9 (Лекции), страница 2

Зная истинную и кажущуюся пористость, можно определитьзакрытую пористость огнеупорного изделия: закрытая пористость определяется вычитанием изобщей кажущейся пористостиГазопроницаемость огнеупоровГазопроницаемость огнеупорных изделий зависит от структуры огнеупора, оттемпературы и давления, при которых происходит действие газа, от величины и характера пор.Газопроницаемость огнеупоров находится в прямой зависимости от количества идиаметра сквозных пор.Пористость и газопроницаемость огнеупорных изделий особо важное значениеприобретает в металлургии цветных, редких и благородных металлов, где потеря каждогограмма ценного металла имеет очень большое значение.Теплопроводность огнеупоровОгнеупорные изделия используются при сооружении печей в качестве строительногоматериала. Кроме того, во время плавки руд или металлов огнеупорная футеровка изолируетрабочий объем печей от окружающей среды и препятствует распространению тепла за пределыпечи, т.к.

большинство огнеупоров обладают низкой теплопроводностью. В некоторыхметаллургических процессах огнеупоры должны являться посредниками при переносе теплачерез стенку к нагреваемому материалу.6В первом случае, как, например, в нагревательных печах, во вращающихся трубчатых, виндукционных или электродуговых печах с уменьшением теплопроводности огнеупоровзначительно понижаются потери тепла в окружающую среду. Во втором случае, например вовсех муфельных печах, в ретортных при получении цинка и магния, при плавке алюминия и егосплавов в тигельных печах с уменьшением теплопроводности материала стенки, значительноухудшаются условия нагрева металла и повышается расход тепловой энергии на единицуметалла.Следовательно, к теплопроводности огнеупоров, в зависимости от условия их службы,могут быть предъявлены разные требования.В большинстве случаев огнеупоры служат в качестве изоляторов при движении тепла отрабочего объема печи во внешнюю среду, в этом случае огнеупоры должны обладатьминимальной теплопроводностью.

Теплопроводность огнеупоров определяется их химикоминералогическим составом и структурой. Большинство огнеупоров относятся к плохимпроводникам тепла. Исключение представляют углеродистые изделия: угольные, графитовые икарборундовые и, в некоторой степени, магнезитовые.Электропроводность огнеупоровВ современной металлургии черных металлов и особенно металлургии цветных и редкихметаллов очень широко применяется электрическая энергия. Поэтомуважно знатьэлектрические свойства огнеупоров и изменение их с повышением температуры.

Большинствоогнеупорных изделий при обычной температуре не проводят электрический ток и некоторые изних применяются в качестве электрических изоляторов. При нагревании огнеупорных изделийих электрическое сопротивление значительно уменьшается.Теплоемкость огнеупоровПри определении требуемого количества тепла на нагревание огнеупорной кладки печинадо знать величину теплоемкости огнеупоров. Теплоемкость рекуператоров имеет большоезначение при расчете насадки теплообменных аппаратов типа регенераторов и кауперов, атакже при определении расхода тепла периодически работающих печей.

Теплоемкостьразличных огнеупоров определяется их природой и зависит от температуры.7ЭЛЕМЕНТЫ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙВсе промышленные печи, включая и электрические, практически состоят из одних и техже элементов: фундамента, каркаса, футеровки (кладки), рабочих окон, рам, заслонок,внутренних металлоконструкций и для транспортирования через печь нагреваемых изделий,устройств для генерации теплоты и различных механизмов.ФУНДАМЕНТЫ И ФУТЕРОВКА ПЕЧЕЙФундаменты воспринимают и равномерно распределяют нагрузку от печи и металла нагрунт, которая часто не превышает 100 кПа.

Поэтому обычно расчет фундамента на прочностьне проводят.Сооружают фундаменты (рис. 7.1) из красного кирпича, бутового камня (при сухомгрунте) с заливкой бетоном, из бетона и для особо нагруженных фундаментов — изжелезобетона.Нагревательные печи обычно располагают внутри цехов, и поэтому нет необходимостизакладки фундаментов нижеглубины промерзаниягрунта.Заглублениефундаментаопределяется расположением горизонтальных дымоотводящих каналов (боровов).Под фундаментом обязательно должен быть уплотненный слой — подготовка 2,непосредственно располагающийся на грунте 1. Толщина подготовки — порядка 100 мм,выполняют ее из битого кирпича или щебня.Рис. 1.

