Промышленные печи. Их основные элементы и компоновка

Классификация печей и режимов их работы

Промышленная печь в качестве источни­ка получения теплоты использует хими­ческую энергию топлива, нагреваемого материала или электрическую энергию.

В печах-теплогенераторах выделение теплоты происходит в самом нагрева­емом материале за счет протекающих в нем экзотермических химических реак­ций или за счет подвода к нему элект­рической энергии. В печах-теплообмен­никах теплота, выделяющаяся вне мате­риала, передается материалу в рабочем пространстве печи. Внешний теплообмен между материалом и теплоносителем в печах-теплообменниках осуществля­ется либо излучением (радиационный ре­жим), либо конвекцией (конвективный режим). В топливных печах-теплообмен­никах химическая энергия топлива (твердого, жидкого или газообразного) прев­ращается в теплоту при его сжигании в топочном устройстве печи. Топлив­ными печами-теплообменниками с ра­диационным режимом теплообмена яв­ляются практически все плавильные печи, а также большая часть нагрева­тельных печей, используемых для нагре­ва металлов перед обработкой давле­нием и термической обработкой.

В печах-теплообменниках со слоевым режимом работы происходит нагрев и плавление сыпучих материалов. Мате­риал в таких печах (обычно вертикаль­ных) располагается по всему объему, а раскаленные газы проходят между его кусками. Разделить процессы передачи теплоты излучением и конвекцией в этом случае невозможно.

В печах-теплообменниках температура может изменяться как во времени, так и по длине печи. Печи-теплообменники с изменяющейся во времени температу­рой называются печами периодического действия или камерными. Они имеют практически одинаковую температуру по всему объему рабочего простран­ства. Печи-теплообменники с неизмен­ной во времени температурой называют­ся печами непрерывного действия. Печи непрерывного действия с температурой, изменяющейся по длине печи, называют­ся методическими. Они предназначены для обработки изделий, перемещаю­щихся по поду печи через зоны с раз­личной температурой в зависимости от технологического процесса.

Электропечи классифицируют по спо­собу преобразования электрической энергии в тепловую. Различают элект­ронно-лучевые, дуговые, индукционные и электропечи сопротивления. По конст­руктивным особенностям печи делят на шахтные, туннельные, тигельные, му­фельные, трубчатые, вращающиеся, ван­ные и др. По производственным приз­накам различают печи плавильные, нагревательные, сушильные, химической технологии (для производства соды, ам­миака, фосфора и т. п.).

Промышленная печь — совокупность устройств, предназначен­ных для нагрева материалов или изделий.

Рис. 2. Схема топливной печи-теплообменника:

1 - топка; 2 - рабочий объем; 3 - регенератор; 4 - котел-утилизатор;

5 - дымосос; 6 - вентилятор

Промышленная печь представляет со­бой сложный агрегат, состоящий из собственно печи (зона технологического процесса) вспомогательного оборудова­ния и устройств, включающих топочное устройство (в топливных печах), электро­ды, резисторы (в электрических печах), устройства для утилизации теплоты ухо­дящих газов (регенераторы, котлы-ути­лизаторы), вентиляторы, дымососы, при­боры и арматуру для управления гидрав­лическим режимом печи, механизмы для загрузки и выгрузки материала, конт­рольно-измерительную и регулирующую аппаратуру.

На рис. 2 представлена схема топ­ливной печи-теплообменника с регене­ратором 3 и котлом-утилизатором 4.

Регенератор 3 служит для нагрева поступающего в топку воздуха за счет передачи теплоты от уходящих газов, что обеспечивает более высокую темпе­ратуру процесса горения, а следова­тельно, более эффективное сжигание топлива.

Показателями работы промышленных печей являются расход топлива, тепловая производительность или мощность, удельный расход теплоты на 1 кг про­дуктов печи, КПД.