Огнеупорные волокна – теплосбережение на производстве

Рост цен на энергоносители активизировал поиск технических решений, обеспечивающих минимизацию потерь тепла на различных агрегатах высокотемпературных производств, в первую очередь, химической и металлургической промышленности. Одним из наиболее доступных и эффективных способов экономии энергоресурсов за счёт теплосбережения является применение волокнистых огнеупорных материалов.

ОАО «Украинский научно-исследовательский институт огнеупоров им. А.С. Бережного» и ОАО «Синельниковская теплоизоляция» совместно разработали и стандартизовали ТУ У 26.2-00190503-275:2005 «Изделия (фетр, блоки) огнеупорные муллитокремнеземистые теплоизоляционные волокнистые цирконий-содержащие материалы».

Указанные фетр и блоки предназначены для применения, как правило, при температурах 1300 -1400°С в рабочем (незащищенном) слое футеровки тепловых агрегатов, не подвергающихся действию расплавов, агрессивных газовых сред и абразивных потоков.

Фетр и блоки по ТУ У 26.2-00190503-275:2005 подразделяются на марки МКРЦФ-150 SINTIZ^®, МКРЦФ-155 SINTIZ^®, МКРЦФБ SINTIZ^®.

Содержание ZгО₂ в фетре составляет 10-15%. Физико-химические показатели фетра и блоков из муллитокремнеземистых цирконий-содержащих волокон должны соответствовать определенным требованиям:

• массовая доля в пересчете на прокаленное вещество не менее: А1₂О₃ — 45%; ZгO₂— 10%; Аl₂О₃ + SiО₂ + ZгO₂ = 97%;
• изменение массы при прокаливании не более 1,0%;
• кажущаяся плотность: МКРЦФ-150 SINTIZ^® не более 150 кг/м³; МКРЦФ-155 SINTIZ^® не более 155 кг/м³; МКРЦФБ SINTIZ^® в пределах 150-250 кг/м³;
• предел прочности на разрыв фетра не менее 0,01 Н/мм²;
• размеры и предельные отклонения по размерам указанного фетра и блоков должны соответствовать требованиям, приведенным в таблице.

Требования к размерам и предельным отклонениям размеров, цирконий-содержащих фетра и блоков ТМ «SINTIZ^®»

Таблица

Еще в 2004 году ОАО «Синельниковская теплоизоляция» совместно с ООО «Практика» (г. Запорожье) изготовило и смонтировало с использованием блоков МКРЦФБ SINTIZ^® футеровку 22 сводов печи обжига электродов на ОАО «Укрграфит» (г. Запорожье).

В марте 2005 года была изготовлена и смонтирована из блоков МКРЦФБ SINTIZ^® футеровка опытного свода печи обжига электродов на ОАО «Новочеркасский электродный завод».

Ранее, футеровку сводов печей обжига электродов изготавливали из огнеупорных кирпичей марки ШБ — 5 и легковесных изделий марки ШЛ-1, 3 или же импортных модульных блоков. Внедрение футеровки сводов названных печей модульными блоками МКРЦФБ SINTIZ^® производства ОАО «Синельниковская теплоизоляция» позволило уменьшить массу свода в два раза. Финансовые затраты на изготовление футеровки из блоков МКРЦФБ SINTIZ^® производства ОАО «Синельниковская теплоизоляция» снизились вдвое по сравнению с затратами при использовании аналогичных зарубежных материалов.

Применение футеровки из блоков МКРЦФБ SINTIZ^® позволило уменьшить расход газа при эксплуатации указанных печей на 20-30%. Параллельно с развитием производства фетра и блоков из муллитокремнеземистого цирконий-содержащего волокна ОАО «Синельниковская теплоизоляция» совместно с Научно-исследовательским институтом стеклопластиков и волокна (п.гт. Буча, Киевской области) освоил и промышленное производство суперэффективного теплоизоляционного высокотемпературного материала — прошивного холста толщиной 8-15 мм из муллитокремнеземистого волокна, предназначенного для применения во многих отраслях для теплоизоляции промышленного оборудования, трубопроводов, печей, различных термических агрегатов, газоходов , котлов и др. при температурах 1150-1300°С. Холст прошивной муллитокремнеземистый теплоизоляционный (ХПМ-Т) изготавливают методом прошивки кремнеземной нитью муллитокремнеземистого волокна и обкладочного материала из кремнеземной и ли стеклянной ткани.

Выполненные исследования показали, что названый материал обладает следующим и теплоизоляционными и теплозащитными свойствами: плотность 246 кг/м³, коэффициент теплопроводности при 600° С — 0,15 Вт/(м-К).

По заказу потребителей холст прошивной может изготавливаться из муллитокремнеземистого цирконий-содержащего волокна, выдерживающего температуру эксплуатации до 1600°С. Наибольшая потребность в указанном материале в черной и цветной металлургии, энергетике, химической промышленности.

В черной металлургии холст прошивной наряду с другими теплоизоляционными огнеупорными муллитокремнеземистыми материалами и изделиями из них используют в качестве теплоизоляционного компенсационного материала для воздухонагревателей доменных печей, изоляции стен и куполов воздухонагревателей, теплоизоляции термических, нагревательных, вертикально-секционных, цилиндрических и других типов печей, металлопроводов, укрытий желобов для чугуна и шлака, крышек нагревательных колодцев, дверей коксовых батарей и других объектов. Указанные материалы эффективны также для промежуточного (защищенного) слоя футеровки. Установлено, что в черной металлургии 1 тонна огнеупорных волокнистых материалов позволяет заменить от 10 д о 23 тонн традиционных огнеупоров (огнеупорного кирпича) при одинаковой теплоизолирующей способности.

В химической промышленности и энергетике фетр марок МКРЦФ-150 SINTIZ^®, МКРЦФ-155 SINTIZ^®, блоки марки МКРЦФБ SINTIZ^® и холст прошивной муллитокремнеземистый ХПМ — Т могут полностью заменить асбест и изделия из него, исключив тем самым наличие канцерогенных материалов в производстве.

Под редакцией в 2023 г.
В.Л.Мазур (ФТИМС НАНУ), А.И.Рябов, В.В.Мазур (ООО «Синтиз»)

В настоящее время ООО «Синтиз» производит и гарантирует качество теплоизоляционных огнеупорных материалов под торговой маркой «SINTIZ^®» для разных направлений промышленности, по ранее разработанным и успешно внедренным технологиям ОАО