Rura do wymiany ciepła SiC

W ciągu ostatnich dziesięciu lat, ze względu na niedobory energii, kontynuowano prace nad oszczędzaniem energii. Z dnia na dzień udoskonalano różne nowe, energooszczędne i zaawansowane typy pieców, a zastosowanie wysokiej jakości materiałów izolacyjnych, takich jak nowe włókna ogniotrwałe, znacznie zmniejszyło straty ciepła w piecach. Zastosowanie zaawansowanych urządzeń spalania poprawiło spalanie, zmniejszyło ilość niepełnego spalania, a stosunek powietrza do paliwa również był rozsądny. Jednak technologia ograniczania strat ciepła spalin i odzyskiwania ciepła odpadowego ze spalin nadal nie postępuje szybko. Duża liczba pieców wysokotemperaturowych w przemyśle może odprowadzać spaliny do temperatury 1300 stopni, a straty energii cieplnej są poważne. Aby jeszcze bardziej poprawić sprawność cieplną pieca grzewczego i osiągnąć cel w postaci oszczędności energii i zmniejszenia zużycia, ważnym sposobem oszczędzania energii jest również odzyskiwanie ciepła odpadowego ze spalin.

Zwykle istnieją dwa sposoby odzyskiwania ciepła odpadowego ze spalin: jeden polega na wstępnym podgrzaniu przedmiotu obrabianego; drugim jest wstępne podgrzanie powietrza do spalania. Przedmioty do wstępnego podgrzewania spalin wymagają dużej objętości wymiany ciepła, co często jest ograniczone przez miejsce pracy (piece przerywane nie mogą stosować tej metody). Wstępne podgrzewanie spalania w powietrzu jest lepszą metodą, zwykle konfigurowaną w piecu grzewczym, która może również poprawić spalanie, przyspieszyć tempo nagrzewania pieca i poprawić wydajność cieplną pieca. To nie tylko spełnia wymagania procesu, ale ostatecznie pozwala osiągnąć znaczące, kompleksowe efekty w zakresie oszczędności energii.

Od lat pięćdziesiątych XX wieku w Chinach stosuje się podgrzewacze wstępne do wstępnego podgrzewania powietrza w piecach przemysłowych, wśród których głównymi formami są wymienniki ciepła rurowe, cylindryczne radiacyjne i żeliwne, ale skuteczność wymiany jest niska. W latach 80-tych w Chinach sukcesywnie opracowywano wymienniki ciepła strumieniowe, radiacyjne, kompozytowe i inne, głównie w celu rozwiązania problemu odzysku ciepła odpadowego w średnich i niskich temperaturach. Osiągnięto znaczące wyniki w zakresie odzyskiwania ciepła odpadowego ze spalin w temperaturze poniżej 100 stopni, a wydajność wymiany ciepła uległa poprawie. Jednak w wysokich temperaturach materiał wymiennika ciepła jest nadal ograniczony, żywotność jest niska, nakład pracy związany z konserwacją jest duży lub koszt jest wysoki, co wpływa na promocję i użytkowanie.

Większość obecnie stosowanych wymienników ciepła to wymienniki metalowe, które można stosować wyłącznie w niskich temperaturach. Nie można ich używać bezpośrednio, gdy temperatura gazu jest wysoka. Należy wprowadzić dużą ilość zimnego powietrza i wymagane jest zabezpieczenie przed wysoką temperaturą, takie jak wentylator chłodzący dmuchawę i układ sterowania. W przypadku infiltracji zimnego powietrza temperatura odzysku ciepła w wymienniku będzie niska.

Ceramiczne wymienniki ciepła zostały dobrze opracowane pomimo ograniczeń metalowych wymienników ciepła, ponieważ lepiej rozwiązały problemy odporności na korozję i odporność na wysoką temperaturę i stały się najlepszym wymiennikiem ciepła do odzyskiwania ciepła odpadowego o wysokiej temperaturze. Po latach praktyki produkcyjnej wykazano, że ceramiczne wymienniki ciepła są bardzo efektywne. Jego głównymi zaletami są: wysoka wytrzymałość na wysokie temperatury, dobra odporność na utlenianie i odporność na szok termiczny. Długa żywotność, niskie koszty utrzymania, niezawodna i stabilna wydajność oraz łatwa obsługa. Jest to obecnie najlepsze urządzenie do odzyskiwania wysokotemperaturowego ciepła odpadowego ze spalin.

Opracowana i wdrożona nowa technologia wymienników ciepła zastępujących metal ceramiką została uwzględniona w Krajowym Programie Pochodnia. Ta nowa technologia przekształca zimne powietrze stosowane pierwotnie w piecach przemysłowych w gorące powietrze, co nie tylko poprawia wydajność pracy, ale także pozwala zaoszczędzić dużo energii. Ponieważ ceramiczne wymienniki ciepła są jednymi z głównych urządzeń poprawiających wykorzystanie energii i mają szeroki zakres zastosowań przemysłowych, perspektywy ich promocji i zastosowania są bardzo obiecujące.

