鋼鐵燒結(jié)爐保溫節(jié)能改造前后對(duì)比

2019年初火龍節(jié)能應(yīng)邀給河北某鋼鐵集團(tuán)做燒結(jié)爐保溫節(jié)能改造，經(jīng)過熱工計(jì)算，原重質(zhì)耐火磚改耐火纖維保溫結(jié)構(gòu)后總重量降至1/8左右，大大降低對(duì)支撐材料的強(qiáng)度要求；導(dǎo)熱系數(shù)減至耐火磚的1/8左右，大大降低豎爐冷面溫度由160℃降至65℃左右，節(jié)能率高。

　　第一部分：鋼鐵燒結(jié)爐節(jié)能改造保溫方案

　　濟(jì)南火龍熱陶瓷有限責(zé)任公司與河北某鋼鐵集團(tuán)有限公司關(guān)于燒結(jié)豎爐部分保溫區(qū)域節(jié)能改造的對(duì)比。

　　該工業(yè)爐具體工作參數(shù)：燃燒室工作溫度1000℃，煙道工作溫度400～500℃。

　　原保溫結(jié)構(gòu)：

　?。?）爐底、3面爐墻、弧形爐頂=230mm重質(zhì)黏土耐火磚+114mm輕質(zhì)隔熱耐火磚；

　?。?）應(yīng)火面爐墻：230mm重質(zhì)黏土耐火磚+115mm陶瓷纖維背襯板；

　?。?）出風(fēng)口煙道：114mm重質(zhì)耐火磚。

鋼鐵燒結(jié)爐原保溫結(jié)構(gòu)

　　改造原因：

　　受河北省冬季環(huán)保政策影響，鋼鐵企業(yè)錯(cuò)峰生產(chǎn)，好多工業(yè)爐開停頻率增大，重質(zhì)耐火材料多次冷熱沖擊后易開裂，大大縮短使用壽命，給企業(yè)生產(chǎn)無形中增加了不少成本。應(yīng)軋一鋼鐵設(shè)備科邀請(qǐng)，輔助其設(shè)計(jì)節(jié)能改造方案。根據(jù)客戶提供條件，火龍節(jié)能擬將豎爐部分重質(zhì)爐襯改造成輕質(zhì)纖維爐襯，現(xiàn)以小燃燒室為例，先給出材料大概用量和輕質(zhì)纖維爐襯與重質(zhì)爐襯對(duì)比，后期根據(jù)采購需求給出精準(zhǔn)核量與報(bào)價(jià)。

　　條件：

　?、?strong>抗風(fēng)蝕能力，由鼓風(fēng)機(jī)單位最大流量6349m³/h，計(jì)算風(fēng)道最大風(fēng)速2.247m/s，纖維爐襯的抗風(fēng)速能力在25m/s左右，滿足；

　?、?strong>熱源，高爐煤氣，選擇比正常溫度電爐高一等級(jí)的耐火纖維制品。

　?、?strong>耐溫度，爐膛火焰溫度1200℃，爐內(nèi)正常工作溫度900℃～1100℃之間，極限1150℃，選擇耐溫1400℃，使用溫度可達(dá)1250℃的含鋯型陶瓷纖維制品HLGX-589+HLGX-512；煙道溫度在400℃～500℃之間，選擇耐溫1260℃，使用溫度可達(dá)100℃的標(biāo)準(zhǔn)型陶瓷纖維制品HLGX-255。

　　擬改造保溫結(jié)構(gòu)：

　?。?）爐底、3面爐墻、弧形爐頂=300mm陶瓷纖維模塊+30*2mm背襯毯；

　?。?）應(yīng)火面爐墻：300mm陶瓷纖維模塊+30*2mm背襯毯；

　?。?）出風(fēng)口煙道：陶瓷纖維異形制品。

　　材料用量：

　　燃燒室，36.5㎡，含鋯材料12.8m³；

　　煙道，9.3㎡，異型材料1.4m³。

　　輕重質(zhì)爐襯對(duì)比：

　　1. 輕質(zhì)纖維爐襯耐急冷急熱，抗冷熱沖擊能力強(qiáng)，不會(huì)出現(xiàn)裂紋，貫通縫等問題，因此使用壽命長。

　　2. 輕質(zhì)纖維材料質(zhì)輕，容重只有重質(zhì)材料的1/10，安裝、運(yùn)輸成本低。

　　3. 輕質(zhì)纖維爐襯導(dǎo)熱系數(shù)低，熱導(dǎo)率是重質(zhì)材料的1/10，輕質(zhì)隔熱磚的1/3，隔熱效果好，相同保溫厚度冷面溫度更低。

