Теплоизоляционные краски - эффективный способ экономии энергоресурсов
Чайка Михаил Николаевич, главный инженер департамента энергоэффективности группы компаний ГЦЭ
Экономное использование энергетических ресурсов - одна из важнейших задач народного хозяйства. Для цементной промышленности, как наиболее топливно-энергоемкой отрасли, эта проблема имеет особое значение. Эффективность работы вращающихся печей в цементной промышленности в немалой степени зависит от наладки технологического оборудования, процесса обжига клинкера и - в конечном счете - режима эксплуатации печей при выпуске клинкера.
Специалисты группы компаний «Городской центр экспертиз» (ГЦЭ) поставили перед собой задачу оценить эффективность представленных на отечественном рынке изоляционных красок при нанесении их на поверхности вращающихся печей, применяемых в цементной промышленности. С этой целью была разработана экспериментальная установка, которая позволяла проводить испытания в условиях, максимально приближенным к реальным.
Установка представляла собой металлическую емкость размерами 1x1 м, внутри которой расположены трубчатые электронагреватели и металлическая пластина. В ходе эксперимента пластина нагревалась до заданных температур (диапазон нагрева составил от 50 до 250 °С). Это позволило опробовать различные типы красок и методы их нанесения.
Как утверждают производители, покрытие эффективно сокращает величину теплового потока, существенно снижая энергетические потери. «В процессе проведения эксперимента фиксировали количество нанесенных слоев жидкой теплоизоляционной краски, температуру металлического листа экспериментальной установки, температуру окружающего воздуха и температуру металла неизолированных участков», - уточняет главный инженер департамента энергоэффективности ГЦЭ Михаил Чайка.
Специалисты установили, что нанесение восьми слоев теплоизолирующего покрытия толщиной 2,4 мм позволяет получить средний перепад температур участка до и после нанесе-
ния теплоизоляционной краски, равный 54,7 °С. При необходимости расчета перепада температур в случае нанесения более восьми слоев краски можно принять, что нанесение одного слоя снижает температуру на 7 °С. Соответственно нанесение 1-мм покрытия позволяет получить снижение температуры на 22,7 °С.
При этом нельзя не обратить внимания на то, что, по данным различных предприятий-изготовителей целого ряда красок с аналогичными техническими характеристиками, покрытие толщиной 1 мм позволяет снизить температуру на 63,3 °С. На практике, как мы видим, этот показатель почти втрое ниже. Этот факт необходимо учитывать энергетикам при проведении окрасочных работ.
Основной эксперимент проводился специалистами группы ГЦЭ на базе производственного цеха ООО «Цемент» в г. 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 °С. Перед нанесением покрытия поверхность печи была очищена металлическими щетками и обезжирена растворителем. Было создано пять участков площадью 1,4 м2 с различным количеством слоев. Общий расход теплоизолирующего покрытия составил 10 кг. Покрытие наносилось различными способами (кистью, валиками и краскораспылителем). Один из участков для проведения сравнительных измерений был оставлен без изоляции.
После запуска печи в работу и ее выхода на рабочие параметры была проведена тепловизи-онная 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 из-
мерения применяли приборы трех типов: тепло-визионную камеру, 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 объектом исследования в качестве средства достижения цели стали именно теплоизоляционные краски?
Известно, что корпус печей обжига на цементных заводах имеет форму трубы диам. 2,54,5 м, длиной 30-120 м. На выходе установлены циклоны, предназначенные для очистки дымовых газов. Входящие в циклоны газы имеют температуру порядка 800 °С. Температура наружной поверхности циклонов, в зависимости от качества изоляции, колеблется от 100 до 250 °С. Современная печь оснащена также охладителем продукта - клинкера. Его температура на выходе из печи около 1000 °С. Очевидно, что транспортировать и перерабатывать такой клинкер практически невозможно. С другой стороны, возвращение в печь теплоты клинкера способно существенно снизить расход топлива. Это достигается охлаждением клинкера в холодильнике воздухом, поступающим затем в печь для горения топлива.