Фундамент печи1 – грунт; 2 – уплотненный слой (подготовка);3 – бетонный фундамент; 4 - арматура; 5 –гнезда под стойки; 6 – каркас; 7 – поверхностькладкиКонструктивно толщину бетонного фундамента 3 принимают равной 300—400 мм, а длябутового или бутобетонного — не менее 250 мм из соображений максимально возможногоразмера камня.Фундамент печи в плане должен быть больше кладки на величину, достаточную дляразмещения гнезд 5 под стойки каркаса 6. Край фундамента от поверхности кладки 7 долженбыть на расстоянии: для бутового фундамента — размер стойки плюс 250 мм; для бетонного сарматурой 4 — размер стойки плюс 150 мм.

Бетон армируют стальными прутьями диаметром12—16 мм. Глубину гнезд для стоек каркаса обычно принимают равной 200—300 мм.8Фундамент во влажных грунтах покрывают гидроизоляционными материалами, так какбетон водопроницаем.При проектировании пода печи важно предохранить фундамент от перегрева, так какобычные (неогнеупорные) бетоны подвержены разрушению при нагреве до 200—250 °С.Футеровкой (кладкой) печи называют защитный слой для различных элементов печи,состоящий из огнеупорных и теплоизоляционных материалов, который должен удовлетворятьтехнологическим и теплотехническим особенностям работы печи. Основными являютсятребования по термической стойкости и огнеупорности футеровки.

Эти и другие свойстваматериалов, используемых для футеровки печей, рассмотрены в гл. 6.Футеровку оценивают не только по используемым материалам, но и по качествуизготовления, сроку службы, стоимости, потерям теплоты во внешнюю среду и по другимпоказателям.В проекте печи футеровку пода, свода, стен и других элементов рассчитывают ивыбирают таким образом, чтобы была обеспечена строительная устойчивость кладки, еегазоплотность и минимальные потери теплоты с целью повышения КПД печи.Футеровку стен и элементов печи выполняют кирпичной, крупноблочной, панельной(например, из волокнистых материалов), литой — из жаростойких бетонов и набивных масс.Наиболее прогрессивные и эффективные — бетонные и панельные футеровки.Стены печей футеруют не менее чем в два слоя.

Внутренний слой, обрамляющийрабочеепространствопечи,выполняютизогнеупорногоматериала,обладающегонеобходимыми рабочими свойствами, а наружный — теплоизоляционный, отличается низкойтеплопроводностью и невысокой плотностью.Размеры кладки в каждом конкретном случае определяют исходя из техникоэкономических соображений или на основе практических данных. Во всех случаях следуетпринять за правило, что толщина огнеупорного слоя кладки должна быть минимальной, собязательным подбором эффективной теплоизоляции.

Минимальная толщина облицовкидолжна определяться предельно допустимой температурой на стыке огнеупорного итеплоизоляционного слоев, а также строительной прочностью огнеупорного слоя.Рядовой стандартный огнеупорный и теплоизоляционный кирпич имеет размеры 230 XX 113x65 мм. Поэтому размеры кладки принимают кратными размерам кирпича.

Изсоображений строительной прочности можно принимать следующие минимальные толщиныогнеупорных слоев, мм: при высоте стенки до 1м — 115; 2 м — 230. Если высота стенки до- 3 ми более, то ее толщину принимают равной 345 мм. Из конструктивных соображений, напримернеобходимости размещения в стенках больших каналов для удаления продуктов сгорания,9толщина стенки может быть и больше. Для прочности кладки и повышения ее газоплотностикирпичи укладывают со смещением швов — вперевязку. Вертикальные швы необходимообязательно перевязывать, для горизонтальных это менее необходимо.Рис. 2. Кладка камерной печи: 1 – под; 2 –боковые стенки, 3 – окно; 4 и 7 торцовыестенки; 5 – горелочный каменьНа рис.

7.2 приведены элементы кладки камерной печи. Выстилка пода 1, боковые 2 иторцовые 4 и 7 стенки выложены вперевязку, а свод 6 — кольцами. В передней стенке 4имеется арка окна 3 в два оката. В задней стенке размещена горелочная амбразура (горелочныйкамень) 5.В зависимости от температуры печи толщина кирпичного теплоизоляционного слояможет быть равной 115, 230 мм и даже 345 мм. Она определяется также теплофизическимисвойствами кирпича. Помимо кирпича, стенка может быть дополнительно теплоизолирована,например, минераловатными плитами.