انواع عایق حرارتی کوره صنعتی (بررسی ۱۰ نوع آن)

در یک کوره صنعتی، اجزای مختلفی وجود دارند که عملکرد موفقیت آمیز آن را تضمین می‌کنند؛ عایق حرارتی کوره صنعتی یکی از این اجزای مهم است.

استفاده از این نوع عایق‌ها مزایای زیادی دارد، مانند مدیریت گرما، بهبود مصرف انرژی و افزایش ایمنی در کوره.

مواد عایقی که در کوره‌ها استفاده می‌شوند، نقش مهمی در حفظ کارایی و ایمنی سیستم‌های گرمایشی دارند.

در این مقاله به بررسی عایق حرارتی کوره صنعتی، انواع آن، مواد مورد استفاده در آن، علل اهمیت عایق حرارتی کوره صنعتی، نکات مهم در انتخاب آن و مزایای استفاده از عایق حرارتی کوره صنعتی خواهیم پرداخت.

1# عایق حرارتی کوره صنعتی چیست؟

عایق حرارتی از انتقال حرارت، بین اجسام در تماس حرارتی توسط رسانش یا همرفت یا در طیفی از تأثیرات تشعشعی جلوگیری می‌کند.

عایق حرارتی کوره صنعتی، کمک می‌کند تا از دست دادن گرما را کنترل کنید و دمای همگنی را داخل کوره در طول چرخه گرمایش حفظ کنید.

کوره صنعتی، وسیله‌ای است که به منظور ایجاد دماهای بالا برای حالت دادن به فلزات، فرآیند حرارتی قطعات و سخت کردن پوشش‌ها استفاده می‌شود.

همچنین یک دستگاه پردازش حرارتی با دمای بالا است که به صورت خاص در مواقعی که نیاز به سوزاندن یا سخت شدن هر نمونه ای وجود دارد، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مواد عایق حرارتی کوره صنعتی، اساس کارایی این نوع کوره‌ها است که با هدایت کم و حداقل ظرفیت حرارتی مشخص می‌شود.

استفاده استراتژیک از این مواد، به شکل قابل توجهی مصرف انرژی و انتشار گاز دی اکسید کربن را کاهش می‌دهد و دمای دیواره داخلی کوره را بهینه می‌کند.

مواد عایق حرارتی استاندارد شامل موارد زیر است:

• آجرهای نسوز و عایق
• صفحات و قطعات ریخته گری
• مواد الیاف سرامیکی

توجه به این نکته ضروری است که هدایت حرارتی این مواد نه تنها به تخلخل کلی آنها بستگی دارد؛ بلکه به عوامل مختلف دیگری مانند اندازه منافذ و ترکیب کانی شناسی نیز وابسته است.

با نصب مواد عایق حرارتی کوره صنعتی که متناسب با آن باشند؛ در داخل دیواره‌ها و کف آن، می‌توان میزان نشت حرارت از داخل به خارج کوره را تا حد زیادی کاهش داد.

در نتیجه انرژی مورد نیاز به منظور حفظ دمای معین، کاهش می‌یابد.

1-1# کاربرد عایق حرارتی کوره صنعتی

عایق حرارتی کوره صنعتی در صنایع زیر استفاده می‌شود:

• متالوژی
• سرامیک
• تولید شیشه

این عایق کاری در دماهای بالا برای کارایی و ایمنی فرآیند بسیار مهم است.

عایق بندی کوره به منظور حفظ انرژی، ایمنی و مقرون به صرفه بودن آن ضروری است.

2-1# انواع مواد مورد استفاده در عایق حرارتی کوره صنعتی

بسته به نیازهای کاربردی، طیف وسیعی از مواد وجود دارند که می‌توانند به عنوان مواد عایق در کوره‌ها استفاده شوند که عبارت اند از:

• عایق الاستومری لوله‌ای که آن را می‌توان با هیترهای سرامیکی استفاده کرد.
• عایق پتوی الیافی که قوی، سبک وزن و دارای ذخیره حرارتی کمی است و در محدوده دمایی 1260 تا 1537 درجه سانتیگراد قرار دارد.
  این ماده در برابر شوک و خوردگی مقاوم است و رسانایی حرارتی کمی دارد.
• عایق بخاری صفحه تخت که می‌تواند به عنوان عایق اضافی برای هیترهای الیاف سرامیکی در کوره‌ها یا همراه با فلنج یا حتی بدون وجود فلنج از آن استفاده کرد.
  این عایق از الیاف سرامیکی ساخته شده که شامل موارد زیر است و بسته به میزان عایق مورد استفاده می‌توان از آن‌ها به صورت تک لایه یا چند لایه استفاده کرد:
  • دارای رسانایی حرارتی کم
  • مقاومت در برابر شوک حرارتی
  • مقاوم در برابر خوردگی شیمیایی
  • پایداری دمایی بالا

