Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.
Скачать (прямая ссылка):
1-3. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЕЧЕИ
Принципиальные схемы печей и их конструкция зависят: от вида технологического процесса и характера производства; требований, предъявляемых к качеству тепловой обработки; масштабов производства; рода энергии, используемой в печах (для пламенных печей от вида и качества топлива). Лучшей схемой пламенной промышленной печи будет такая, которая обеспечивает высокую удельную производительность (на 1 м3 объема или на 1 м2 площади пода в единицу времени) при высоком качестве тепловой обработки материала и малых удельных расходах топлива, т. е. расходах топлива, отнесенных к единице количества исходного материала или готовой продукции.
Высокая производительность определяется, во-первых, поточностью технологического процесса — устройством непрерывно действующих печных агрегатов и, во-вторых, интенсивностью теплообменных и массооб-
13
Рис. 1-2. Принцип действия камерной печи для безокислительного нагрева.
/ — рабочая камера; 2 — горелка; 8 — нагреваемые детали; 4 — отвод защитного газа; 5 — подача вторичного воздуха; 5 — камера догорания; 7 — теплопроводный свод; 8 — рекуператор.
менщлх процессов, протекающих в рабочих пространствах печей, что достигается разными путями:
1) повышением температуры в печах путем высокотемпературного нагрева воздуха, идущего на горение топлива. Это чаще всего осуществляется в плавильных печах, где температура факела часто не имеет ограничений и лимитируется только стойкостью огнеупоров. Например, в регенеративных печах для плавки стали, стекла и других материалов температура подогрева воздуха достигает 1 000—1 200°С, что сильно повышает температуру факела при сжигании мазута или природного газа. При использовании низкокалорийных газов — доменного и гене* раторного — подогревают не только воздух, но и газ;
2) использованием высокой турбулизацйи факела (потока продуктов сгорания) в «кипящем» слое измельченного сырья — в печах с кипящим слоем;
3) использованием центробежного эффекта закручивания потока воздуха и газов, что сильно интенсифицирует процессы тепло- и массо-обмена за счет тесного контакта вихревого потока газов и мелкозернистого материала и турбулизации пограничного слоя газов у частиц — в циклонных печах;
4) использованием высокоскоростных свойств потока раскаленных газов (при «атакующих» горелках) — в печах высокоскоростного нагрева;
5) увеличением температуры кладки за счет интенсивного нагрева ее поверхности особыми плоскопламенными горелками с последующей передачей тепла на изделия;
6) увеличением давления в рабочем пространстве печного агрегата— в доменных печах для выплавки чугуна из железных руд и в других.
Выше приведены главные приемы интенсификации тепло- и массо-обмена. Как было сказано, первым условием хорошей работы печных агрегатов является непрерывность процесса нагрева; это реализуется в печах при непрерывном движении материала сквозь рабочие пространства печей: за счет гравитационных сил (в шахтных печах); при помощи конвейеров разной конструкции; за счет проталкивания специальными толкателями изделий, загруженных на вагонетках (в туннельных печах) или лежащих на глиссажных трубах (стальные заготовки в нагревательных печах). Ввиду большого разнообразия технологических процессов нет единых решений в приемах, обеспечивающих высокие производственные показатели печей, — эти приемы разнообразны* и зависят от. конкретных особенностей.
Ниже приводятся некоторые примеры конструкции печей. Эти примеры расположены по признаку использования тепла в рабочем пространстве печей: тепла продуктов сгорания — для нагрева изделий и тепла остывающих изделий или материала для нагрева воздуха, идущего на сгорание топлива. Сначала рассмотрим непрерывно действующие печи с полной регенерацией тепла в рабочем пространстве (туннельные, шахтные и вращающиеся печи); не требующие установки осо-бых регенеративных теплообменников, а затем печи с регенеративными1 устройствами (регенераторами или рекуператорами).
Туннельные печи
При технологических процессах обжига строительных материалов: вяжущих материалов;-(цемента, извести), глиняного кирпича, огнеупоров ((шамотных, магнезитовых, динасовых), фаянсовых, фарфоровых и др. изделий — материал нагревается до высоких температур, обеспечивающих процессы обжига, а затем охлаждается воздухом, так как эта материалы не подвержены окислению. Нагрев и охлаждение ведутся по определенному режиму в зависимости от рода изделий.
В данном случае можно осуществить полную регенерацию тепла как газов, отходящих из зоны горения (путем нагрева изделий, движущихся навстречу потоку газов),.
14
так и обожженных изделий (путем нагревания воздуха, идущего на сгорание и отбираемого на сторону). Температура уходящих из печи газов невысокая (150—250°С). Туннельная печь представляет непрерывно действующий агрегат, не требующий особого регенеративного устройства в виде рекуператора «ли регенератора. Схема туннельной лечи показана на рис. 1-3. Печь представляет собой длинный (до 00—120 м) туннель, по которому движется поезд из вагонеток, нагруженных обрабатываемыми изделиями. Металлические остовы вагонеток футеруются огнеупорным и изоляционным кирпичом. Состав вагонеток периодически проталкивается посредством толкателя. Рабочее пространство печи отсоединяется от атмосферы при помощи песочных затворов. Печь по длине разбивается на зону подогрева, зону высоких температур и зону охлаждения.
