Разноцветная изоляция охлаждает печи

Один квадратный миллиметр специальной краски способен охладить поверхность на более чем 22 градуса по Цельсию. Исследования, проведенные в группе компаний «Городской центр экспертиз» (ГЦЭ), показали, что правильно выбранная краска и толщина покрытия могут дать хороший энергосберегающий эффект.

Объектом исследования стали теплоизоляционные краски, применяемые в цементной и целлюлозно-бумажной промышленности – наиболее топливо- и энергоемких отраслях, где проблема теплоизоляции приобретает особое значение. Так, эффективность работы вращающихся печей в цементной промышленности в немалой степени зависит от наладки технологического оборудования и, в конечном счете, от режима эксплуатации печей.

Специалисты ГЦЭ поставили перед собой задачу оценить эффективность представленных на рынке изоляционных красок при нанесении их на вращающиеся печи, применяемые в цементной промышленности.

«Для реализации задуманного была разработана экспериментальная установка, которая позволяла проводить испытания в условиях, максимально приближенных к реальным», – рассказал специалист компании Андрей Пестовский.

По его словам, установка представляла собой металлическую емкость объемом метр на метр, внутри которой расположены трубчатые электронагреватели и металлическая пластина. В ходе эксперимента пластина нагревалась до заданных температур (диапазон нагрева составил от 50 до 250 градусов). Это позволило опробовать различные типы красок и методы их нанесения. Как утверждают производители, подобное покрытие эффективно сокращает величину теплового потока, существенно снижая энергетические потери. «В процессе эксперимента нами фиксировалось количество нанесенных слоев жидкой теплоизоляционной краски, температура металлического листа экспериментальной установки, температура окружающего воздуха и температура металла неизолированных участков», – уточнил главный инженер департамента энергоэффективности группы компаний ГЦЭ Михаил Чайка.

Специалисты установили, что нанесение восьми слоев теплоизолирующего покрытия толщиной в 2,4 миллиметра позволяет получить средний перепад температур участка до и после изоляции, равный 54,7 градуса Цельсия. При необходимости расчета перепада температур в случае нанесения более чем восьми слоев изоляции можно принять, что нанесение одного слоя снижает температуру на семь градусов. Соответственно, нанесение одномиллиметрового покрытия позволяет получить снижение температуры на 22,7 градуса Цельсия. Таковы данные, полученные специалистами ГЦЭ.

При этом стоит обратить внимание на то, что, по данным различных предприятий – изготовителей целого ряда красок с аналогичными техническими характеристиками, один миллиметр покрытия позволяет снизить температуру на 63,3 градуса Цельсия (на практике, как мы видим, этот показатель почти втрое ниже). Выходит, что в коммерческом предложении для потенциальных покупателей данной продукции в лучшем случае желаемое выдано за действительное. Этот факт необходимо учитывать энергетикам при проведении окрасочных работ.

Основной эксперимент проводился специалистами группы ГЦЭ на базе производственного цеха ООО «Цемент» в городе Сланцы Ленинградской области. В соответствии с разработанной программой исследований на поверхность вращающейся печи обжига клинкера было нанесено теплоизолирующее покрытие. Нанесение покрытия производилось после остановки печи и остывания ее корпуса до температуры, не превышающей 40 градусов. Перед нанесением покрытия поверхность печи была очищена металлическими щетками и обезжирена растворителем. Было создано пять участков площадью 1,4 квадратного метра с различным количеством слоев. Общий расход теплоизолирующего покрытия составил 10 килограммов. Для нанесения покрытия использовались различные способы – кисть, валики и краскораспылитель. Один из участков для проведения сравнительных измерений был оставлен без изоляции.

После запуска печи и ее выхода на рабочие параметры была проведена тепловизионная съемка участка корпуса с нанесенными на него экспериментальными участками. На следующем этапе тепловизионное обследование было проведено через три дня после запуска печи. На этот момент физическое состояние покрытия не изменилось, следов разрушения, растрескивания или прогорания выявлено не было. Всего для измерения применялись три типа приборов – тепловизионная камера, инфракрасный пирометр и контактный пирометр.

Полученные результаты позволяют определить фактические теплоизолирующие свойства покрытия и правильно выбрать необходимую толщину изоляции. Условия проведения эксперимента не позволяют точно определить степень влияния на отклонение фактических значений от данных коммерческого предложения таких факторов, как общее температурное поле печи (влияние на результат тепловизионной съемки) и погрешность при определении толщины нанесенного покрытия.

Почему же объектом исследования в качестве средства достижения цели стали именно теплоизоляционные краски?