2# علل اهمیت عایق حرارتی کوره صنعتی

کوره‌ها نه تنها به گرمای شدید برای ریخته گری فلزات نیاز دارند؛ بلکه باید گرمای ایجاد شده را کنترل کنند.

شارژ کردن کوره با فلز مذاب و سپس گرم کردن فلز، فراتر از نقطه ذوب، نیاز به پوشش و عایق مناسب خود کوره دارد.

اگر هرگونه اتلاف گرما از طریق انتقال حرارت وجود داشته باشد، احتمالاً بر نتیجه فرآیند، تأثیر منفی خواهد گذاشت.

عایق در دمای بالا به کاهش مصرف انرژی، جلوگیری از اتلاف گرما و محافظت از مواد مجاور در برابر آسیب گرما کمک می‌کند.

همچنین از ثبات حرارتی در سراسر فرآیندهای کوره، پشتیبانی می‌کند.

به عنوان مثال، در کوره‌های القایی بدون هسته، این ثبات حرارتی از هدر رفتن مواد آلیاژی با ارزش جلوگیری می‌کند و پس از آن تضمین می‌کند که محصولات به دست آمده آلوده نیستند و از استاندارد کافی برخوردار هستند.

3# انواع عایق حرارتی کوره صنعتی

عایق حرارتی کوره صنعتی دارای انواع مختلفی است که متناسب با نیازی که وجود دارد، از آن‌ها استفاده می‌شود.

در ادامه با انواع عایق حرارتی کوره صنعتی آشنا خواهیم شد.

1-3# عایق الیاف سرامیکی (Ceramic Fiber Insulation)

ویژگی‌های این نوع از عایق حرارتی کوره صنعتی به صورت زیر است:

• خواص: وزن سبک، مقاومت در برابر دمای بالا و هدایت حرارتی کم
• محدوده دمایی: تا حدود 1600 درجه سانتیگراد
• موارد استفاده: کوره‌های صنعتی، سایر کوره‌ها و تمامی تجهیزات با دمای بالا

2-3# عایق پشم معدنی (Mineral Wool Insulation)

مشخصات عایق پشم معدنی به صورت زیر است:

• خواص: این عایق از شیشه مذاب، سرباره یا سنگ ساخته شده و در برابر آتش، عایق حرارتی و صوتی خوب عمل می‌کند.
• محدوده دمایی: این عایق می‌تواند تا 650 درجه سانتیگراد را تحمل کند.
• موارد استفاده: از عایق پشم معدنی در کوره‌های صنعتی، سایر کوره‌ها و سیستم‌های گرمایش مسکونی و تجاری استفاده می‌شود.

دو نوع اصلی از انواع عایق پشم معدنی، پشم سنگ و پشم شیشه است که در ادامه آن‌ها را بررسی می‌کنیم:

1) عایق کوره پشم سنگ

این نوع عایق یک عایق الیاف معدنی بر پایه سنگ است که در کاربردهای صنعتی به عنوان عایق کوره‌هایی با حرارت بالا بسیار پرکاربرد است.

عایق پشم سنگ مانع از انتشار گازهای سمی ناشی از حریق و سوختگی نیز خواهد شد.

پشم سنگ به عنوان یکی از تجهیزات آکوستیک نیز به شمار می‌رود و عایقی فوق العاده موثر در جذب صدا‌ها است.

2) عایق پشم شیشه

پشم شیشه نوعی ماده عایق است که از برخی جهات شبیه پشم سنگ است؛ اما از شیشه بازیافتی تولید می‌شود.

این عایق به دلیل خواص حرارتی خوبی که دارد برای جلوگیری از انتقال حرارت و پوسیدگی در کوره‌ها کاربرد دارد.