　　4. 火龍陶瓷纖維爐襯比熱容低，600℃時(shí)，0.24Kcal/m³.℃，減少爐襯蓄熱量，快速升降溫，有效節(jié)能。

　　第二部分： 熱工計(jì)算

　　一、焚燒室

已知技術(shù)條件：

　　熱面溫度T0取平均值：（900+1100）/2=1000℃

　　環(huán)境溫度Ta：取值25℃

　　此溫度下材料導(dǎo)熱系數(shù)：

　　HLGX陶瓷纖維模塊：0.13 W/m.k，其隔熱層修正系數(shù)0.17

　　1、隔熱層從熱面向冷面的傳熱計(jì)算

　　假設(shè)冷面溫度65℃

　　Q =△T/R

　　其中：△T為隔熱冷面和熱面的溫度差

　　R 為熱阻

　　R=S1/λ1

　　q₂ =（T0-Ts）/（S1/λ1）

　　=（1000-65）/{0.35/0.17}

　　=475w/㎡

　　2、隔熱層冷面向環(huán)境的散熱量：

　　q₃ =2.8（t冷-t環(huán)）^1.25+3.9{[(t冷+273)/100]⁴-[(t環(huán)+273)/100]⁴}

　　=2.8（65-25）^1.25+3.9{[(65+273)/100]⁴-[(25+273)/100]⁴}

　　=483 w/㎡

　　根據(jù)熱平衡原理，q2≈q3，所以假設(shè)冷面溫度65℃成立，350mm火龍?zhí)沾衫w維保溫結(jié)構(gòu)，爐襯冷面溫度65℃（溫升不超40℃）。

對(duì)比1：隔熱效果好，節(jié)能

原保溫結(jié)構(gòu)：重質(zhì)黏土磚230mm+輕質(zhì)黏土磚114mm，經(jīng)計(jì)算，1000℃導(dǎo)熱系數(shù)分別為1.34，0.49；計(jì)算得保溫結(jié)構(gòu)冷面溫度160℃左右。

擬改造保溫結(jié)構(gòu)：含鋯陶瓷纖維模塊300mm+背襯毯50mm，經(jīng)計(jì)算，1000℃導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.173，0.15；計(jì)算得保溫結(jié)構(gòu)冷面溫度65℃左右。

對(duì)比2：重量輕，降低對(duì)支撐材料——爐壁鋼板等級(jí)要求

容重由2.3Kg/m³和1.3Kg/m³，轉(zhuǎn)換為0.22Kg/m³。

對(duì)比3：蓄熱少，多次開停爐節(jié)能

因密度低，是重質(zhì)磚的1/10，輕質(zhì)磚的1/5，綜合改造后蓄熱是原結(jié)構(gòu)蓄熱的1/8左右。

　　濟(jì)南火龍熱陶瓷有限責(zé)任公司技術(shù)部

　　2019年3月15

濟(jì)南火龍熱陶瓷有限責(zé)任公司13年專業(yè)生產(chǎn)HLGX陶瓷纖維毯，陶瓷纖維板，陶瓷纖維模塊等保溫材料?；瘕埞?jié)能始終專注于熱工領(lǐng)域節(jié)能耐材和相關(guān)功能型產(chǎn)品的研發(fā)及應(yīng)用推廣，通過制造創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新，不斷在發(fā)明創(chuàng)造和實(shí)用新型領(lǐng)域取得突破，并在熱工制造和相關(guān)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高度匹配應(yīng)用，為用戶提供有效的高溫隔熱技術(shù)解決方案和工程承包服務(wù)，成為具有競(jìng)爭(zhēng)力的隔熱材料供應(yīng)商和應(yīng)用方案提供商。

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