Классификация промышленных печей
В основу классификации печей положены общие черты : конструктивные, температурные, технологические и другие.
По роду производства и технологическому назначению различают:
металлургические печи (доменные, мартеновские, нагревательные колодцы, методические);
печи машиностроительных заводов (литейные вагранки, нагревательные, кузнечные, термические);
печи обжига вяжущих веществ (карбид кальция, цемент (клинкер), известь);
печи обжига керамики.
По форме рабочего пространства:
камерные;
многокамерные;
шахтные;
кольцевые;
туннельные;
барабанные - вращающиеся.
По режимно - организационным признакам:
печи непрерывного действия;
печи периодического действия.
По способу теплообмена:
высокотемпературные радиационные;
низкотемпературные конвективные;
с теплообменом в неподвижном конвективном слое, кипящем слое, взвешенном слое.
По способу регенерации тепла:
регенеративные;
рекуперативные.
По способу нагрева:
печи с прямым нагревом;
печи косвенного нагрева.
По способу преобразования энергии:
топливные (доменные, мартены, нагревательные печи);
безтопливные (конвертеры);
электрические.
Характеристика тепловой работы печей
Температурный режим.
Температура печи представляет собой усредненную величину температурного состояния кладки, материала и газовой среды. Температура печи зависит от ряда факторов – температуры горения и характера потребления тепла данной печи.
Температурный режим – это изменение температуры печи во времени. Печи, температура которых не меняется во времени - называют печами постоянного действия (доменные, методические печи, проходные). Печи, температура которых меняется во времени, называют печами периодического действия.
Следует учитывать, что температура печи может меняться не только по времени но и по объему.
В камерных печах температура по объему примерно одинакова, в методических, проходных, кольцевых печах она существенно изменяется по длине. Действительная температура в печах существенно ниже расчетной калориметрической и зависит от многих факторов: способа сжигания (слоевой, факельный), способа смешения топлива и воздуха, качества распыла жидкого топлива, присосов холодного воздуха и т.д. Для оценки действительной температуры в печи можно использовать соотношение:
,
где:
- действительная температура в печи;
- калориметрическая
температура горения топлива;
- пирометрический
коэффициент( зависит от конструкции
печи, способа сжигания топлива, способа
смешения топлива и воздуха) меняется в
пределах 0,65÷0,8 (0,65 – диффузионное
горение, 0,8 – кинетическое).
Тепловой режим.
Тепловой режим представляет собой изменение тепловой нагрузки во времени и тесно связан с температурным режимом.
Тепловая нагрузка - то количество тепла, которое подают в печь в каждый данный момент времени. Тепловая мощность – это то наибольшее количество тепла, которое печь может нормально (без недожега) усвоить в рабочем пространстве.
Качество работы печи, уровень ее совершенства как теплового агрегата, характеризуется коэффициентом полезного теплоиспользования (К.П.Т.) и коэффициентом использования тепла (К.И.Т.)
,
где
- тепло, теряемое
соответственно с материалом и шлаком;
- тепло эндотермических
и экзотермических реакций;
- химическое тепло
топлива;
- физическое тепло
воздуха и топлива.
Все величины в данном соотношении берутся или в единицу времени в КВт, если за час кДж/ч. Из приведенного выражения следует, что увеличение подогрева топлива и воздуха, снижение потерь, повышают К.П.Т печи.
Тепловые потери в печах во многом зависят от факторов, связанных с конструкцией печи, поэтому для получения характеристик качества использования топлива и условий его сжигания применяют К.И.Т.
,
- потери тепла с
уходящими газами, отнесенные к единице
количества топлива кДж/м3(кг).
В реальных условиях К.П.Т. всегда меньше К.И.Т., поэтому еще на этапе проектирования необходимо стремится к сближению этих величин, для чего необходимо добиваться снижения тепловых потерь.
Производительность печей – важнейший показатель, зависящий от многих теплотехнологических и конструктивных факторов.
Обычно различают общую и удельную производительность . Общая производительность характеризует размеры, масштабы агрегата, а удельная характеризует интенсивность работы и служит для оценки качества работы и сравнения печей.