3-3# آجر عایق نسوز (Refractory Insulation Bricks)

مشخصات این دست از عایق حرارتی کوره صنعتی، به صورت زیر است:

• خواص: این عایق بسیار بادوام است و قابلیت تحمل دمای بسیار بالا و تماس مستقیم با شعله را دارد.
• محدوده دمایی: محدوده دمایی این نوع عایق به صورت گسترده و متفاوت است. برخی از آجرهای نسوز می‌توانند دمایی در حدود 1650 درجه سانتیگراد را تحمل کنند.
• موارد استفاده: از آجر عایق نسوز در کوره‌های صنعتی، کوره‌های زباله سوزی و سایر محیط‌های با دمای بالا استفاده می‌شود.
• انواع عایق: انواع آجر عایق نسوز شامل آجرهای نسوز، ریخته گری و مخلوط تفنگدار است.

4-3# عایق سیلیکات کلسیم گوه (Wedge Calcium Silicate Insulation)

از ویژگی‌های این نوع عایق حرارتی کوره صنعتی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• خواص: عایق حرارتی خوب، مقاوم در برابر دماهای بالا و سفت و سخت است.
• محدوده دمایی: محدوده دمایی عایق سیلیکات کلسیم گوه تا 1100 درجه سانتیگراد است.
• موارد استفاده: برای عایق کاری لوله‌ها و تجهیزات در نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌ها و سایر تأسیسات صنعتی استفاده می‌شود.

5-3# عایق پرلیت (Perlite Insulation)

مشخصات عایق پرلیت عبارت اند از:

• خواص: دارای شیشه انفجاری منبسط شده، سبک وزن و عایق حرارتی خوبی است.
• محدوده دمایی: در حدود 982 درجه سانتیگراد را تحمل می‌کند.
• موارد استفاده: در کوره‌های صنعتی که دمای پایین یا متوسطی دارند و همچنین عایق‌های برودتی استفاده می‌شود.

6-3# عایق ورمیکولیت (Vermiculite Insulation)

ویژگی‌های عایق ورمیکولیت به صورت زیر هستند:

• خواص: این عایق از مواد معدنی میکای منبسط شده تشکیل شده که دارای وزن سبکی است و در برابر آتش مقاوم است و آن را به یک عایق حرارتی مناسب تبدیل کرده است.
• محدوده دمایی: در محدوده دمایی تا 1100 درجه سانتیگراد به خوبی کار خواهد کرد.
• موارد استفاده: در کوره‌های صنعتی، ریخته گری و سایر بخش‌هایی که به دمای بالا نیاز دارند، استفاده می‌شود.

7-3# عایق فوم گلاس (Foamglas Insulation)

عایق فوم گلاس یکی دیگر از انواع عایق حرارتی کوره صنعتی است که دارای مشخصات زیر است:

• خواص: این عایق از شیشه‌های خرد شده تشکیل شده و دارای وزن سبکی است.
  علاوه بر این، عایق فوم گلاس، در برابر رطوبت بسیار مقاوم و غیرقابل نفوذ است و همچنین در برابر آتش نیز بسیار مقاوم است.
• محدوده دمایی: تا دمایی در حدود 482 درجه سانتیگراد را تحمل می‌کند.
• موارد استفاده: از این نوع عایق علاوه بر کوره‌های صنعتی در کاربردهای صنعتی برودتی و دمای پایین و همچنین عایق کاری لوله استفاده می‌شود.

8-3# عایق سیلیکا ایروژل (Silica Aerogel Insulation)

یکی دیگر از انواع عایق حرارتی در کوره صنعتی عایق‌های سیلیکا ایروژل هستند که دارای ویژگی‌های زیر هستند:

• خواص: این نوع عایق، هدایت حرارتی بسیار کمی دارد، نازک و بسیار سبک وزن است و در برابر دمای بالا بسیار مقاومت از خود نشان می‌دهد.
• محدوده دمایی: عایق سیلیکا ایروژل تا حدود 1050 درجه سانتیگراد را تحمل می‌کند.
• موارد استفاده: این عایق دارای کاربردهای زیادی است و علاوه بر کوره‌های صنعتی در سایر فعالیت‌های صنعتی و همچنین صنعت هوا – فضا استفاده می‌شود.

