空气压缩机-冷水机组合每月可为玻璃器皿制造商节省900万美元
东北地区的一家大型消费玻璃制品制造商寻求一种将冷压缩空气注入耐火窑炉的解决方案。这样做将减少内部腐蚀，从而延长炉衬的寿命和每年的维护间隔。制造商选择了Aggreko Engineering提供的独特解决方案，采用了租赁的无油旋转螺杆空压机，并结合了热交换器和冷水机。该解决方案于2019年安装，预计每月可为公司节省900万美元，因为它可以将炉膛维护时间从一年延长至两年，并提高工厂的正常运行时间。
一家大型消费玻璃制品制造商通过延长耐火炉窑的维护间隔，每月能够节省900万美元的运营成本，这要归功于一个压缩空气系统，该系统具有无油空气压缩机、热交换器和冷水机。
加热炉维修间隔的任何延长
在访问该设施期间，Aggreko工程团队注意到，该工厂使用无油柴油空气压缩机在炉外吹压缩空气。这种空气被用来冷却炉壁，作为一种保持炉内温度下降的方法。空气的低效利用为改善这种状况提供了机会，从而让工厂实现其运营目标。
温度控制对炉膛正常运行时间至关重要
耐火炉通常用于含有高温腐蚀环境的特殊工艺。然而，由于热量和周围环境的影响，这些相同的炉壁会失去厚度和整体质量。
虽然有许多类型的耐火系统，但小系统的衬里厚度通常在25毫米之间，大系统的衬里厚度通常在75毫米以上。不管炉壁厚度如何，腐蚀仍然是所有炉都面临的一个普遍问题。管理熔炉的热量对于减少长期的维护和维修是至关重要的。
Missouri-Ralla大学的研究表明,耐火材料的腐蚀(炉)中使用陶瓷材料开始熔化器由于批结转(石灰、苏打、氟化物、氧化铅、硼砂、二氧化硅、其他玻璃成分),不稳定通量(即挥发性碱性氧化物渗透毛孔,固体,液体和气体共存),和熔化侵蚀，主要在金属线[我]．
腐蚀和壁板退化通常在腐蚀的初始阶段之后发生。克莱姆森大学的一项研究强调了温度控制的重要性。根据这项研究，“发现热面温度主要影响腐蚀反应的速率。如果热面温度保持在刚好低于腐蚀产物变成液体(熔化)的点，腐蚀将非常缓慢或不存在(二)”。
克莱姆森的研究得出结论，厚炉壁衬砌的温度梯度不应超过50oF每英寸(10oC每厘米)。尽管考虑到加热炉的应用，这个标准通常很难维持，但为了保持其生产率，实现这个标准是至关重要的。
Endell、Fehling和Kley模型中也指出，“耐火材料的腐蚀速率与热面、温度有很强的相关性。事实上，温度是在熔炉设计或过程控制中可以考虑的最重要的过程变量[3]”。
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工程解决方案
Aggreko的工程团队对压缩空气在工业设施中的使用效率非常低，并且在低于最佳压力和温度的情况下被输送到生产车间这一事实并不陌生。空压机的可靠性也是至关重要的。如果空压机坏了，就没有生产了。
在这种情况下，温度是最重要的。典型的旋转式空气压缩机的压缩空气温度为15oF - 20oF (-9.4oC到-6.7oC)高于周围环境。虽然压缩空气温度通常不是标准生产设备的问题，但这种特殊应用需要低于55℃的冷空气oF (12.8oC)的空气。
该团队设计了一种解决方案，采用无油空压机，额定转速为125 psig，可达1500 scfm。无油空压机可以防止油蒸气的扩散，同时以正确的流量和压力随时提供所需的空气量。此外，租赁的压缩空气系统包括热交换器和冷却器，以将压缩空气冷却到45℃oF (7.2oC).通过降低空气温度，水蒸气凝结成液体并从气流中除去。
玻璃器皿产品工厂的压缩空气系统使用热交换器和冷水机，以45℃的温度将压缩空气输送到该公司的耐火炉窑oF (7.2oC)。
研究小组还考虑了炉壁厚度、加工温度、炉龄和其他关键因素，计算了热量对炉衬的影响。该解决方案的设计确保压缩空气被导向炉内腐蚀最严重的外部位置。该工厂选择租赁解决方案，因为它需要现有的空气压缩机用于工厂生产的其他领域。
由独特的压缩空气系统提供的冷空气使玻璃器皿制造商能够将炉膛维护时间从一年延长到两年，大大增加了工厂的正常运行时间。
生产收益相当于每月900万美元
随着压缩空气系统的启动和运行，该团队注意到，由于应用的温度降低，熔炉的腐蚀曲线显著放缓。较低的温度也使工厂延长了炉衬的寿命，从而实现了生产目标，并将关闭高炉的需要再推迟一年。该公司估计，由于产量增加和服务间隔延长，每月可节省900万美元。
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有几个行业依赖耐火材料炉进行生产。然而，考虑到持续的高温，炉衬腐蚀是企业面临的最严峻挑战之一。更频繁的衬里更换也直接导致了更高的运营成本。幸运的是，越来越多的解决方案正在被引入，如Aggreko Engineering在玻璃器皿制造业务中安装的无油空压机解决方案。其结果是能够减轻炉温问题的积极结果。
关于作者
Fernando Arce-Larreta是Aggreko的OFA (Oil Free Air)负责人，电子邮件:Fernando.Arce-Larreta@aggreko.com，电话:713-882-9314。
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参考文献
[我]玻璃罐式熔炼炉中耐火材料的降解。测试方法综述密苏里州罗拉大学陶瓷工程系，罗拉，密苏里州。
(二)《耐火材料手册》的一章，由Charles A. Schacht编辑，并将由Marcel Dekker, Inc.出版，纽约，NY 10016《耐火材料的腐蚀》，由Denis A. Brosnan博士，PE克莱姆森大学克莱姆森，南卡罗莱纳。
[3]炉渣的流动性、流体力学特性和溶剂作用对高温下耐火材料破坏的影响由K. Endell R. Fehling R. Kley于1939年12月在《美国陶瓷学会杂志》上发表。
