Лекция № 17 Классификация и общая характеристика тепловой работы печей. Доменная печь

План:

1. Классификация печей по принципу теплогенерации

2. Классификация печей по технологическим и конструктивным признакам

3. Устройство и работа доменной печи

1. Классификация печей по принципу теплогенерации

Тепловыделение в печах является процессом превращения какого-либо вида энергии в тепловую. Источниками получения тепла есть: а) энергия топлива (топливные печи); б) химическая энергия жидкого металла или шихты; в) электрическая энергия.

Превращение химической энергии топлива в тепловую происходит в результате того, что сгорает топлива в так называемых топливных печах. В металлургии к таким печам относятся пламенные печи и печи работающие по слоевому режиму. Рабочее пространство пламенных печей только в очень малой степени заполнено обрабатываемым материалом, который обычно располагается на поду. Основная рабочего пространства заполненная пламенем и накаленными дымовыми газами, которые передают тепло материала. Подобные печи работают на газообразном и жидком топливах.

Кроме пламенных, сжигание топлива осуществляется в печах, которые работают по слоевому режиму, который обычно применяют при обработке кускового материала. Чаще за все это происходит в вертикальных (шахтных) печах, где материал либо распределяется по всему объему и накаленные газы проходят между его кусками, либо частицы его распределенные в газообразном теплоносителе. Для слоевого режима работы печей характерное тесное переплетение всех трех видов теплопередачи (тепловое излучение, конвекция, теплопроводность). Разделить их часто не представляется возможным.

Известно три разновидности слоевого режима: с плотным, кипящим и с взвешенным слоем обрабатываемого материала.

В печах с плотным (фильтрующим) слоем шихта, в состав которой входит и твердое кусковое топливо, расположенная плотным слоем по всему объему печи и медленно продвигается вниз. Накаленные газы — продукты сгорает топлива проходят через слой между отдельными его кусками. Это самый распространенный режим работы слоевых печей. Он характерный для шахтных печей, широко распространенных в металлургии.

В печах с взвешенным слоем слой под динамическим действием газов находится в плотнящем состоянии и энергично перемешивается.

В таких печах может выгорать как размельченное топливо, так и горючие компоненты, которые содержатся в обрабатываемой шихте. Иногда вместе с воздухом подают газообразное топливо. Широкое использование печи с кипящим слоем получили в цветной металлургии для обжига сульфидных концентратов разных металлов, для сушки и

В печах, которые работают с взвешенным слоем, обрабатывают материалы, доведенные до пылевидного состояния.

При этом мелкие частицы материала отделенные один от другого газовой прослойкой и, будучи «взвешенные», двигаются вместе с ним. Как топливо может использоваться размолотое твердое и газообразное топливо. В печах цветной металлургии широко используется тепло горения серы при плавке сульфидов цветных металлов.

Как в черной, так и в цветной металлургии широко распространенные печные агрегаты, в которых источником тепловой энергии является процесс выгорания заключенных в обрабатываемом металле или в шихте. В черной металлургии таким основным элементом является углерод, который выжигается с чугуну при производстве стали в конвертерах.

Во всех этих агрегатах процесс теплогенерации происходит непосредственно в материале или в объеме, заполненном размельченной шихтой и поэтому органически соединяется с принятой технологией, причем тепло, что выделяется, равномерно распределяется по всей массе обрабатываемого материала.

Существуют и такие печи, в которых и химической энергией топлива, и жидкого металла. К таким печам, которые занимают промежуточное положение между топливными печами и конвертерами, относятся мартеновские печи. В этих печах топливо сгорает над ванной металла, пламя и накаленные газы также находится над ванной металла, то есть идут процессы, свойственные пламенным печам. Вместе с тем в металлической ванне происходит выгорание примесей, сопровождаемое выделением тепла, причем очень существенным, вплоть до того, что в некоторые периоды плавки теплогенерация за счет химической энергии жидкого металла может иметь решающее значение.

В основе работы электрических печей лежит генерация тепла за счет электроэнергии. Эта теплогенерация осуществляться разными методами, рассматриваем детально ниже. Будет показано отличие этих методов, налагает отпечаток на конструкции и работу тому классификация электрических печей осуществляется соответственно способу теплогенерации.

Вид процесса теплогенерации, осуществляемого в печном агрегате, в решающей мере определяет не только конструкцию печи, но и характер протекающих в ее рабочем пространстве тепломассообменных процессов.