Ceramiczne wymienniki ciepła mają następujące zalety:
(1) Zastosowanie ceramicznych wymienników ciepła jest bezpośrednie, proste, szybkie, wydajne, przyjazne dla środowiska i energooszczędne. Nie jest wymagana ochrona przed zimnym powietrzem ani wysoką temperaturą, koszty konserwacji są niskie i nie jest wymagana obsługa ceramicznego wymiennika ciepła. Ma zastosowanie do odzyskiwania ciepła odpadowego i wykorzystania pieców przemysłowych opalanych gazem w różnych środowiskach, w szczególności rozwiązując problem polegający na tym, że ciepło odpadowe z różnych pieców przemysłowych o wysokiej temperaturze jest zbyt wysokie, aby można je było wykorzystać;
(2) Stan wymaga, aby temperatura ceramicznych wymienników ciepła była większa lub równa 1000 stopni. Ponieważ jest odporny na wysokie temperatury, można go umieszczać w obszarach o wysokiej temperaturze. Im wyższa temperatura, tym lepszy efekt wymiany ciepła i większa oszczędność energii;
(3) Wymienić metalowe wymienniki ciepła w warunkach wysokiej temperatury;
(4) Rozwiązywać problemy wymiany ciepła i odporności na korozję w przemyśle chemicznym;
(5) Ceramiczne wymienniki ciepła charakteryzują się dużą zdolnością adaptacji, odpornością na wysoką temperaturę, odpornością na korozję, wysoką wytrzymałością na wysokie temperatury, dobrą odpornością na utlenianie, stabilną odpornością na szok termiczny i długą żywotnością.

Ceramiczne wymienniki ciepła są szeroko stosowane w różnych piecach grzewczych, piecach na gorące powietrze, piecach do obróbki cieplnej, piecach do krakowania, prażalnikach, piecach do topienia, piecach wgłębnych, kotłach olejowych i gazowych oraz innych piecach do obróbki stali, maszyn, materiałów budowlanych, petrochemicznych, nie- hutnictwo metali żelaznych i inne gałęzie przemysłu. Technologia ta wykorzystuje urządzenie nawrotne do naprzemiennego pochłaniania i uwalniania ciepła w dwóch komorach magazynowania ciepła, aby zmaksymalizować odzysk ciepła ze spalin, a następnie podgrzać powietrze i gaz do spalania do temperatury powyżej 1000 stopni. Nawet paliwa gorszej jakości o niskiej wartości kalorycznej (takie jak gaz wielkopiecowy) umożliwiają stabilny zapłon i wydajne spalanie, co pozwala zaoszczędzić 40-70% paliwa. Wydajność wzrasta o ponad 15%, straty związane z utlenianiem i spalaniem kęsów stalowych są zmniejszone o ponad 40%, emisja NOx jest mniejsza niż 100 ppm, a temperatura emisji gazów spalinowych jest niższa niż 160 stopni, co znacznie zmniejsza efekt cieplarniany Ziemi.

Typowe wymienniki ciepła wykonane z kordierytu, mulitu, wysokiej zawartości tlenku glinu, kamienia koksowego i innych materiałów mają słabą przewodność cieplną i słabą wydajność wymiany ciepła. Ceramiczne wymienniki ciepła z węglika krzemu zostały dobrze opracowane pomimo ograniczeń metalowych wymienników ciepła. Głównym powodem jest to, że oprócz typowych zalet ceramicznych wymienników ciepła, takich jak odporność na wysoką temperaturę, odporność na korozję, wysoką wytrzymałość na wysokie temperatury, odporność na utlenianie, dobrą odporność na szok termiczny, długą żywotność, stabilne i niezawodne działanie itp., ma on dobra przewodność cieplna i właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach (wytrzymałość, odporność na pełzanie itp.) są najlepszymi spośród znanych materiałów ceramicznych, co czyni go najlepszym wymiennikiem ciepła do odzyskiwania ciepła odpadowego o wysokiej temperaturze.

Ceramiczne wymienniki ciepła z węglika krzemu mogą być szeroko stosowane w różnych piecach grzewczych, piecach na gorące powietrze, piecach do obróbki cieplnej, piecach do krakingu, prażalnikach, piecach do topienia, piecach wgłębnych, kotłach olejowych i gazowych oraz innych piecach do stali, maszyn, materiałów budowlanych, petrochemii , hutnictwo metali nieżelaznych i inne gałęzie przemysłu. Metoda jego użycia jest bezpośrednia, prosta, szybka, wydajna, energooszczędna (stopa oszczędności energii 25 ~ 45%), przyjazna dla środowiska, a jego żywotność jest dziesiątki razy większa niż w przypadku metalowych wymienników ciepła w tym samym położeniu, co nie tylko zmniejsza koszty dla przedsiębiorstw, ale także oszczędza energię dla kraju.