Cuptorul industrial este un echipament termic care utilizează căldura combustiei combustibile sau conversia energiei electrice pentru a încălzi materiale sau piese de prelucrat în producția industrială. Principalele componente ale cuptoarelor industriale sunt: zidăria cuptorului industrial, sistemul de evacuare a cuptorului industrial, preîncălzitorul cuptorului industrial și dispozitivul de ardere a cuptorului industrial.
Zidărie pentru cuptoare industriale
Funcția zidăriei este de a face cuptorul industrial să suporte sarcini de temperatură ridicată în timpul procesului de încălzire sau topire, să reducă pierderile de căldură, să reziste la coroziunea chimică și să aibă o anumită rezistență structurală pentru a asigura procesul de schimb de căldură în cuptor.
Zidăria este formată dintr-un strat refractar și un strat termoizolant. Pentru a asigura rezistența și etanșeitatea zidului, o structură de oțel (numită cadru de cuptor) este utilizată pentru a fixa zidăria la periferia zidăriei. Stratul refractar suportă în mod direct sarcină la temperatură ridicată și impact mecanic și, în același timp, suportă eroziunea chimică a gazului cuptorului sau a lichidului topit și este realizat în principal din cărămizi refractare standard cu dimensiuni specificate.
Îmbinările de cărămidă ale zidăriei sunt în general eșalonate între ele, lăsând o îmbinare de dilatare de dimensiuni adecvate la o anumită distanță. Compoziția chimică și proprietățile termice ale noroiului refractar pentru zidărie trebuie să fie compatibile cu cărămizile refractare și să aibă consistență și plasticitate adecvate pentru a îndeplini cerințele de construcție.
Exteriorul stratului refractar este un strat izolant, care este utilizat pentru a menține izolat stratul refractar pentru a reduce pierderile de căldură ale peretelui cuptorului și pentru a reduce temperatura suprafeței exterioare a peretelui cuptorului. Se folosesc adesea cărămizi de izolare standard cu densitate redusă și conductivitate termică redusă sau materiale din fibre precum bumbacul și pâsla. compoziţie.
Sistem de evacuare a cuptorului industrial
Sistemul de evacuare a fumului din cuptorul industrial este un sistem care folosește coșuri de fum sau dispozitive mecanice pentru evacuarea gazelor de ardere din camera cuptorului cuptoarelor industriale din cuptor. Asigurarea evacuării netede a fumului este o condiție importantă pentru utilizarea normală a cuptoarelor industriale. Când evacuarea gazelor arse nu este netedă, presiunea cuptorului va crește și o cantitate mare de gaze arse va ieși din golurile din jurul cuptorului, ceea ce va crește pierderea de căldură a cuptorului și va afecta distribuția uniformă a fluxului de aer în cuptor. Reduceți uniformitatea temperaturii cuptorului și agravați mediul de funcționare.
Sistemul de evacuare a fumului este compus dintr-un dispozitiv de evacuare a fumului care generează aspirație și un canal de evacuare a gazelor arse. Dispozitivele de evacuare a fumului utilizate în mod obișnuit includ coșuri de fum, ventilatoare cu tiraj indus sau conducte cu jet.
Evacuarea coșului de fum se bazează pe flotabilitatea generată de densitatea fumului fierbinte care curge în coș, care este mai mică decât densitatea aerului din afara coșului de fum pentru a depăși rezistența coșului de fum. Gazele de ardere pot fi, de asemenea, descărcate de ventilatorul de tiraj indus sau o conductă cu jet este instalată într-o anumită parte a sistemului de evacuare a fumului pentru a descărca gazele de ardere cu presiunea negativă generată de gazul cu jet de mare viteză. Evacuarea coșului de fum nu consumă energie, iar temperatura evacuării nu este limitată. Când rezistența la evacuarea fumului este foarte mare și cuptorul industrial funcționează intermitent, ventilatorul de tiraj indus sau conducta cu jet pot fi utilizate pentru evacuarea fumului. Conducta cu jet este potrivită pentru îndepărtarea gazelor de ardere la temperaturi ridicate; ventilatorul de tiraj indus este potrivit pentru îndepărtarea gazelor de ardere la temperatură scăzută.
Coșurile de fum sunt împărțite în coșuri de cărămidă, coșuri de beton și coșuri de fum din oțel. Există două tipuri de canalizare: canalizare subterană și canalizare aeriană. Coșul de fum subteran este cel mai mult din cărămizi, iar coșul de fum ar trebui să fie din tablă de oțel căptușită cu materiale refractare.
Pentru a reduce poluarea gazelor arse în mediu sau pentru a instala un preîncălzitor în canalizare pentru economisirea energiei, este necesar să creșteți înălțimea coșului și să măriți debitul gazelor arse la ieșirea coșului de fum pentru a-l face mai mare decât viteza maximă locală a vântului sau cel puțin nu mai puțin de 3 metri pe secundă pentru a preveni răspândirea gazelor nocive și a fumului din gazele de ardere la sol.
