Применение модулей из керамического волокна в печах пиролиза этилена

Печи пиролиза этилена являются основным оборудованием этиленовых заводов, потребляющим наибольшее количество энергии и работающим в самых сложных условиях. Их энергопотребление обычно составляет более 60% от общего энергопотребления всего завода. В условиях длительной работы при высоких температурах, высокой плотности теплового потока и частых пусков и остановок футеровочный материал печи должен обладать не только превосходными теплоизоляционными свойствами, но и быть устойчивым к высоким температурам, термическому удару и сохранять структурную стабильность. Поскольку печи пиролиза переходят к работе с высокой нагрузкой и длительным циклом, традиционные плотные огнеупорные материалы больше не могут удовлетворять двойным требованиям энергосбережения и надежности. Модули из керамического волокна, содержащие диоксид циркония, благодаря своей низкой теплопроводности, высокой термостойкости и легкости, стали основным выбором для современных систем футеровки печей пиролиза этилена.

Формы применения модулей из керамического волокна в печах пиролиза

В печах пиролиза этилена керамические волокна обычно используются в сочетании с модулями, плитами и гибкими вспомогательными материалами в радиационной и конвекционной секциях. Модули из керамического волокна, содержащие диоксид циркония, в основном используются для футеровки горячей поверхности крыши и стен печи в радиационной секции. Они устанавливаются целиком с помощью специальной системы крепления, образуя хорошо герметичную, свободно расширяющуюся полностью волокнистую структуру, которая эффективно снижает термические напряжения, вызванные колебаниями температуры. Модули из керамического волокна часто используются для заднего теплоизоляционного слоя стен печи радиационной секции и футеровки конвекционной секции. Их высокая прочность на сжатие и механическая прочность обеспечивают теплоизоляцию, одновременно обеспечивая необходимую поддержку конструкции печи. Кроме того, керамические волокнистые одеяла, волокнистая бумага и волокнистые ткани широко используются в качестве вспомогательных материалов для заполнения компенсационных швов, изоляции анкеров и гибкой герметизации различных отверстий для предотвращения тепловых мостиков.

Ключевые узлы и технологическая обработка

В конструкции модуля из керамического волокна зона горелки является одним из наиболее важных и легко выходящих из строя узлов. Как правило, огнеупорный кирпич горелки и волокнистая футеровка закрепляются отдельно, при этом независимая несущая способность достигается за счет компонентов из нержавеющей стали. Во время установки вокруг внешней поверхности огнеупорного кирпича горелки оборачивается керамическое волокнистое одеяло толщиной около 20 мм, содержащее диоксид циркония, и закрепляется термостойкой стальной проволокой. Затем используется модуль из керамического волокна для сжатия и герметизации этой области, обеспечивая герметичность и термическую стабильность в точке соединения. Для дальнейшего увеличения срока службы волоконные модули, содержащие цирконий, после установки обычно покрываются высокотемпературным эрозионностойким покрытием на горячей поверхности. Это эффективно предотвращает кристаллизацию и разрушение волокон под воздействием высокоскоростного высокотемпературного потока воздуха.

Ключевые моменты эксплуатации и технического обслуживания

Долгосрочная надежная работа керамических волоконных модулей зависит от стандартизированного использования и управления техническим обслуживанием. Во время эксплуатации необходимо строго контролировать скорость нагрева и охлаждения при запуске и остановке печи крекинга, чтобы избежать локальных повреждений футеровки из-за чрезмерных перепадов температуры; одновременно следует регулярно проверять состояние компенсационных швов, а также оперативно устранять трещины или локальное отслоение на поверхности футеровки. Для осмотра и технического обслуживания рекомендуется проводить комплексную проверку не реже одного раза в год, уделяя особое внимание состоянию герметичности стыков модулей, углов и области вокруг горелок, проверяя целостность анкерных болтов и изменения толщины футеровки, а также комплексно оценивая состояние футеровки печи на основе распределения температуры на внешней поверхности печи. Во время строительства и технического обслуживания следует использовать защитное оборудование, такое как пылезащитные маски, чтобы предотвратить воздействие волоконной пыли на персонал.

Преимущества применения и экономическая ценность

Основные преимущества керамических волокнистых модулей, содержащих цирконий, заключаются в их комплексном энергосберегающем эффекте и конструктивных преимуществах. Их теплопроводность обычно составляет всего 0,1–0,2 Вт/(м·К), что позволяет значительно снизить теплопотери через стенки печи и повысить общую тепловую эффективность установки пиролиза; в то же время керамические волокнистые модули более чем на 75% легче традиционных огнеупорных материалов, что эффективно снижает нагрузку на стальную конструкцию, и обладают превосходной термостойкостью, адаптируясь к частым колебаниям рабочих условий установки пиролиза. Модульный способ монтажа также значительно сокращает сроки строительства и уменьшает время простоя. С экономической точки зрения, керамические волокнистые модули не только помогают снизить расход топлива и эксплуатационные расходы, но и продлевают межремонтный цикл, повышая стабильность и надежность работы оборудования.

Благодаря превосходным теплоизоляционным характеристикам, хорошей высокотемпературной стабильности и отработанной системе инженерного применения, керамические волокнистые модули, содержащие цирконий, стали важной технической основой для обеспечения эффективной, энергосберегающей и длительной эксплуатации установок пиролиза этилена. Благодаря разумному конструктивному проектированию, стандартизированным процессам строительства и научному управлению эксплуатацией и техническим обслуживанием, комплексные преимущества футеровки печей из керамического волокна могут быть полностью использованы, обеспечивая надежную гарантию безопасной, стабильной и низкоэнергозатратной работы этиленовых заводов.