Применение технологии энергосбережения в промышленности необычайно остро и актуально. Это связано с тем, что до 80 – 85% энергоносителей в промышленно развитых странах расходуется при эксплуатации промышленных печей, термического и энергетического оборудования. Одним из комплексных направлений решения задачи энергосбережения, позволяющего существенно снизить энергопотребление при эксплуатации парка печей и термического оборудования, является применение волокнистых футеровочных и теплоизоляционных материалов. Волокнистые материалы - это материалы нового поколения, которые сочетают в себе высокотемпературные, огнеупорные и изоляционные свойства, низкую теплопроводность и малоинерционность, что позволяет широко применять их вместо традиционных материалов для футеровки практически всего парка термического оборудования. Основой для производства волокнистых материалов являются муллитокремнеземистые волокна с применением высокотемпературных неорганических связующих. Все волокнистые материалы обладают эластичностью, малой кажущейся плотностью и малой теплопроводностью, трещиноустойчивостью, значительной прочностью на разрыв и на изгиб (особенно мягкие и полужесткие), термостойкостью.
Изделия из волокнистых материалов позволяют создать новые, легкие конструкции футеровок стен и сводов, являясь при этом и огнеупором и теплоизоляцией. Низкая теплопроводность позволяет уменьшать габариты печи за счет толщины футеровки, что в сочетании с низкой плотностью делает возможным в несколько (до 10) раз снизить массу футеровки печи. Аккумулируемая во время разогрева теплота, таким образом, 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. Поэтому волокнистые материалы называют ещё малоинерционными. Особенно эффективно их применение в термических печах периодического действия, с постоянными колебаниями температуры печного пространства и в печах, работающих не в полную загрузку, в так называемом «рваном режиме».
Применение волокнистых материалов нового поколения на неорганических связующих обеспечивает значительное снижение трудоемкости футеровочных работ и высокую ремонтопригодность футеровки при ее механическом повреждении. Эти материалы легко обрабатываются и не критичны к циклам нагрев - охлаждение. Количество термосмен составляет 1000 - 2000 без видимых изменений качества материала.
Футеровка из волокнистых материалов часто выполняется многослойной. Например, внутренний слой представляет собой плиту из муллитокремнезёмистого волокна на высокотемпературном неорганическом связующем, второй слой, один из самых дешевых материалов, перлитобентонитовый кирпич, а третий слой выполнен в виде плиты из базальтового волокна. Многослойность футеровки обусловлена тем, что в ней используются лучшие качества всех материалов. Первый рассчитан на более высокую температуру эксплуатации, у следующих слоев ниже теплопроводность в данном интервале температур и, кроме того, они дешевле. Таким образом, при применении многослойных футеровок из волокнистых материалов можно добиться оптимального соотношения цены и качества.
Следующим существенным достоинством волокнистых огнеупорных материалов на основе муллитокремнеземных волокон является высокая степень черноты, для диапазона температур 1000 – 1200°С он составляет 0.9 - 0.95. Для сравнения степень черноты шамота, при тех же температурах, составляет 0.6 – 0.72. Это качество волокнистых материалов позволяет создавать на их основе печи с системами радиационного нагрева. Такие системы включают плоскопламенные и дискофакельные газовые горелки и футеровку из волокнистых огнеупорных материалов, на раскаленной поверхности которой происходит полное и эффективное сгорание газа с радиационным излучением тепловой энергии во внутренний объем печи. Системы радиационного нагрева обеспечивают равномерный нагрев, значительное снижение образования окалины на термообрабатываемых изделиях из металла.
Таким образом, комплексный подход к решению проблемы энергосбережения, включающий в себя применение современных, высокоэффективных и малоинерционных материалов позволяет добиться снижения эксплуатационных затрат на энергоресурсы до 40% (в печах периодического действия) и до 25%(в печах непрерывного действия), а в случае реконструкции старых печей этот показатель становится ещё выше. Окупаемость таких материалов для печей периодического действия составляет около 6 месяцев. Для печей и термоагрегатов, работающих непрерывно - 1-1,5 года.
Применение современных, волокнистых материалов позволяет добиться снижения эксплуатационных затрат на энергоресурсы при эксплуатации промышленных печей, термического оборудования на 40%, а в некоторых случаях до 60%.
Политика энергосбережения на предприятии любого профиля должна проводится целенаправленно и планомерно, и включать в себя целый комплекс мероприятий организационных, технических и технологических с применением современных материалов, конструкторских решений и технологий энергосбережения. Таким образом, можно добиться значительной экономии энергоресурсов, увеличить производительность термического оборудования и повысить качество выпускаемой продукции.
1. Оснос С.П., Гололобов О.И. Применение современных волокнистых теплоизоляционных и огнеупорных материалов в тепловых агрегатах и сооружениях «Строительные материалы и изделия» №11 2000 г.
2. Оснос С.П., Гололобов О.И. Опыт применения современных волокнистых огнеупорных материалов и систем отопления «Строительные материалы и изделия» №4 2001 г.
3. Киселева Т.С. Основные направления энерго- и ресурсосбережения при эксплуатации термического оборудования и анализ работ по энергосбережению. Сб. статей Международной научно-практической конференции «Автоматизированный печной агрегат – основа энергосберегающих технологий ХХI века». МИС и С. Москва. 2000 г.