Конструктивные особенности промышленных печей
Основным элементом печи является функционирующая барокамера, изолированная от окружающей среды. Внешне она похожа на огромную духовку. В эту камеру помещают перерабатываемое сырьё или изделия, а затем включают устройство, используя определённые технологические параметры.
Дополнительными не менее важными элементами электропечей, являются:
- Строительно-инженерные конструкции (кожух, каркас, фундамент).
- Теплоотборник, безопасно охлаждающий переработанные изделия.
- Система автоматизированного управления тех. процессами.
- Подводящие электроэнергию и топливо приспособления.
- Камеры утилизации продуктов сгорания и излишек тепловой энергии.
- Транспортирующая система.
- Устройства, загружающие сырьё и удаляющие продукты сгорания.
Производители печей продолжают совершенствовать устройства до сих пор, чтобы увеличить их производительность, износоустойчивость и снизить затраты на тех. обслуживание, себестоимость конструкции и её ремонт.
Выбор места расположения конструкции
Кирпичная печка должна быть не только правильно выбрана, но и грамотно установлена в строении. При этом учитывается, каковаплощадь всего сооружения и той комнаты, в котором будет располагаться печка
Дополнительно важно помнить о назначении конструкции, о безопасности ее установки и о том количестве помещений, которые должны отапливаться с помощью данного оборудования.
При правильном расположении можно ожидать равномерного и высококачественного обогрева всего сооружения, а также полной безопасности применения открытого огня в печке.
Таким образом, существует очень много разновидностей печек, которые отличаются разными параметрами, особенностями топок, размерами и иными характеристиками. Выбор должен быть обоснованным и грамотным. чтобы пользоваться полученным изделием было безопасно и приятно, а также, чтобы оно было эффективным и долговечным.
Разновидности и классификация промышленных печей
Каждый производитель внёс в конструкцию промышленной печи собственную изюминку, отсюда и появились устройства, аналогичные по принципу действия, но отличающиеся по определённым параметрам. Из-за этого учёные приняли решение классифицировать электропечи по механическим, теплотехническим или термотехнологическим параметрам.
В зависимости от передачи тепловой энергии, промышленные электропечи разделяются на:
- Теплогенераторы.
- Теплообменники.
Промышленные печи-теплогенераторы провоцируют возникновение тепловой энергии внутри перерабатываемого сырья. Тепло появляется, в результате протекания электротока под воздействием химических реакций сквозь металлы. К таким печам относятся: устройства сопротивления, конвертерные, индукционные электропечи.
Печи-теплообменники разогревают перерабатываемые материалы, благодаря сжиганию топлива или применению электронагревателей. Передача тепла к помещённому внутрь сырью в таких устройствах, может выполняться конвективным или радиационным режимом. Примером функционирования первого, является хлебопекарная печь, а второго – промышленный инфракрасный обогреватель.
Функциональность электрических промышленных печей характеризуется электрическими импульсами. К таким печам относятся: дуговые, индукционные и электронно-лучевые печи. Они разделяются на 2 вида:
- Вертикальные.
- Горизонтальные.
Первая разновидность встречается крайне редко. В основном на промышленных предприятиях используются печи горизонтального типа. Температура внутри них может поддерживаться на одном уровне или изменяться, в зависимости от длины и времени функционирующей барокамеры. Устройства, изменяющие температуру внутри камеры, называются печами периодического действия, а поддерживающие заданный уровень – непрерывного действия.
Блог
Трубчатая печь — высокотемпературное термотехнологическое устройство с рабочей камерой, огражденной от окружающей атмосферы. Печь предназначена для нагрева углеводородного сырья теплоносителем, а также для нагрева и осуществления химических реакций за счет тепла выделенного при сжигании топлива непосредственно в этом аппарате.
Трубчатые печи используются при необходимости нагрева среды (углеводородов) до температур более высоких, чем те, которых можно достичь с помощью пара, т. е. примерно свыше 230 °С. Несмотря на сравнительно большие первоначальные затраты, стоимость тепла, отданного среде при правильно спроектированной печи, дешевле, чем при всех других способах нагрева до высоких температур. В качестве топлива могут применяться продукты отходов различных процессов,в результате чего не только используется тепло, получаемое при ихсжигании, но часто устраняются и затруднения, связанные с обезвреживанием этих отходов.Трубчатые печи получили широкое распространение в нефтехимической промышленности, где их используют для высокотемпературного нагрева и реакционных превращений жидких и газообразных нефтепродуктов (пиролиза, крекинга). Нашли они применение и в химической промышленности. Трубчатая печь относится к аппаратам непрерывного действия с наружным огневым обогревом. Впервые трубчатые печи предложены русскими инженерами В. Г. Шуховым и С. П. Гавриловым. Сначала печи использовались на промыслах для деэмульгирования нефтей.