Наше предложение заключается в том, что изоляция хвостовой части печи и циклонов, сокращает теплопотери в окружающую среду и снижает расход топлива. Части корпуса печи, примыкающие к факелу, изолировать не целесообразно, поскольку есть риск возникновения перегрева, и как следствие, - более быстрого износа футеровки. Для циклонов изоляция с применением краски оптимальна, поскольку благодаря их конической форме затруднено применение традиционных способов изоляции, таких как покрытие из минеральной ваты и оцинкованного железа.
Следует отметить, что для вращающихся печей другие варианты изоляции, помимо окраски, практически невозможны, поскольку персоналу необходимо осуществлять мониторинг вероятных повреждений поверхности печи. Если поверхность подобного оборудования будет
изолирована, то вовремя заметить начало возникновения трещины невозможно. Следовательно, предлагаемый 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 стало определение оптимальной толщины слоя краски с тем, чтобы стоимость покрытия не превысила доход от экономии энергоресурсов. Следует отметить, 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.
Такое покрытие является инновационным продуктом и пока еще широко не применяется. В то же время среди его преимуществ необходимо отметить такие немаловажные факторы, как износостойкость, водостойкость, относительно небольшую массу используемой краски и простоту ее нанесения на обрабатываемую поверхность.
Помимо эксперимента, который прошел в Сланцах, специалистами ГЦЭ были выполнены аналогичные мероприятия на предприятиях целлюлозно-бумажного производства концерна «Кнауф» в Павловске. Предметом изучения стало влияние температуры на свойство краски, наносимой на поверхность работающего оборудования. «По окончании эксперимента были получены положительные отзывы от сотрудников предприятия», - говорит Алексей Пестовский, специалист ГЦЭ, проводивший испытания красок.
Подобный эксперимент с участием энергетиков ГЦЭ имел место и в Бразилии, на заводе компании Itambe Cement. В процессе энергетического обследования было определено, что применение краски в качестве изоляционного материала позволит сэкономить на энергоресурсах свыше 60 тыс. долл. при сроке окупаемости инвестиций на покраску менее одного года.
Этот метод, совмещая в себе и косметический, и экономический эффекты, может быть применен для изоляции поверхностей оборудования и в других отраслях. По мнению экспертов ГЦЭ, подобная изоляция может быть применена для оборудования объектов черной и цветной металлургии, а также вращающихся агрегатов горно-обогатительных комбинатов.
Выводы. Во-первых, теплоизолирующее покрытие пригодно для нанесения на поверхность печи, имеющей среднюю температуру порядка 270 °С. Практически подтверждена достаточная прочность покрытия: не установлены факты разрушения, растрескивания или прогорания слоя краски, нанесенной на экспериментальных участках. Во-вторых, в результате обобщения результатов эксперимента было установлено, что покрытие толщиной 1 мм позволяет обеспечить среднее снижение температуры на 22,7 °С. Именно это значение (в отличие от сильно завышенных
показателей, указываемых производителями краски) рекомендуется использовать при проведении технико-экономических обоснований мероприятий по повышению энергоэффективности.
Специалисты группы компаний «Городской центр экспертиз» планируют проведение серии дополнительных экспериментов по изучению теплоизоляционных свойств, стойкости и качества красок. Испытания будут проводиться с использованием продукции различных производителей с целью выработки оптимального технического решения.
ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ # ГОРОДСКОЙ ЦЕНТР ЭКСПЕРТИЗ
Эксперты ГЦЭ проведут энергоаудит предприятий Евразийской Группы (ERG)
Энергоаудиторы группы компаний «Городской центр экспертиз» (ГЦЭ) проведут энергетическое обследование Аксуского и Актюбинского заводов ферросплавов - филиалов АО «ТНК «Казхром», входящего в Евразийскую Группу (ERG).
Будет проведен энергетический аудит всех систем энергоснабжения Аксуского и Актюбинского заводов ферросплавов с целью выявления потенциала энергосбережения и повышения энергетической эффективности.
Энергоаудиторы разработают комплекс технически и экономически обоснованных мероприятий, которые позволят реализовать выявленный потенциал.
При непосредственном участии специалистов производственного блока Евразийской Группы к середине 2015 г. специалисты Г
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.