Preîncălzitor pentru cuptor industrial
Un dispozitiv care folosește căldura reziduală a gazelor arse evacuate dintr-un cuptor industrial pentru a încălzi aerul de combustie și combustibilul gazos. După instalarea unui preîncălzitor pe cuptorul industrial, datorită recuperării căldurii, combustibilul poate fi economisit și temperatura cuptorului poate fi ușor crescută pentru a accelera rata de încălzire. Preîncălzitoarele de cuptoare industriale sunt împărțite în două tipuri: tip de schimb de căldură și tip de stocare a căldurii.
1. Preîncălzitor cu schimb de căldură
Preîncălzitoarele cu schimb de căldură sunt împărțite în două tipuri: preîncălzitoare metalice și preîncălzitoare ceramice. Toți folosesc căldura reziduală a gazelor arse evacuate din cuptor pentru a încălzi peretele preîncălzitorului prin schimb de căldură prin radiații și schimb de căldură prin convecție, apoi încălzesc aerul sau gazul care curge prin cealaltă parte a peretelui în același mod, adică , preîncălzire.
Peretele preîncălzitorului metalic are o conductivitate termică mare, peretele poate fi foarte subțire, iar etanșeitatea la aer este bună. Poate preîncălzi aerul la aproximativ 600 ° C. Este un preîncălzitor utilizat pe scară largă. Conductivitatea termică a peretelui preîncălzitorului ceramic este mică, dar poate rezista la o temperatură mai mare a gazelor arse și poate preîncălzi aerul la aproximativ 600 ° C.
La începutul anilor 1920, preîncălzitoarele din fontă tubulare sau în formă de ac erau utilizate în cea mai mare parte în cuptoarele industriale. După anii 1940, au fost utilizate în cea mai mare parte preîncălzitoarele tubulare, preîncălzitoarele cilindrice radiante, preîncălzitoarele cu jet și blocurile din fontă din oțel. Există preîncălzitoare bloc pentru țevi de oțel și așa mai departe.
Modurile de curgere a gazelor de ardere și a aerului din preîncălzitor sunt împărțite în trei tipuri: curgere înainte, curgere contrară și curgere transversală. Din perspectiva îmbunătățirii performanței transferului de căldură, este mai bine să adoptați metoda contracurentului pentru a obține o temperatură mai mare de preîncălzire; din perspectiva reducerii temperaturii peretelui și a creșterii duratei de viață a preîncălzitorului, este mai bine să adoptați metoda din aval; Între aval și amonte. Preîncălzitorul cu jet are un mod de curgere unic. Gazul preîncălzit este evacuat din găurile mici aranjate dens pe tubul interior la viteză mare pentru a spăla suprafața de schimb de căldură a tubului exterior și a face ca stratul limită al fluidului să aibă proprietăți turbulente, generând astfel un schimb de căldură puternic. .
Preîncălzitor regenerativ
Preîncălzitorul regenerativ este camera regenerativă, care este un corp de cărămidă în carouri din cărămizi refractare. Pentru a permite preîncălzirea continuă a aerului, un cuptor trebuie să fie echipat cu două regeneratoare, care sunt, respectiv, în starea de funcționare de stocare a căldurii sau de preîncălzire.
Procesul de transfer de căldură este: gazul de ardere este introdus în regenerator, o parte din căldura gazelor de ardere este absorbită de cărămizile de verificare (stocare de căldură), după 10-30 minute, gazele de ardere sunt întrerupte automat prin inversare dispozitiv, iar aerul este introdus în schimb. Depozitarea căldurii corpului de cărămidă încălzește aerul (preîncălzire); de asemenea, după 10 până la 30 de minute, aerul este întrerupt și apoi este introdus gazul de ardere. Acesta este un ciclu de inversare. Regeneratorul utilizat în cuptorul de încălzire poate preîncălzi aerul la 600-700 ° C și are o durată lungă de viață.
Dispozitiv de ardere a cuptorului industrial
Un dispozitiv utilizat pentru realizarea procesului de ardere a combustibilului într-un cuptor industrial care folosește combustibilul ca sursă de căldură. Conform cerințelor de încălzire ale cuptorului cu flacără, diferite dispozitive de ardere ar trebui să asigure:
① Asigurați arderea completă a combustibilului în condițiile de sarcină termică specificate;
②Procesul de ardere este stabil și poate furniza continuu căldură cuptorului;
③ Direcția flăcării, forma, rigiditatea și răspândirea răspund cerințelor tipului cuptorului și procesului de încălzire;
Structura simplă, ușor de utilizat și de întreținut.
Procesul de ardere al diferiților combustibili este diferit, deci structura dispozitivului de ardere este, de asemenea, diferită. Dispozitivele de ardere pot fi împărțite în mai multe tipuri de gaz, lichid și combustibil solid.