Современная печь представляет собой синхронно работающий печной комплекс, т. е. упорядоченную совокупность, состоящую из непосредственно печи, средств обеспечения печного процесса, а также систем автоматизированного регулирования и управления печным процессом и средствами его обеспечеия. Несмотря на большое многообразие типов и конструкций трубчатых печей, общими и основными элементами для них являются рабочая камера (радиация, конвекция), трубчатый змеевик, огнеупорная футеровка, оборудование u1076 для сжигания топлива (горелки), дымоход, дымовая труба (рис. 2.70).
Печь работает следующим образом. Мазут или газ сжигается с помощью горелок, расположенных на стенах или поду камеры радиации. Газы сгорания из камеры радиации поступают в камеру конвекции, направляются в дымоход и по дымовой трубе уходят в атмосферу. Продукт одним или несколькими потоками поступает в трубы конвективного змеевика, проходит трубы экранов камеры радиации и нагретый до необходимой температуры, выходит из печи. Тепловое воздействие на исходные материалы в рабочей камерепечи, является одним из основных технологических приемов, ведущихк получению заданных целевых продуктов. Главной частью трубчатой печи является радиационная секция, которая одновременно является и камерой сгорания. Передача тепла в радиационной секции осуществляется преимущественно излучением, вследствие высоких температур газов в этойчасти печи. Тепло, переданное в этой секции конвекцией, является только небольшой частью от общего количества переданного тепла, т. к. скорость газов, движущихся вокруг труб, большей частью определяется только местной разностью удельных весов газов, и передача тепла естественной конвекцией незначительна.
Продукты сгорания топлива являются первичным и главным источником тепла, поглощаемого в радиационной секции трубчатых печей. Тепло, выделившееся при горении, поглощается трубами радиационной секции, создающими так называемую поглощающую поверхность. Поверхность футеровки радиационной секции создает так называемую отражающую поверхность, которая(теоретически) не поглощает тепла, переданного ей газовой средой печи,а только излучением передает егона трубчатый змеевик, (рис. 2.71)60…80 % всего используемого тепла в печи передается в камере радиации, остальное — в конвективнойсекции. Температура газов, выходящих из радиационной секции, обычно достаточно высока, и тепло этих газов можно использовать далеев конвективной части печи. Камера конвекции служит u1076 для использования физического тепла продуктов сгорания, выходящих из радиационной секции обычнос температурой 700…900 °С. В камере конвекции тепло к сырью передается в основном конвекцией и частично излучением трехатомныхкомпонентов дымовых газов.Величина конвективной секции, как правило, подбирается с такимрасчетом, чтобы температура продуктов сгорания, выходящих в боров,была почти на 150 °С выше, чем температура нагреваемых веществ привходе в печь. Поэтому тепловая нагрузка труб в конвективной секциименьше, чем в радиационной, что обусловлено низким коэффициентомтеплоотдачи со стороны дымовых газов. С внешней стороны иногдаэти трубы снабжаются добавочной поверхностью – поперечными илипродольными ребрами, шипами и т. п.Нагреваемое углеводородное сырье проходит последовательно сначала по змеевикам камеры конвекции, а затем направляется в змеевики камеры радиации. При таком противоточном движении сырья и продуктов сгорания топлива наиболее полно используется тепло, полученное при его сжигании.
Рассмотрим классификацию трубчатых печей.
Классификация печей — это упорядоченное разделение их в логической последовательности и соподчинении на основе признаков содержания на классы, виды, типы и фиксирование закономерных связеймежду ними с целью определения точного места в классификационнойсистеме, которое указывает на их свойства.Она служит средством кодирования, хранения и поиска информации, содержащейся в ней, дает возможность распространенения обобщенного опыта, полученного теорией и промышленной практикойэксплуатации печей, в виде готовых блоков, комплексных типовыхрешений и рекомендаций для разработки оптимальных конструкций печей и условий осуществления в них термотехнологических и теплотехнических процессов.
Главными и естественными по степени существенности основаниями для классификации печей в логической последовательности являются следующие признаки :
— технологические;
— теплотехнические;
— конструктивные.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ
По технологическому назначению различают печи нагревательныеи реакционно-нагревательные.
