Назначение и устройство промышленных печей. Общая схема печной установки.

Печи являются одним из основных агрегатов во многих промышленных технологиях и по виду первичного источника теплоты подразделяются на тепловые и электрические. Могут быть непрерывно и постоянно действующие. В периодически действующих печах подлежащие высокотемпературной обработке объекты загружаются в холодную печь, нагреваются до заданной температуры и обрабатываются необходимое время после чего охлаждаются и выгружаются. В непрерывно действующих печах предусматриваются непрерывные загрузки, обработка и выгрузка.

По температурному уровню печи бывают низкотемпературные – с температурой газов в рабочем пространстве до 1000^оС. Передача теплоты от продуктов сгорания топлива может осуществляться при непосредственном их контакте с обрабатываемым объектом или через разделяющую стенку В печах можно проводить технологические процессы при температурах до 2000^оС и даже выше при атмосферном давлении. Имеет место трудность регулирования температуры и большие перепада температур, как между топочными газами и обрабатываемыми объектами, так и в объеме точной работой камеры, низкий коэффициент теплоотдачи от продуктов сгорания к объектам, быстрое охлаждение газов из-за их низкой теплоемкости.

Существует множество конструкций печей: трубчатые; с вращающимся барабаном; с псевдоожиженном слоем; шахтные; камерные, подовые, туннельные, ванные и др.

8)Тепловой баланс высокотемпературной технологической печи. Количественные оценки статей баланса.

Баланс есть уравнение, связывающее между собой статьи прихода и расхода вещества, энергии, эксергии. Анализ балансов позволяет устанавливать возможные пути снижения потерь и следовательно, уменьшение расхода топлива. Различают полный и частичный баланс. Материальный и тепловой балансы отражают количественную сторону процессов, эксергетический- еще и качественную, т.е. степень их совершенства и необратимости.

Статьи теплового баланса обычно выражаются в % или в единицах измерения тепла и могут относиться к какой-либо характерной единице для рассматриваемой установки: по времени (цикл, час), к количеству выдаваемого продукта, к единице количества топлива.

Тепловой баланс печи непрерывного действия можно записать в следующем виде

 

Q_х.т + Q_ф.м. + Q_ф.к.+ Q_экз+ Q_т.п.+ Q_энд + Q_т.о + Q_о.с + Q_отх + Q_т.у , Вт,

 

где Q_х.т = ВQ - связанное тепло топлива (с расходом В, км³/с);

Q_ф.м = Σm_i c_i t_i,вх – физическое тепло исходных технологических материалов;

Q_ф.к=V_ВВ С_вt_в +ВС_тt_n – физическое тепло воздуха и топлива, поступающих в печь на горение;

Q_экз=Σq_рi m - тепло экзотермических реакций загружаемых материалов; q_р – тепло выделяющееся на единицу качества вещества m вступающего в реакцию; например при окислении железа Fe в опись железа FeО выделяется 4815 кДж на 1 кг железа.

В расходной части баланса – Q_т.п= С_i t_i,вых – тепло технологических продуктов на выходе из печи; Q_экз – тепло экзотермических реакций загружаемых материалов при их тепловой обработке, включая испарение из материала и плавление материала; Q_т.о – тепло технологических отходов; Q_о.с = Q_кладки +Q_{излуч.окна} +Q_{выбив.газ} – потери тепла через кладку, окна и щели в окружающую среду; Q_отх. =V_{д.г В Сд.г} t_ух – отвод тепла с отходящими продуктами сгорания топлива; Q_т.у – тепло нагрева транспортных устройств.

Из балансов следует, что полезно на нагрев металла расходуется лишь 26,3% вводимого тепла и только 17,5 эксергии. Объясняется это тем, что в эксергетическом балансе есть потери от необходимости горения топлива и теплообмена с нагреваемым металлом (около 30%). а в тепловом балансе этих потерь нет.