کوره‌ها در صنایع مختلف از مهم‌ترین مصرف‌کنندگان انرژی هستند. درصورتی‌که مصرف انرژی در این کوره‌ها به‌طور صحیح مدیریت نشوند، انرژی زیادی تلف می‌گردد؛ این در حالی است که قیمت حامل‌های انرژی، رو به افزایش است و همچنین قوانین زیست‌محیطی سخت‌تر شده است. مدیریت مصرف انرژی باید با هدف کاهش مصرف انرژی با حداقل هزینه و بدون تأثیرگذاری بر روی کیفیت محصولات و خدمات انجام گیرد. استفاده از عایق کوره، یکی از راه‌حل‌ها کاهش میزان اتلاف انرژی در کوره‌هاست.
عایق صنعتی چیست؟
عایق به اجسام و موادی اطلاق می‌گردد که وظیفه کنترل انتقال انرژی را بر عهده دارد و از انتقال انرژی از جسمی به جسم دیگر جلوگیری نموده یا شدت انتقال انرژی را کاهش می‌دهد.
عایق صنعتی به‌منظور عایق نمودن سطوح داغ به کار می‌رود و در برابر دماهای مختلف، پایداری خود را حفظ می‌کند. ازجمله موارد کاربرد عایق‌های صنعتی می‌توان به استفاده در بدنه کوره‌های فولاد، سیمان، زباله سوزها و… اشاره کرد. عایق‌های حرارتی بر اساس محدوده دمایی به سه گروه زیر دسته‌بندی شوند.
- عایق مناسب برای دماهای حداکثر ۷۳ درجه سانتی‌گراد
- عایق مناسب برای دماهای در محدوده ۷۳ تا ۹۲۸ درجه سانتی‌گراد
- عایق نسوز مناسب برای حرارت‌های بالا
عایق‌های صنعتی اغلب از ترکیب سیلسیم، آلومینیوم، کلسیم، منیزیم، کروم و کربن ساخته می‌شوند. نصب و اجرای درست آن‌ها، در عمر مفید محصول تأثیر بسزایی دارد. لازم به ذکر است چنانچه در مرحله نصب و اجرا، عایق دچار آسیب نشود، می‌تواند چندین سال کارایی مفیدی داشته باشد و تا حدود ۶۰ درصد از اتلاف انرژی و حرارت جلوگیری کند.
انواع عایق صنعتی
1-عایق سرامیکی
عایق سرامیکی متشکل از اکسید آلومینیوم و سیلیس است. این عایق به دلیل دارا بودن خاصیت شکل‌پذیری بالا، امکان استفاده در صنایع مختلف را دارد و از این جهت، یکی از مقاوم‌ترین و بهترین انتخاب‌ها محسوب می‌شود. قیمت مناسب این محصول باعث شده تا در صنایع کشتی‌سازی نیز به کار برده شود. همچنین، به دلیل دارا بودن خاصیت آکوستیک و مقاومت در برابر شوک‌های حرارتی به‌عنوان ضد آتش در سازه‌ها به کار می‌رود. همین موضوع استفاده از عایق سرامیکی در صنایع مختلف ازجمله صنایع هوایی و صنعت خودروسازی را امکان‌پذیر نموده است.
کاربردهای دیگر این نوع عایق در لباس‌های ایمنی، در کوره‌های فلزی، بویلرها، توربین‌های بخار و گاز، لوله‌های صنعتی، درزگیری انواع داکت‌های پتروشیمی و همچنین به‌عنوان عایق نسوز کوره القایی و الکتریکی است.
مدل‌های مختلف عایق سرامیکی عبارت‌اند از الیاف فله‌ای، پتوی سرامیکی، مدول سرامیکی، کاغذ نسوز سرامیکی و برد سرامیکی.
کاغذ نسوز سرامیکی و برد سرامیکی دو نوع از پرکاربردترین عایق‌های سرامیکی هستند. بردهای نسوز به‌صورت تخته‌ای تولید می‌شوند و برای استفاده در دماهای بالا بسیار مناسب هستند. این نوع عایق حرارتی تا دمای ۱۲۶۰ درجه سانتی‌گراد پایدار می‌ماند و علاوه بر این، در برابر شوک‌های حرارتی و خوردگی گازهای داغ، مقاوم است. برد نسوز سرامیکی ضریب انتقال حرارتی کمی دارد؛ همچنین به‌عنوان عایق صوتی و الکتریکی نیز به کار می‌رود.
