Эффективность применения теплоизоляционных материалов.

            Огнеупорные и теплоизоляционные материалы выполняют главную задачу в промышленной теплоэнергетике: сохранение тепла и поддержание температуры на требуемом технологическом уровне.
            Для практического использования любого огнеупорного материала в качестве теплоизолятора важны 2 основные характеристики: температура длительного применения и аккумулирующая способность. С помощью теплоизоляционных материалов можно снизить массу футеровки печей в 9-12 раз, а количество теплоты, отнимаемой кладкой (аккумуляцию тепла кладки), в 10-11 раз. Толщина стенки из одного легковесного изделия заменяет кладку толщиной 3,5 изделий нормальных размеров; потери тепла на аккумуляцию при этом снижаются в 10 раз.
          Применение огнеупорных легковесных изделий позволяет экономить время на разогреве и охлаждении печей в 5 раз. Общее сокращение расхода топлива при применении легковесных изделий составляет в печах непрерывного действия 10-15 %, в печах периодического действия 45%. Футеровка печей такими изделиями в 5-10 раз сокращает капитальные вложения на строительство печей (по данным США). Известно, что 1 т шамотных легковесных огнеупоров марки ШЛ-1,3 по теплоизолирующей способности эквивалентна 3 т аналогичных по составу плотных огнеупоров. Снижение расхода топливно-энергетических ресурсов на 1% обходится в 2-3 раза дешевле, чем добыча эквивалентного количества топлива.
         В процессе длительной службы в условиях примерно постоянных температур теплопроводность огнеупоров повышается на 10-15 %, а в условиях переменных температур - понижается вследствие образования дополнительных микротрещин в структуре огнеупора. Теплоизоляционные материалы не только экономят энергетические ресурсы, но и во многих случаях способствуют интенсификации технологических процессов, улучшению экологии, упрощению конструктивных решений новых футеровок.
         Особенно эффективным является применение огнеупорных теплоизоляционных материалов для футеровки стен печей в области высоких температур, так как оно дает возможность сократить длительность разогрева печей и уменьшить толщину футеровки. Эффективность применения теплоизоляционных огнеупоров растет с уменьшением рабочего пространства теплового агрегата, с укорочением рабочего цикла, с улучшением теплоизоляционных свойств материалов. По данным многих исследователей, КПД промышленных тепловых агрегатов весьма низок; КПД мартеновских печей составляет 15-25 %, вагранок 25-40%, нагревательных печей для слитков 25-45%, ковочных печей 10-20%, отражательных и закалочных печей 10-20%, керамических печей 20-40 %.
         Важнейшими статьями расхода тепла в промышленных печах являются потери тепла с уходящими газами, на аккумуляцию тепла футеровкой, на излучение тепла футеровкой. Потери тепла на аккумуляцию и излучение кладкой промышленных печей колеблются от 50 до 90 % в зависимости от конструкции печей. Эти потери могут быть сокращены двумя основными способами: уменьшением объема кладки стен и дверей печи или уменьшением теплоемкости или теплопроводности материала стен. Оба способа тесно взаимосвязаны, так как при высоких температурах уменьшение объема футеровки может быть произведено лишь при наличии малотеплопроводного материала с низкой аккумулирующей способностью.
        При снижении массы футеровки примерно на 11% потери тепла снижаются с 14800 до 5800 Вт/м2, т.е. на 61%. Наибольшее тепловое напряжение испытывают периклазоуглеродистые и переклазохромитовые огнеупоры.
          Таким образом, теплоизоляция, кроме сокращения потерь тепла, устраняет термическое разрушение огнеупора, сохраняет кладку и тем самым увеличивает срок эксплуатации.
        При частых остановках тепловых агрегатов футеровка разрушается вследствие колебания температур. В этом случае необходимо илиподдерживать температу в печи, сохраняя огнеупоры от разрушения, или отключать подачу топлива и охлаждать печь. При охлаждении футеровка неизбежно приходит в состояние, отличное от исходного, и может быть непригодна для повторного использования. В этом случае применяют термостойкие и теплоизоляционные материалы - волокнистые и высокоогнеупорные легковесные, обладающие наименьшей аккумулирующей способностью. Волокнистые материалы применяют как покрытие ранее установленного огнеупора для улучшения теплоизоляционных свойств футеровки или как полностью волокнистую футеровку печей. 

Таблица 1. Экономия энергоресурсов за счёт применения волокнистых материалов в различных печах.