9-3# عایق میکرو متخلخل (Microporous Insulation)

عایق‌های میکرو متخلل نیز دارای مشخصات زیر هستند:

• خواص: این نوع عایق دارای هدایت حرارتی کم، بسیار نازک و سبک است و به شدت در برابر دمای بالا از خود مقاومت نشان می‌دهد.
• محدوده دمایی: تا دمایی در حدود 1200 درجه سانتیگراد را تحمل می‌کند.
• موارد کاربرد: در کوره‌های صنعتی، صنعت هوا – فضا و سایر کاربردهایی که فضا و وزن در آن حیاتی و ضروری است، استفاده می‌شود.

10-3# میکا (Mica)

میکا یک ماده معدنی طبیعی است که در معرض موارد زیر بسیار انعطاف پذیر است:

• دما
• نور
• رطوبت
• الکتریسیته بالا

این سبب می‌شود تا برای طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی از جمله ریخته گری و فولاد مناسب باشد.

لمینت‌های میکا به منظور خط کشی کوره‌ها استفاده می‌شود.

این لمینت‌ها، پوششی نازک؛ اما بسیار مقاوم در برابر پارگی ایجاد می‌کنند که تا حد زیادی به فرآیند ذوب کمک می‌کند.

ورقه‌های میکا به پوشش کوره کمک می‌کنند تا در طول فرآیند ذوب، منبسط و منقبض شود و در عین حال از ایجاد هرگونه آسیب به آنها جلوگیری کند.

آنها می‌توانند دمایی در حدود 1200 درجه سانتیگراد را تحمل کنند.

هرچه پوشش مورد استفاده مؤثرتر باشد، عایق کاری و مدیریت حرارتی کوره مناسب تر خواهد بود.

4# نکات مهم در انتخاب عایق حرارتی کوره صنعتی

نکات مهم و ملاحظاتی که در انتخاب عایق حرارتی کوره صنعتی مناسب باید در نظر گرفته شود، عبارت اند از:

• مقاومت در برابر دما: ماده باید در برابر دمای عملیاتی کوره مقاومت کند.
• رسانایی حرارتی: موادی که رسانایی حرارتی کمتری دارند، عایق‌های بهتری هستند.
• دوام: مواد مورد استفاده در عایق حرارتی کوره صنعتی باید در برابر چرخه حرارتی و سایش مکانیکی مقاومت داشته باشند.
• نصب و نگهداری: نصب و نگهداری برخی از موادی که برای عایق حرارتی کوره صنعتی استفاده می‌شوند از سایر مواد آسان تر هستند که یک امتیاز برای آنها محسوب می‌شود.
• هزینه: انتخاب نوع ماده برای عایق حرارتی کوره صنعتی به بودجه آن واحد نیز بستگی دارد.

5# الزامات عایق حرارتی کوره صنعتی

عایق در دمای بالا به کاهش مصرف انرژی، جلوگیری از اتلاف گرما و محافظت از مواد مجاور در برابر آسیب گرما کمک می‌کند.

همچنین، از قوام حرارتی در سراسر فرآیندهای کوره پشتیبانی خواهد کرد.

به عنوان مثال، در کوره‌های القایی بدون هسته، این قوام حرارتی از هدر رفتن مواد آلیاژی با ارزش جلوگیری می‌کند و پس از آن تضمین خواهد کرد که محصولات به دست آمده، آلوده نیستند و از استاندارد کافی برخوردار هستند.

بهره‌وری انرژی بالاتر همچنین به معنای هزینه عملیاتی کمتر به همراه کیفیت مطمئن تر است.

6# مزایای استفاده از عایق حرارتی کوره صنعتی

مزایای استفاده از عایق حرارتی کوره صنعتی به صورت زیر هستند:

• بهره وری انرژی: عایق بندی مناسب، اتلاف حرارت را به حداقل می‌رساند و تضمین می‌کند که حرارت و گرمای بیشتری در کوره حفظ خواهد شد.
  این امر سبب کاهش مصرف انرژی و کاهش هزینه‌های عملیاتی می‌شود.
• ایمنی: عایق از داغ شدن بیش از حد سطح خارجی کوره جلوگیری می‌کند و خطر سوختگی یا آتش سوزی را به حداقل میزان ممکن خواهد رساند.
• عمر طولانی تر تجهیزات کوره: با حفظ دمای ثابت داخلی و کاهش شوک حرارتی، عایق به افزایش طول عمر اجزای کوره کمک می‌کند.
• تأثیرات زیست محیطی: بهبود بهره‌وری انرژی، سبب کاهش مصرف سوخت شده که به نوبه خود باعث کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای خواهد شد.