1. Dispozitiv de ardere a combustibilului gazos
Denumit de obicei un arzător, funcția sa principală este de a trimite gaz și aer la cuptor pentru arderea (de asemenea, ars în interiorul arzătorului) în funcție de o anumită proporție și anumite condiții de amestecare și de a îndeplini cerințele de flacără ale procesului de încălzire a cuptorului. Conform situației de amestecare a gazului și aerului din arzător, acesta este împărțit în arzător cu flacără și arzător fără flacără.
Caracteristica arzătorului cu flacără este că gazul și aerul nu sunt amestecate sau amestecate doar parțial în arzător și apoi arse în timp ce sunt amestecate după ce au fost pulverizate în cuptor, astfel încât flacăra este mai lungă și are un contur clar. Atunci când utilizați un arzător cu flacără, principalul mijloc de intensificare a arderii și de organizare a flăcărilor este modificarea condițiilor de amestecare a gazului și a aerului, cum ar fi împărțirea gazului și a aerului în multe fluxuri mici, făcând fluxul de gaz și fluxul de aer să se intersecteze la un anumit unghi , sau folosind un dispozitiv rotitor Promovați fluxul de aer pentru a accelera amestecarea etc. Figura 1 prezintă un arzător de gaz cu un singur tub.
Arzător de gaz cu un singur tub
Caracteristica arzătorului fără flacără este că gazul și aerul sunt amestecate uniform în interiorul arzătorului și pot fi arse imediat după ce au fost pulverizate din arzător. Flacăra este foarte scurtă și nu există un contur evident al flăcării. Arzătorul fără flacără utilizat în mod obișnuit în cuptoarele industriale este un arzător cu jet, care atrage aerul de ardere necesar direct din atmosferă prin efectul de jet al gazului, îl amestecă uniform în tubul de amestecare și apoi intră în canalul de ardere din materiale refractare. Finalizați reacția de ardere.
Începând cu anii 1960, pentru a satisface nevoile noilor procese de încălzire, au apărut arzătoare de mare viteză cu viteze de ieșire a gazului mai mari de 100 m / s, arzătoare cu flacără plată cu flăcări în formă de disc, arzătoare și preîncălzitoare și ieșiri de gaze de eșapament succesiv. Dispozitivul de fum constituie un arzător de autoîncălzire integrat. Pentru a reduce poluarea cu NOx a gazelor nocive pentru mediu, au fost dezvoltate, de asemenea, diferite tipuri noi de dispozitive de ardere, cum ar fi arzătoarele cu conținut scăzut de azot.
2. Dispozitiv de ardere a combustibilului lichid
De obicei se numește mamelon de grăsime sau duză. Păcura trebuie să fie atomizată și apoi arsă. Prin urmare, pe lângă performanța de bază a unui dispozitiv de ardere general, duza de combustibil ar trebui să aibă și o bună capacitate de atomizare pentru a asigura arderea completă a combustibilului. Conform metodei de atomizare, duzele pot fi împărțite în duze de joasă presiune, duze de înaltă presiune, duze mecanice și duze rotative. Dintre acestea, sunt utilizate pe scară largă duze de joasă presiune și duze de înaltă presiune.
Duza de joasă presiune folosește tot aerul care susține combustia ca mediu de atomizare și atomizează uleiul prin impulsul fluxului de aer. Dimensiunea particulelor de atomizare este de 80-100 microni, presiunea aerului este în general de 2940-7840 Pa, iar flacăra în timpul arderii este în general de 600-1400 mm.
Duza de înaltă presiune folosește abur sau aer comprimat ca mediu de atomizare, iar presiunea este în general la fel de mare ca (3 ～ 12) × 105 Pa. Deoarece presiunea mediului de atomizare este mare, viteza de ejecție poate atinge sau depăși viteza sunetului, deci capacitatea de atomizare a duzei de înaltă presiune este mai mică decât cea a presiunii scăzute. Duza de ulei este puternică, iar dimensiunea particulelor atomizate poate ajunge la 20-30 microni, dar trebuie să adauge un canal pentru transportul aerului de ardere și a instalațiilor de ghidare a fluxului de aer corespunzătoare.
3. Dispozitiv de ardere a combustibilului solid
Pentru cuptoarele industriale care utilizează combustibili solizi, se utilizează în mod obișnuit metoda de ardere a patului de cărbune forfetar și metoda de combustie cu jet de cărbune pulverizat. Dispozitivul de ardere care folosește metoda de ardere stratificată sub formă de cărbune este denumit camera de ardere, care este împărțită într-o cameră de ardere artificială a cărbunelui și o cameră mecanică de ardere a cărbunelui. Cărbunele forfetar este stivuit pe grătar prin dispozitive manuale sau mecanice, iar aerul de susținere a combustiei trece prin cusătura de cărbune din partea de jos a grătarului de jos în sus pentru a finaliza reacția de ardere. Camera mecanică de ardere a cărbunelui din grătarul alternativ.