2-کاغذ نسوز سرامیکی
ضخامت کاغذ نسوز سرامیکی حدوداً ۱ تا ۵ میلی‌متر است و با وجود داشتن ضخامت بسیار کم، نسبت به بردهای نسوز سرامیکی، مقاومت بالاتری در برابر حرارت دارد. قابلیت تحمل‌پذیری این کاغذ نسوز دمایی در حدود ۱۲۶۰ تا ۱۴۳۰ درجه سانتی‌گراد است. ضخامت بسیار کم کاغذ نسوز سرامیکی باعث انعطاف و شکل‌پذیری این محصول شده است؛ قیمت آن نیز مقرون‌به‌صرفه است.
3-عایق پشم سنگ
از بی‌ضررترین عایق‌های صنعتی نسوز، می‌توان از عایق پشم سنگ نام برد که از الیاف معدنی ساخته شده است. منافذ این محصول بسته است و همین مانع از رشد قارچ و لانه‌گزینی حشرات موذی می‌شود. این عایق برای محدوده دماهای بالا، مناسب است، محدوده دمایی آن ۳۰- تا ۷۵۰ درجه سانتی‌گراد است و ضریب انتقال بسیار پایینی دارد. در صورت تماس با دست، آسیب کمتری می‌رساند. همچنین مزیت دیگر آن، داشتن قابلیت بازیافت است.
این محصول، کاربردهای متنوع و گسترده‌ای دارد، زیرا ضمن داشتن کیفیت بالای عایق‌کاری در برابر صوت و حرارت، قیمت آن نیز مناسب است. بیشترین کاربرد عایق پشم سنگ در پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها، صنایع غذایی، صنعت ساختمانی و تأسیسات، بستر کشت بدون خاک است. عایق پشم سنگ از طریق بالا بردن ایمنی پتروشیمی، کاهش هزینه پتروشیمی، کاهش اتلاف برق و گاز در صنایع پتروشیمی، باعث افزایش بازدهی کوره‌ها می‌گردد.
4-عایق پشم‌شیشه
در بین انواع عایق‌های حرارتی، عایق پشم‌شیشه از پرکاربردترین آن‌هاست این نوع عایق نه‌تنها در صنایع بلکه در منازل نیز مصرف می‌شود. عایق پشم‌شیشه بیشتر در منابع فلزی، به‌منظور جلوگیری از پوسیدگی و انتقال حرارت، مورد استفاده قرار می‌گیرد. این محصول از عمر زیادی برخوردار نیست، اما مقاومت بالایی در برابر حرارت دارد و می‌تواند دمای ۷۵۰ درجه سانتی‌گراد را تحمل کند.
نقطه ذوب این عایق ۱۳۰۰ درجه سانتی‌گراد و تحمل برودتی آن ۳۰- درجه سانتی‌گراد است. به همین خاطر عایق پشم‌شیشه در ساخت سیلوهای سیمان، مخازن نگهداری مواد و مواردی از این قبیل کاربرد دارد. پشم‌شیشه به دلیل تنوع کاربرد، در مدل‌های مختلفی ازجمله فویل آلومینیومی، بافت سیاه شیشه‌ای و الیاف پارچه‌ای شیشه‌ای تولید می‌شود.
این محصول برای عایق‌کاری در حجم بالا بسیار مناسب است و مزایای زیادی ازجمله وزن سبک، نصب آسان، شکل‌پذیری و انعطاف‌پذیری بالا، دانسیته و چگالی متنوع، مقرون‌به‌صرفه بودن را دارد؛ عایق حرارت و صوت است و با محیط‌زیست کاملاً سازگاری دارد؛ اما لازم به ذکر است که ذرات ریز عایق پشم‌شیشه در هوا معلق می‌شوند؛ به همین دلیل برای جلوگیری از حساسیت پوستی و تنفسی، رعایت نکات ایمنی ضرورت دارد و لازم است در هنگام نصب، از ماسک و دستکش استفاده شود.
5-عایق حرارتی نسوز سلولزی
عایق حرارتی نسوز سلولزی یا سلولی از موادی مانند کاغذ و چوب و سایر مواد سلولزی و همچنین چسب‌های قوی ساخته شده است. این محصول به میزان ۸۵ درصد قابل بازیافت است، ۱۵ درصد دیگر آن به دلیل داشتن موادی به نام بورات، قابلیت بازیافت ندارد و برای محیط‌زیست مضر است. این عایق در برابر رشد حشرات موذی و آفت‌ها، مقاوم است. نکته‌ای که در مورد این نوع عایق باید در نظر داشت مقاومت پایین آن در مقابل رطوبت است.
6-عایق گرانول
عایق گرانول یا دانه پودری، عایق صنعتی دیگری است که از دانه‌های کوچک تشکیل شده است و دامنه حرارت بین ۷۰ تا ۹۰ درجه سانتی‌گراد را تحمل می‌کند. اغلب در کابل‌ها از این نوع عایق صنعتی استفاده می‌شود.
