Теплотехника печей металлургического производства

Промышленная печь – устройство для тепловой обработки материалов.

Печи делят на пламенные и электрические. По технологическому назначению печи делят на следующие виды:

1) печи для удаления влаги из материала, например, сушильные печи;

2) нагревательные печи, например, нагревательные колодцы и методические печи;

3) обжиговые печи, например, печи для обжига известняка;

4) плавильные печи, например, мартеновские печи;

5) печи для разложения (диссоциации) и возгонки материалов, например, коксовые печи.

Разберем основные элементы печей на примере камерной нагревательной печи (рис. 2.1):

1) металлический каркас – устройство для фиксации элементов печи при её разогреве;

1 ‑ металлический каркас; 2 ‑ футеровка (свод, стены, подина); 3 ‑ рабочее пространство печи; 4 ‑ горелка; 5 ‑ борова (дымоходы); 6 ‑ газовоздухопроводы; 7 ‑ теплообменник; 8 ‑ дымовая труба; 9 ‑ дымовой шибер; 10 ‑ дроссели; 11 ‑ задвижки; 12 ‑ нагреваемый материал

Рис. 2.1 – Основные элементы печи

2) футеровка (огнеупорная кладка) – ограждение высокотемпературной зоны, состоящее из стен, свода и подины. Служит для отделения рабочей камеры от окружающего пространства и для уменьшения тепловых потерь. Уменьшение тепловых потерь позволяет получать высокую температуру внутри печи;

3) рабочее пространство печи – замкнутый объем, в котором располагается нагреваемый материал;

4) тепловырабатывающие устройства – устройства для подачи энергии в рабочее пространство печи и преобразования ее в теплоту. Устройства для сжигания газообразного и пылевидного твердого топлива называются горелками, для сжигания жидкого топлива – форсунками, для сжигания твердого топлива в слое – топками. Устройства для преобразования электрической энергии в теплоту называются термоэлектрическими нагревателями (ТЭНы);

5) борова (дымоходы) – дымоотводящие каналы. Служат для удаления продуктов горения из рабочего пространства печи в дымовую трубу;

6) газовоздухопроводы – трубопроводная система для подачи газа и воздуха к горелкам;

7) теплообменник – устройство для нагрева воздуха и топлива за счет теплоты, уносимой продуктами горения из рабочего пространства печи (рекуператор или регенератор), а также за счет сжигания дополнительного топлива (воздухонагреватель доменной печи). В рекуператоре дым передает теплоту воздуху (газу) через тонкую керамическую или металлическую разделительную стенку. Дым и воздух (газ) находятся в рекуператоре одновременно. В регенераторе дым и воздух (газ) движутся по одним и тем же каналам: сначала пропускают дым и теплота передается от дыма керамической насадке, а затем пропускают воздух (газ), который принимает теплоту от насадки. Нагрев воздуха (газа) в теплообменнике позволяет получить высокую температуру в рабочем пространстве печи и снизить расходы топлива;

8) дымовая труба – устройство для удаления дыма из рабочего пространства печи в атмосферу. Дымовая труба выполняет две функции: теплотехническую (создание необходимого разрежения) и экологическую (рассеивание вредных выбросов);

9) дымовой шибер – устройство с центральным элементом в виде пластины для регулирования давления дыма в рабочем пространстве печи путем перекрытия поперечного сечения борова. В период максимальной подачи топлива в печь шибер находится в верхнем крайнем положении, т.е. максимально открыт. Шибер служит также для отключения печи от дымовой трубы во время ремонтов печи;

10) дроссели и 11) задвижки – устройства для регулирования расхода газов. Дроссель – устройство для плавного регулирования расхода воздуха и газа через горелки. Задвижка – устройство для отключения газовоздухопроводов от печи на время её ремонта;

12) нагреваемый материал;

13) тягодутьевые устройства: вентиляторы, компрессоры, дымососы. Служат для подвода к печи газа и воздуха и отвода от печи дыма на дымовую трубу.

Перечисленные основные элементы присущи большинству известных печей. В отдельных печах встречаются дополнительные элементы. Например, перекидные устройства (клапаны Фортера и Симплекса) в печах регенеративного типа, транспортирующие устройства для перемещения подины в кольцевых, роликовых печах и печах с шагающими балками и другие устройства.