В первом случае целью является нагрев сырья до заданной температуры. Это большая группа печей, применяемых в качестве нагревателейсырья, характеризуется высокой производительностью и умеренными температурами нагрева (300…500 °С) углеводородных сред (установкиАТ, АВТ, ГФУ).Во втором случае кроме нагрева в определенных участках трубногозмеевика обеспечиваются условия для протекания направленной реакции.Эта группа печей многих нефтехимических производств одновременно с нагревом и перегревом сырья используется в качестве реакторов. Их рабочие условия отличаются параметрами высокотемпературного процесса деструкции углеводородного сырья и невысокоймассовой скоростью (установки пиролиза, конверсии углеводородныхгазов и др.).
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ
По способу передачи тепла нагреваемому продукту печи подразделяются:
— на конвективные;
— радиационные;
— радиационно-конвективные.
КОНВЕКТИВНЫЕ ПЕЧИ
Конвективные печи — это один из старейших типов печей. Они являются как бы переходными от нефтеперегонных установок к печамрадиационно-конвективного типа.Практически в настоящее время эти печи не применяются, так как посравнению с печами радиационными или радиационно-конвективнымиони требуют больше затрат как на их строительство, так и во времяэксплуатации. Исключение составляют только специальные случаи,когда необходимо нагревать чувствительные к температуре веществасравнительно холодными дымовыми газами.Печь состоит из двух основных частей — камеры сгорания и трубчатого пространства, которые отделены друг от друга стеной, так чтотрубы не подвергаются прямому воздействию пламени и большая частьтепла передается нагреваемому веществу путем конвекции.Чтобы предотвратить прожог первых рядов труб, куда поступаютсильно нагретые дымовые газы из камеры сгорания, и чтобы коэффициент теплоотдачи удерживался в пределах, приемлемых u1087 по технико-экономическим соображениям, при сжигании используется значительныйизбыток воздуха или 1,5…4-кратнаярециркуляция остывших дымовыхгазов, отводимых из трубчатого
пространства и нагнетаемых воздуходувкой снова в камеру сгорания.Одна из конструкций конвективной печи показана на рис. 2.72.Дымовые газы проходят черезтрубчатое пространство сверхувниз. По мере падения температурыгазов соответственно равномерноуменьшается поперечное сечениетрубчатого пространства, при этомсохраняется постоянная объемнаяскорость продуктов сгорания.
РАДИАЦИОННЫЕ ПЕЧИ
В радиационной печи все трубы, через которые проходит нагреваемое вещество, помещены на стенах камеры сгорания. Поэтому у радиационных печей камера сгорания значительно больше, чем у конвективных.Все трубы подвергаются прямому воздействию газообразной среды,которая имеет высокую температуру. Этим достигается:а) уменьшение общей площади теплоотдачи печи, так как количествотепла, отданного единице площади труб, путем радиации при одинаковой температуре среды (особенно при высоких температурах этой
среды), значительно больше, чем количество тепла, которое можнопередать путем конвекции;
б) хорошая сохранность футеровки за трубчатыми змеевиками, благодаря тому что снижается ее температура, во-первых, за счет прямогозакрытия части ее трубами, во-вторых, за счет отдачи тепла излучением футеровкой более холодным трубам.Обычно нецелесообразно закрывать все стены и свод трубами, таккак этим ограничивается теплоизлучение открытых поверхностей,а в результате уменьшается общее количество тепла, отдаваемого единицей площади труб.Например, у современных типов кубовых печей отношение эффективной открытой поверхности к общей внутренней поверхности печиколеблется в пределах 0,2…0,5.Чисто радиационные печи из-за простоты конструкции и большойтепловой нагрузки труб имеют самые низкие капитальные u1079 затраты наединицу переданного тепла. Однако они не дают возможности использовать тепло продуктов сгорания, как это имеет место y радиационноконвективньгх печей. Поэтому радиационные печи работают с меньшей
тепловой эффективностью.Радиационные печи применяются при нагреве веществ до низкихтемператур (приблизительно до 300 °С), при небольшом их количестве,при необходимости использования малоценных дешевых топлив и в техслучаях, когда особое значение придается низким затратам на сооружение печи.
РАДИАЦИОННО-КОНВЕКТИВНЫЕ ПЕЧИ
Радиационно-конвективная печь (рис. 2.73) имеет две отделенныедруг от друга секции: радиационную и конвективную.Большая часть используемого тепла передается в радиационнойсекции (обычно 60…80 % всего использованного тепла), остальное –в конвективной секции.Конвективная секция служит для использования физического тепла продуктов сгорания, выходящих из радиационной секции обычнос температурой 700…900 °С, при экономически приемлемой температуре нагрева 350…500 °С (соответственно температуре перегонки).