«Известно, что печи обжига на цементных заводах выполнены в форме трубы диаметром 2,5‑4,5 метра и длиной 30‑120 метров, – отметил Михаил Чайка. – На выходе уходящих газов установлены хвостовые поверхности – циклоны, предназначенные для очистки дымовых газов. Входящие в циклоны газы имеют температуру порядка 800 градусов. Температура наружной поверхности циклонов, в зависимости от качества изоляции, колеблется от 100 до 250 градусов. Современная печь оснащена также холодильником клинкера. Клинкер выходит из печи с температурой около 1000 градусов по Цельсию. Очевидно, что транспортировать и перерабатывать такой клинкер практически невозможно. С другой стороны, возвращение в печь теплоты клинкера способно существенно пополнить тепловой баланс печи и, соответственно, заметно снизить расход топлива. Это достигается охлаждением клинкера в холодильнике воздухом, поступающим затем в печь для горения топлива. Таким образом осуществляется возврат части теплоты клинкера в печь.

Наше предложение заключается в том, чтобы изолировать именно хвостовую часть печи и циклоны, сократив тем самым теплопотери в окружающую среду, и снизить расход топлива. Части корпуса печи, примыкающие к факелу, изолировать не представляется правильным, поскольку есть риск возникновения перегрева и как следствие – более быстрого, чем возможно, износа футеровки. Для циклонов же изоляция с применением краски становится оптимальной, поскольку их коническая форма затрудняет применение традиционных способов изоляции, таких, как покрытие из минеральной ваты и оцинкованного железа».

Стоит отметить, что для вращающихся печей другие варианты изоляции, помимо окраски, практически невозможны, поскольку персоналу необходимо осуществлять мониторинг вероятных повреждений на поверхности печи. Если поверхность подобного оборудования будет изолирована, то вовремя заметить начало возникновения трещины будет невозможно. Следовательно, предлагаемый нами метод следует применять для вращающихся объектов, требующих визуального наблюдения, либо для оборудования со сложной геометрией поверхности. Для стационарного объекта целесообразно выбирать традиционную изоляцию.

Одним из направлений исследования стала выработка оптимальной толщины слоя краски, дабы цена покрытия не превысила доход от экономии энергоресурсов. Надо признать, что по сравнению с традиционными теплоизоляционными материалами (такими, как минеральная вата, оцинкованное железо, синтетические материалы типа полиуретана и т. п.) стоимость жаропрочной краски достаточно высока.

Эксперты признают, что такое покрытие пока является инновационным продуктом и широко не применяется. В то же время среди его преимуществ необходимо отметить такие немаловажные факторы, как низкий износ, водостойкость, относительно небольшая масса используемой краски и простота ее нанесения.

Помимо эксперимента, который прошел в Сланцах, специалисты «Городского центра экспертиз» выполнили аналогичные мероприятия на других предприятиях. Предметом изучения стало влияние температуры на свойство краски, наносимой на работающее оборудование. По окончании эксперимента нами были получены положительные отзывы от сотрудников предприятия.

Подобный эксперимент с участием энергетиков ГЦЭ был проведен и в Бразилии, на заводе компании Itambe Cement. В процессе энергетического обследования было определено, что применение краски в качестве изоляционных материалов позволит сэкономить на энергоресурсах свыше 60 тысяч долларов США при сроке окупаемости инвестиций в покраску менее одного года.

Где еще возможно применить данный метод, который, собственно, совмещает в себе и косметический, и рационализаторский эффект? По мнению экспертов ГЦЭ, подобная изоляция может применяться и на объектах черной и цветной металлургии, а также на вращающихся установках, используемых на горно-обогатительных комбинатах.

По итогам эксперимента по промышленному применению теплоизолирующего покрытия специалисты сделали выводы. Во-первых, покрытие пригодно для нанесения на поверхность печи обжига, имеющей среднюю температуру порядка 270 градусов. Практическим путем доказана прочность покрытия: нет разрушений, растрескивания или прогорания краски, нанесенной на экспериментальных участках. Во-вторых, установлено, что покрытие толщиной в один миллиметр позволяет обеспечить среднее снижение температуры на 22,7 градуса. Именно это значение рекомендуется использовать при проведении технико-экономических обоснований мероприятий по внедрению энергоэффективности.

В настоящий момент специалисты группы компаний «Городской центр экспертиз» планируют провести серию дополнительных экспериментов по изучению теплоизоляционных свойств, стойкости и качества красок разных производителей.

Логин:
Пароль:
Запомнить меня
Регистрация
Забыли свой пароль?
Войти как пользователь:

Может ли лакокрасочное покрытие наряду с декоративными свойствами обладать теплозоляционными? Да, утверждают специалисты!