حفاظت از عایق‌های صنعتی
با وجود اینکه عایق‌های صنعتی نسبت به حرارت از مقاومت بالایی برخوردار هستند، اما در برابر مواردی مانند ترکیبات اسیدی و شیمیایی، نفوذ آب و صدمات مکانیکی مقاوم نیستند. به همین خاطر لازم است برای آن‌ها پوششی مناسب، با توجه به کاربرد عایق صنعتی انتخاب گردد. انتخاب پوشش مناسب به عوامل محیطی ازجمله تغییرات دما و اثرات مکانیکی و شیمیایی بستگی دارد که در هنگام نصب، باید مورد توجه قرار گیرد. به‌طورکلی، پوشش‌های فلزی برای حفاظت از عایق در برابر صدمات مکانیکی و پوشش‌های ماستیک که به‌صورت محلول جهت پوشش عایق به کار می‌روند، برای حفاظت در برابر ترکیبات اسیدی و شیمیایی مناسب هستند.
کاربرد عایق‌های صنعتی
عایق‌های صنعتی در موارد مختلفی ازجمله کوره، مخازن موتورخانه‌ها، لوله‌های انتقال نفت و گاز، سوله و… کاربرد دارند و با کاهش اتلاف انرژی، باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌شوند. بر این اساس، علی‌رغم هزینه‌بر بودن عایق‌بندی، با در نظر گرفتن کاهش قابل توجه مصرف انرژی و همچنین کاهش هزینه‌های سوخت، بازگشت هزینه در آن سریع اتفاق می‌افتد.
عایق‌کاری کوره
کوره‌ها که اغلب در فرآیندهای پتروشیمی و پالایشگاهی کاربرد دارند، در صورت عدم مدیریت صحیح، می‌توانند به طرق مختلف ازجمله اتلاف گازهای خروجی حاصل از احتراق، اتلاف انرژی از بدنه و تجهیزات و… به منبع اتلاف انرژی تبدیل شوند. اتلاف انرژی علاوه بر اینکه باعث هدررفت هزینه‌ها می‌گردد، همچنین ازنظر زیست‌محیطی تأثیرات جبران‌ناپذیری را در پی خواهد داشت. به کار بردن عایق کوره، موجب کاهش اتلاف انرژی و صرفه‌جویی مؤثر در مصرف انرژی در طولانی‌مدت می‌شود.
لازم به ذکر است که عایق‌کاری کوره و تنور، از عایق‌کاری سایر تجهیزات صنعتی، دشوارتر است. روش عایق‌کاری کوره، بسته به عملکرد آن متفاوت است. اگر کوره به‌طور مداوم کار کند و تحت دما و فشار بسیار زیاد قرار داشته باشد، بهترین روش، عایق‌کاری سطح خارجی آن است. برای این منظور از ماده‌ای با جنس دیرگداز متراکم در سطح کوره استفاده می‌گردد. در مواقعی که کوره در شرایط فشار و دمای زیاد نیست و مداوم کار نمی‌کند، روش آسان‌تری برای عایق‌کاری وجود دارد و می‌توان از عایق حرارتی به‌عنوان «آستر» استفاده نمود.
دلیل اتلاف حرارت در کوره‌ها چیست؟
به‌طورکلی اتلاف حرارت در کوره‌ها به دو شکل اتفاق می‌افتد؛ ممکن است اتلاف حرارت از طریق دیواره‌ها انجام شود یا اینکه اتلاف حرارت، ناشی از جسم حرارتی باشد. درصورتی‌که اتلاف حرارت از طریق دیواره‌ها باشد، این اتلاف ممکن است به روش‌های رسانشی، همرفتی و تابشی اتفاق افتد.
نکات مهم در انتخاب مناسب‌ترین عایق برای کوره
در انتخاب مناسب‌ترین عایق برای کوره علاوه بر اینکه عملکرد آن و همچنین روش‌های اتلاف انرژی باید مدنظر قرار گیرد، ضروری است تغییرات احتمالی دما در حین کار نیز در نظر گرفته شود. در کوره‌هایی که کارکرد مداومی ندارند و به‌صورت متناوب کار می‌کنند، لازم است تا کوره در طول فرآیند سرد شود؛ بر همین اساس، درصورتی‌که عایق‌کاری در سطح خارجی کوره انجام شود، منجر به طولانی شدن فرآیند سرد شدن کوره می‌گردد. در این مواقع، می‌توان از طریق عبور دادن هوای سرد از داخل کوره، فرآیند سرد شدن کوره را تسریع نمود.
مورد دیگری که نباید فراموش کرد این است که عایق‌کاری بر روی جسم دیرگداز، نه‌تنها موجب افزایش حرارت داخل کوره می‌شود بلکه باعث افزایش حرارت جسم دیرگداز، عایق حرارتی و حتی تجهیزات نیز می‌گردد.