Величина конвективной секции, как правило, подбирается с такимрасчетом, чтобы температура продуктов сгорания, выходящих в боров,была почти на 150 °С выше, чем температура нагреваемых веществ привходе в печь. Поэтому тепловая нагрузка труб в конвективной секциименьше, чем в радиационной,
что обусловлено низким коэффициентомтеплоотдачи со стороны дымовых газов.С внешней стороны иногда эти трубы снабжаются добавочной поверхностью – поперечными или продольными ребрами, шипами и т. п.Почти все печи, эксплуатируемые в настоящее время на нефтеперерабатывающих заводах, являются радиационно-конвекционными.В печах такого типа трубные змеевики размещены и в конвекционнойи в радиантной камерах.
По конструктивному оформлению трубчатые печи классифицируются:
— по форме каркаса:
а) коробчатые ширококамерные, узкокамерные б) цилиндрически;в) кольцевые;г) секционные;
— по числу камер радиации:
а) однокамерные;б) двухкамерные;в) многокамерные;
— по расположению трубного змеевика:
а) горизонтальное;б) вертикальное;
— по расположению горелок:
а) боковое;б) подовое;
— по топливной системе:
а) на жидком топливе (Ж);б) на газообразном топливе (Г);в) на жидком и газообразном топливе (Ж+Г);— по способу сжигания топлива:
а) факельное;б) беспламенное сжигание;
— по расположению дымовой трубы
:а) вне трубчатой печи;б) над камерой конвекции;
— по направлению движения дымовых газов:
а) с восходящим потоком газов;б) с нисходящим потоком газов; в) с вертикальным потоком газов; г) с горизонтальным потоком газов.
Печи трубчатые
Информация с сайта: https://studfiles.net/preview/2180918/page:18/
Особенности электрических промышленных печей
Москва – высокоразвитый город. Здесь имеется множество предприятий, уже имеющих промышленные печи, но появляются и начинающие, нуждающиеся в специальном оборудовании. Именно поэтому в Москве имеется множество специализированных магазинов, продающих промышленные электрические печи. Приобретая такое оборудование важно понимать его особенности и различия. Эти знания помогут подобрать устройство правильно и обеспечить рентабельность бизнеса.
Электрическая печь – крупногабаритная конструкция, работающая за счёт электрического тока. Предназначается для переплавки руд и металлов, их сушки, отжига, придания им пластических и изменения внутренних свойств. К таким электропечам относятся индукционные, дуговые и печи сопротивления. Последние работают за счёт образования тепла в самом обрабатываемом материале.
Печи сопротивления
Промышленные электропечи сопротивления могут работать по прямому и косвенному принципу. В первом случае тепловая энергия образуется и выделяется внутри обрабатываемого материала под воздействием электротока, а во втором – за счёт нагревательных элементов, контактирующих с электроэнергией.
Печи сопротивления могут быть однофазными или трёхфазными, имеющими мощность до 3000 кВт. Для их функциональности требуется сетевое электронапряжение380/220 В (50Гц). Устройства относят к приёмникам электроэнергии 2 категории (в отношении к бесперебойности тока). При этом мощность может варьироваться от 0,8 до 1,0.
Дуговые электропечи
Этот тип промышленных печей был назван именно так, из-за дугообразного теплового эффекта, создающегося устройством. Они хорошо подходят для переработки цветных и чёрных металлов. Особенностью конструкции является плавильное пространство, закрывающееся съёмным сводом и кожух, имеющий огнеустойчивую футеровку. Для нормальной работы устройства требуется трёхфазный переменный ток, образующий электродуги, сформированные металлом и 3-мя электродами, расположенными внутри конструкции.
Промышленные дуговые электропечи также могут быть:
- Прямыми. Дуги формируются и зажигаются сквозь обрабатываемый материал.
- Косвенные. Дуги образовываются под дном устройства.
Необходимое напряжение для подключения дуговых электропечей к сети – 6-10 кВт, сквозь печной трансформатор с напряжением до 100В (вторичным).
Индукционные промышленные электропечи
Индукционные печи чаще всего применяются для плавки стали, однако в этом устройстве можно перерабатывать алюминий, бронзу и др. металлы, их сплавы в графитовом тигле. Принцип работы устройства подобен функциональности трансформатора, имеющего 2 подмотки. Первая – охлаждающая индукторную жидкость, вторая – обрабатываемое сырьё, играющее роль нагрузки. Под воздействием индукторного электромагнитного поля появляются индуцированные токи, нагревающие и плавящие металлы.
