще и от других факторов.

Теперь рассчитаем необходимое количество теплоты, а следовательно, и топлива на разогрев футеровки из керамоволокна.

При использовании керамоволокнистой изоляции для рабочей температуры 1000ºС при плотности 200 кг/м. куб. достаточно толщины 200 мм, возьмем с запасом 225 мм. Данная толщина была взята при футеровке модульными блоками, хотя для данных условий также подходит прямая футеровка иглопробивными одеялами.

Итак, при вышеназванных габаритах печи объем футеровки керамоволокнистой изоляцией составит 34 м. куб.

Соответственно, масса футеровки при данной плотности 200 кг/м. куб. составит 6842 кг, то есть в 27 раз меньше, чем при кирпичной футеровке!

При этом в нашей формуле Q = С * m * ( t2- t1) количество теплоты на разогрев футеровки пропорционально массе футеровки, а другие параметры: С - удельная теплоемкость и разница температур - одинаковы. Следовательно, на разогрев футеровки из керамоволокна будет потрачено в 27 раз меньше энергии, чем для кирпичной футеровки!

Осуществим далее пересчет этой экономии в денежные средства.

Теплотворная способность природного газа 8250 ккал/м.куб. или же 34543 кДж/м.куб. Поэтому мы потратим 5 018 м.куб. газа для разогрева футеровки из кирпичной кладки и 187 м.куб. газа для разогрева футеровки из керамоволокнистой изоляции. При средней стоимости газа 2 700 руб. за 1 000 м.куб. мы сэкономим 13 047 руб. на 1 рабочем цикле при разогреве футеровки.

Учитывая, что за год печь будет работать не максимальные 72 цикла, а в среднем 65 (возьмем полтора месяца на технологические издержки), то годовая экономическая выгода составит 848 055 руб. от замены футеровки. Отметим также, что при смене футеровки на керамоволокнистую полезный объем печи увеличился на 58 м.куб. (со 132 до 190 м. куб.), что для металлургических предприятий довольно актуально.

Далее произведем расчет срока окупаемости нашего проекта по замене футеровки.

Для замены футеровки данной печи понадобится 171,04 м. кв. керамоволокнистой теплоизоляции в виде модульных блоков LYTX – 1260. При средней стоимости 1 м. кв. данной теплоизоляции у нас 9 540 руб. (или 1 блок = 859 руб. с НДС) стоимость необходимых для новой футеровки материалов составит 1 632 100 руб.

При нашем годовом экономическом эффекте срок окупаемости керамоволокнистой изоляции составит 2 года! А с учетом постоянного роста цен на энергоносители реальный срок будет еще меньше.

Говоря далее о преимуществах керамоволокна по сравнению с традиционными огнеупорами нужно отметить такие свойства и преимущества материала как:

  • Термическая стабильность (сопротивление волокон рекристаллизации)
  • Низкая теплопроводность
  • Низкая теплоемкость вследствие меньшей массы футеровки по сравнению с формованными огнеупорами
  • Высокая прочность на разрыв
  • Стабильная плотность и малая усадка (всего 2% при 1100° C)
  • Стойкость к термоударам
  • Позволяет ускорить монтаж (в 1,5-2 раза снижается время монтажных работ по сравнению с кирпичной и бетонной футеровкой)
  • При малом весе и плотности керамоволокно позволяет существенно облегчить несущие металлоконструкции
Перечень областей, где применяется керамоволокнистая теплоизоляция, очень широк:

  • Футеровка промышленных печей
  • Теплоизоляция котлов, газоходов
  • Изоляция сварных швов для снятия напряжений
  • Уплотнения для высокотемпературных компенсационных стыков
  • Теплоизоляция для высокотемпературных трубопроводов
  • Многоразовая изоляция паровых и газовых турбин
  • Системы противопожарной защиты
  • Фильтрационная среда при высоких температурах

Итак, выбор за Вами.

Стоимость топлива растет, и будет расти ежегодно, а Вы будете больше экономить.

Нужно отметить, что Компания ООО Торговый Дом «Теплопромпроект» работает на рынке промышленной теплоизоляции уже более 10 лет. За годы плодотворной работы наша компания вошла в тройку крупнейших компаний, работающих с керамоволокнистой теплоизоляцией, а также заняла стабильные позиции на рынке по торговле традиционными огнеупорными материалами. Мы осуществляем комплексные проекты по футеровке тепловых агрегатов в различных отраслях промышленности включая проектирование, поставку теплоизоляционных материалов, монтаж и последующее сервисное обслуживание футеровки. Мы готовы решить задачу любой сложности в области огнеупорной теплоизоляции, потому что обладаем накопленным опытом, знаниями и имеем соответствующий штат высокопрофессиональных сотрудников.

Обратившись в нашу компанию по адресу г. Москва, Варшавское шоссе, д. 28А стр. 1 или по телефонам (495) 933-25-76, 933-24-70, Вы получите консультацию специалистов и расчет теплоизоляции по техническому заданию применительно к Вашей организации и заданным техническим условиям. Ждем Вас и готовы помочь Вам экономить финансовые средства!