Область применения пористых огнеупорных материалов

Современную технику в настоящее время нельзя представить себе без эффективных высокоогнеупорных пористых материалов. Применение их позволяет значительно сократить потери тепла через ограждающие конструкции тепловых установок, снизить толщину стен тепловых установок, сократить время, необходимое для разогрева агрегата до необходимой температуры. Наиболее выгодно использовать пористые огнеупорные материалы, для внутренней футеровки тепловых агрегатов, т. е. непосредственно у источников тепла.

Низкая теплоемкость стен печей из легковесных огнеупорных материалов, их способность к быстрому нагреву и остыванию, т. е. малая тепловая инерционность, создают благоприятные условия для (быстрого и эффективного регулирования теплового режима. При определенных условиях стенка из легковесного огнеупора толщиной в один кирпич может заменить стенку, футерованную плотным огнеупором, толщиной в 3,5 кирпича. При этом потери тепла на аккумуляцию уменьшаются более чем в 10 раз с одновременным уменьшением габаритов и массы печи. По имеющимся отечественным и зарубежным данным, использование легковесных огнеупоров позволяет в 5—10 раз снизить массу футеровки печей и необходимые капиталовложения. Не меньшее значение имеет экономия времени вследствие резкого сокращения продолжительности разогрева и охлаждения печей, особенно для печей периодического действия. Кладка из легковесного кирпича разогревается примерно в 5 раз быстрее, чем кладка из плотного . кирпича. Экономия времени на разогрев печи составляет 70—80% при соответствующей экономии топлива.

Рациональное использование пористых огнеупорных материалов возможно по двум основным направлениям. Прежде всего они выполняют роль высокотемпературной тепловой изоляции (рис. 1), при этом основное требование, предъявляемое к этим материалам, — высокие теплозащитные свойства в сочетании с низкой кажущейся плотностью. В этом случае показателем эффективности материала будет произведение его кажущейся плотности ?к на теплопроводность ?, т. е.

Рисунок 1. Температурные перепады при изоляции стен печей различными материалами
  1. шамотный кирпич;
  2. диатомитовый кирпич;
  3. легковесный огнеупорный кирпич;
  4. вермикулитовый кирпич.

Другое направление использования пористого огнеупорного материала — это то, при котором решающее значение имеет его пористая структура. При этом теплопроводность или вообще не имеет значения, или играет второстепенную роль в областях сорбционной, каталитической, электрохимической, фильтрационной техники и т. д. — там, где процессы проводят при высоких температурах и другие материалы оказываются непригодными.

Подавляющее большинство пористых огнеупорных материалов используется в качестве тепловой изоляции.