Основные составляющие индукционной печи:
- Каркас.
- Индуктор.
- Тигель.
Основной элемент – индуктор, изготовленный из медной трубы. Он представлен, в виде водоохлаждаемой многовитковой катушки. Жидкость и электричество проводится напрямую к индуктору гибкими охлаждаемыми кабелями. Питание выполняется теристорным преобразователем, частотностью ТПЧ-250-1,0 кГц. Он преобразует трёхфазный ток (50 Гц) в однофазный. Мощность устройства может изменяться, в зависимости от колебаний напряжения и авторегулировки процесса плавки.
Современные Московские магазины оснащены последними моделями промышленных электропечей. Каждая из них производительна, но главное подобрать устройство правильно. Чтобы не ошибиться в выборе, посоветуйтесь со специалистом. Он подскажет, какая модель больше всего подходит именно для ваших работ.
Печь вимана
Такие печи для отопления обладают рядом достоинств:
- возможность возведения устройств любых размеров и форм;
- в колпак можно установить водонагреватель, духовой шкаф или парогенератор;
- есть перспектива автоматизации процесса.
Печи Вимана, дооснащенные системой рециркуляции воздуха, можно использовать даже в многоквартирных домах. Единственный их недостаток – сложность конструкции. Не каждый мастер может построить эту разновидность.
Классификация по теплоемкости, толщине стенок
Рассмотрев виды, ознакомившись с плюсами и минусами, можно рассмотреть другую классификацию. Толщина стенок и теплоемкость – понятия взаимосвязанные.
Теплоемкость – способность хранить, отдавать тепло. Печи не рассчитаны на постоянное горение.
Повысить теплоемкость помогает утолщенная стенка. Наиболее высокий параметр у русской – конструкция массивна, помогает удерживать тепло в помещении после затухания огня внутри.
Тонкостенные прельщают неопытных хозяев легкостью, габаритами. Часто устроены просто. Стенки от силы 6,5 см толщиной. Эффективность мала, увеличить не представляется возможным. Холодает в комнате спустя 2-3 часа с момента затухания растопки. Тонкостенные подходят для отопления в холодную летнюю ночь на время дачного проживания.
Толщина кладки
Подобрать печь можно исходя из цели установки. Нужно учесть габариты сооружения, предполагаемую к обогреву территорию. Печка должна улучшить качество жизни, а не принести дополнительные проблемы.
Самый технически сложный вариант отопления дома печью.
Комбинированное или совмещенное отопление дома можно обобщить в два варианта.
- Без водяного контура.
- С водяным контуром.
Если говорить о способе отопления «печь + газ» или «печь + электричество», но в том варианте, когда в самой печи не вставляем регистр для отопления (водяной контур).
Тогда просто рассчитывается насколько будет печь эффективна при отоплении дома и сколько будет затрачиваться электроэнергии (газа) на отопление остальной части дома.
Конечно газ экономить — мало смысла. В таком варианте печь из кирпича для дома делают для интерьера, посидеть у огня и так далее… Печь — сердце дома, как никак…
Ну а с водяным контуром — посложнее. Комбинированная система нужна при некоторых условиях:
- Дом плохо утеплен — промерзают углы и «плачут» окна. Тогда нужно проводить батареи по всему дому — такой дом печь без водяного контура не отопит. Но мы этот вариант вообще не берем в расчет.
- Дом слишком большой для отопления печью. То есть дом больше оптимального отопительного контура для «сухой» печи — нужен водяной контур отопления. А отопить нужно автономно.
- Индивидуальные потребности. Например: надо обязательно теплые полы, в доме удаленные спальни и так далее.
Подробно об этом вы сможете почитать в моей статье «Печное отопление с водяным контуром» (ссылка откроется в новой вкладке).
Противоточные печи
Наиболее совершенный вид – КПД может достигать 90 %. Столь внушительный показатель возможен благодаря оригинальной конструкции, в которой камера с открытым огнем отделена от дымохода стенкой. В итоге дым удаляется через нижнюю часть печи, а помещение прогревается равномерно.
Кажется, что это невозможно – горячий воздух всегда поднимается вверх! Это так. Но в устройстве имеется специальный колпак, в котором дым скапливается и остывает. Холодные частица газа перемещаются вниз и удаляются через дымоход, а на их место поступает подогретый воздух. Этим и достигается высокий КПД.
