Что такое промышленная печь?

Что такое промышленная печь?

Промышленная печь — это устройство, используемое для нагрева материала.

Обычно она используется для создания высокотемпературных условий и нагрева материалов или объектов. Материалами часто являются металлы, такие как железо.

Два типичных типа промышленных печей — это электрические печи и печи сгорания, причем печи сгорания в основном называются нагревательными печами. Печи сгорания используют воздух или кислород, смешанные с топливом, для поддержания высоких температур, пока происходит горение и тепло передается в печь.

Электрические печи часто используют электрические нагреватели или электроды для нагрева материалов, а некоторые промышленные печи используют индукционный нагрев или другие бесконтактные методы нагрева.

Применение промышленных печей

Промышленные печи используются в различных промышленных областях. Примеры включают обработку металла, производство стекла и переработку отходов.

1. Обработка металла

Печи используются в процессах металлообработки, таких как ковка, спекание и обработка поверхности. Нагревая металлы до соответствующих температур, можно изменить их форму, повысить их прочность и выполнить другие процессы. Их также можно использовать в процессах термообработки для улучшения свойств металлов и сплавов.

2. Производство стекла

Печи также используются в производстве стекла. Стекло формуется или выдувается путем нагревания стеклянных материалов до высоких температур и их плавления. Они также используются в процессе обжига керамики, где материалы выдерживаются при заданной температуре, чтобы позволить им кристаллизоваться и затвердеть.

3. Установки по переработке отходов

В установках по переработке отходов также используются печи-кочегарки. Сжигание отходов при высоких температурах приведет к снижению веса и разложению опасных веществ. Промышленные печи для переработки отходов также могут быть оснащены вспомогательными установками для извлечения ценных металлов.

Принцип работы промышленных печей

Промышленные печи для сжигания нагревают внутреннюю часть печи посредством реакции окисления между топливом и кислородом. Промышленная печь для сжигания состоит из следующих элементов:

1. Корпус печи

Корпус печи — это пространство, где происходит горение, и обычно изготавливается из жаропрочных материалов, таких как кирпичи. В случае чрезвычайно высоких температур металлическая конструкция, поддерживающая корпус печи, может достичь точки плавления, поэтому корпус печи работает с водоохлаждаемой рубашкой, чтобы поддерживать его в тепле.

2. Система подачи топлива

Эта система используется для подачи топлива внутрь печи. Когда температура печи падает, подача топлива увеличивается, чтобы добавить больше тепла.

Она включает в себя топливные баки, горелки, топливопроводы, клапаны и устройства зажигания. Топливо временно хранится в топливном баке и подается в горелку через линии подачи и регулирующие клапаны. Система зажигания обычно использует высоковольтную дугу для создания искры, похожую на ту, что есть у автомобильной свечи.

3. Система подачи кислорода

Эта система поставляет кислород, необходимый для сгорания. Она включает в себя воздухозаборник, нагнетатель и т. д. Количество подаваемого кислорода регулируется в соответствии с топливом для полного сгорания. Для повышения эффективности сгорания кислород подается напрямую сжиженным кислородом или другими способами.

4. Устройство контроля температуры

Это механизм для управления и контроля температуры внутри печи. Термопара или другой датчик температуры используется для считывания текущей температуры, а контроллер или другое устройство используется для расчета целевой температуры и выдачи инструкций системе подачи топлива.

5. Выхлопная система

Это устройство для отвода дымовых газов и отходов, образующихся при сгорании. Оно состоит из вытяжных каналов, вытяжных вентиляторов и оборудования для очистки выхлопных газов. Выхлопные газы, образующиеся при сгорании, могут содержать сажу и серу, поэтому вытяжные вентиляторы используются для поддержания отрицательного давления внутри вытяжных каналов для предотвращения утечки, а для отвода газов выполняется очистка дымовых газов от серы.

Структура промышленной печи

Промышленные печи состоят из различных устройств, таких как теплообменники, воздуходувки, регуляторы подачи топлива, горелки, запальники, воспламенители, схемы управления и термостаты, а их технические характеристики изменяются в соответствии с требуемым применением и функцией. Основными факторами, которые влияют на изменения, являются тип топлива и способ начала горения.

Материалы и конструкция промышленных печей также меняются в зависимости от температуры, при которой они используются. Например, если промышленные печи не выбраны с правильным материалом, объемом и формой для объема производства, количества используемого топлива и температуры нагрева, изоляция печи может быть повреждена, стенки могут испортиться, а повреждение печи может быть ускорено или может снизиться эффективность нагрева, что приведет к более высоким эксплуатационным расходам.

Горелки для промышленных печей

Горелки необходимы для промышленных печей, использующих такие виды топлива, как газ или нефть. Различные типы горелок доступны в зависимости от рабочей температуры промышленных печей, области применения и типа используемого топлива.

Энергосберегающие горелки продаются для снижения тепловых потерь горелок. Примером энергосберегающей горелки является горелка со встроенным теплообменником, называемая рекуперативной горелкой. Обычные горелки имеют трубопровод, который излучает тепло, когда предварительно нагретый воздух направляется в горелку, но рекуперативные горелки не имеют трубопровода, поэтому тепловое излучение можно предотвратить.

Другая энергосберегающая горелка называется регенеративной горелкой. Эта горелка объединяет горелку и блок накопления тепла в один блок, что приводит к высокой скорости рекуперации тепла отработавших газов. Этот тип горелки имеет два набора горелок со встроенной горелкой и блоком накопления тепла, которые горят в чередующихся циклах.

Топливо для промышленных печей

В последнее время, чтобы соответствовать требованиям по охране окружающей среды и снижению затрат, выбросы углекислого газа от сжигания были сокращены, и в рамках усилий по дезоксигенации разрабатываются промышленные печи с низким содержанием углерода. Одним из примеров промышленных печей с низким содержанием углерода является та, которая использует водород или аммиак, которые не производят углекислый газ при сжигании.

С другой стороны, водород имеет высокую скорость горения и высокую температуру, а аммиак имеет низкую скорость горения и низкую температуру, и не все эти проблемы еще решены. Поскольку они требуют другого оборудования, чем природный газ или городской газ, они все еще находятся в стадии разработки.

Типы промышленных печей

Помимо промышленных печей сжигания существуют также электропечи и вакуумные печи. Электропечь — это тип промышленной печи, которая нагревает нагревательный элемент с помощью энергии воздуха. Тепло вырабатывается электрическим сопротивлением и передается нагреваемому объекту. Индукционные печи, которые генерируют индукционный ток в металлическом объекте и нагревают его, также иногда используются для нагрева металла.

Вакуумные печи — это промышленные печи, которые нагревают в условиях высокого вакуума или контролируемой атмосферы. Нагрев в вакууме может контролировать свойства материала и предотвращать окисление и загрязнение.

Другая информация о промышленных печах

Изменения стального материала в промышленной печи

Стальные материалы, как правило, долго остывают после извлечения, что приводит к менее однородному составу и затрудняет использование материала в том виде, в котором он есть. Поэтому нагрев в промышленной печи активизирует движение металлических элементов и смягчает неоднородность состава.

Кроме того, эксплуатационные характеристики стальных материалов оптимизируются за счет точного контроля кристаллических зерен размером в несколько микрометров и выделений размером в несколько нм. Зерна и выделения неоднородны и грубы в состоянии слитка. Поэтому, повторяя надлежащий нагрев и охлаждение в промышленной печи, микроструктура подготавливается к тому, чтобы быть тонкой и однородной.