Принцип работы обжиговой печи

Обновлено: 19.05.2024

Печь для обжигания глины – это основной прибор гончарного производства и домашней мастерской. Глиняные изделия, прошедшие процесс обжига становятся прочными и приобретают определенный цветовой оттенок.

Содержание:

Но для достижения результата важно выдержать определенный температурный режим и длительность воздействия высокой температуры на материал поделок или посуды. После этого эластичный материал приобретает прочность камня.

Процесс длительный, выбор времени закаливания зависит от толщины стенок изделий, мощности теплового агрегата и других факторов. Перед началом работ по производству такой печи требуется знание нескольких теоретических моментов.

Устройство

Независимо от того, делаете ли вы печь для керамики из бочки или используете промышленный вариант, каждая конструкция выполняется из нескольких, основных частей:

Наружный корпус агрегата может изготавливаться из нержавеющей стали или старого холодильника. Его главная задача – создание силового каркаса вокруг внутренней топки и жарочного шкафа. Стальные конструкции не конкуренты кирпичным корпусам, которые прослужат долгое время. Для изготовления стального наружного корпуса используем сталь, толщина листа от 2 мм.
Внутреннего слоя теплоизоляции. Для этого используют шамотный кирпич или другой теплоизоляционный материал, способный выдержать температуру нагрева свыше 2000. От теплоизоляционных качеств этого слоя зависит производительность аппарата и потери тепла.
Слой теплоизоляции между внутренним слоем и корпусом печи. Используют минеральную, базальтовую вату, перлит. Не рекомендуется использовать листовой асбест. При высокой температуре материал выделяет вредные для человека вещества.
Камеры для закладки глиняных изделий и нагревательных элементов. Для электропечей используются спирали из нихрома или воздушные Тэны. Эти устройства устанавливаются в пазы, которые выбраны в шамотном кирпиче. Нихромовая проволока – это оптимальный вариант для электропечей. Для газа устанавливаются газовые горелки.

Принцип работы

Печи для обжига керамических изделий, независимо от вида топлива работают по определенной схеме:

подсушенные на воздухе глиняные изделия помещаются в полость для их укладки. Крупные изделия располагаем внизу и как пирамиду размещаем остальные игрушки или тарелки;
дверца печи плотно закрывается и постепенно повышается температура в печи. Сначала доводим ее до 150 0 -200 0 ;
после предварительного 2 часового подогрева деталей температура повышается до 350 0 -400 0 ;
спустя 2 часа увеличиваем температуру еще на 200 0 и так доводим нагрев до 900 0 ;
выключаем нагревательные приборы или тушим пламя в печи и оставляем изделия постепенно остывать. Дверца должна быть всегда закрыта, вплоть до извлечения готовой керамики.

Равномерное и постепенное остывание делает керамику прочной и долговечной. После всего этапа обжига можно приступать к нанесению слоя глазури или другой декоративной отделки.

Важно! Используя печь для запекания полимерной глины, мы добиваемся объемности изделий и придания им дополнительной привлекательности. Цветочный букет, прошедший закаливание будет выглядеть как настоящий.

Виды и типы

Такие печи подразделены на несколько групп.

с высоким уровнем нагрева деталей – рабочая температура 2000 0 ;
со средним уровнем обогрева – детали нагреваются до 1400 0 ;
слабомощная печь разогревается до 900 0 ;
агрегаты для использования в домашних условиях или обжига мелких деталей. В них изделия разогреваются до 500 0 .

колпаковой формы – применяются на промышленных производствах для серийного выпуска изделий и закаливании объемных керамических деталей;
трубчатой – обеспечивают равномерный прогрев всего отсека закаливания керамики;
камерной – подойдет для промышленности, но для кустарного гончарного производства лучше использовать муфельную конструкцию.

Промышленные печи должны изготавливаться только из качественных огнеупорных и жаростойких материалов, с пониженным значением теплопроводности и способных выдержать нахождение в агрессивной среде долгий период.

Газовая печь для обжига керамики с шамотным кирпичом – такая конструкция не пользуется популярностью. Шамот заменен на современные материалы.

Все качества важно учитывать при выборе промышленной печи и разрабатывая конструкцию самодельной.

Дровяная печь для обжига керамики своими руками

Дровяная печь для обжига керамики своими руками – несложная работа. Такие конструкции можно выложить из кирпича или изготовить из старой трубы. Рассмотрим вариант использования стальной 200 литровой бочки. Весь процесс разбит на несколько этапов.

Материалы и инструменты

Предварительно заготавливаем необходимый материал и инструменты:

шамотный кирпич или другой теплоизоляционный материал для обкладывания внутренней части печи;
старая 200 л бочка;
отрезки арматуры для изготовления решетки, на которую укладываем керамику;
шамотная глина и песок для замешивания раствора;
строительный уровень;
мастерок, кирочка и другой инструмент каменщика;
болгарка с кругами по камню и стали;
сварочный аппарат и средства защиты;
огнеупорный старый кирпич для изготовления фундамента.

Только заготовив материал и приготовив весь набор инструмента можно начинать делать печь для обжига глины своими руками из стальной бочки.

Инструкция по изготовлению

Предлагаем посмотреть видео-инструкцию, а ниже пошаговое описание процесса:

До начала работы выбираем место для установки печи и ее эксплуатации:

Лучше работать на улице, поэтому отсыпаем на выбранном участке слой щебня и песка.
Выкладываем ровным слоем огнеупорный кирпич. Стараемся положить слой ровно, это важно для нормальной работы оборудования.

Печи кипящего слоя: описание, принцип действия, применение

Технологии обжига производственного и строительного сырья применяются в разных отраслях промышленности. Тонкие операции термической переработки материалов требуют использования специальных конструкционных решений. Одним из них является печь кипящего слоя (КС), отличающаяся сложной конструкцией и многофункциональностью.

Сферы применения и назначение оборудования

Особенность использования печей данного типа обусловлена спецификой утилизации, переработки и производства промышленного сырья. В качестве целевого материала может применяться магнезит, брусит, цинковые концентраты, серпентинит, шламы магниевого производства, оксидно-хлоридные элементы и т. д. Например, печь кипящего слоя керамзита характеризуются тем, что выполняет сразу несколько операций для получения нужного продукта – в частности, реализуются процедуры обжига, сушки и охлаждения. Отличительной характеристикой печей КС является и безопасность процесса в плане защиты окружающей среды.

После утилизации материала достигается его обезвреживание без опасных последствий для местного экологического фона. Также и выпускаемые пары в основном состоят из углекислого газа и водяного конденсата. Что же касается направлений эксплуатации, то печи КС находят применение в производственной инфраструктуре химических, металлургических, строительных и других предприятий. Также и на пунктах инженерно-коммуникационного обслуживания газораспределительных сетей встречаются подобные печи.

Техническое устройство печей КС

Для обжига и утилизации большинства сырьевых и отходных продуктов используются конструкции, в основе которых заложена цилиндрическая вертикальная шахта. Некоторые модели отличаются переменным сечением. Средние размеры составляют 9-12 м по высоте и 6-8 м в диаметре. Сама шахта имеет сварное исполнение на стальных листах, толщина которых достигает 12 мм. Внутри конструкции используется типовая футеровка мелким шамотным кирпичом. Рабочую основу печи кипящего слоя формирует воздухораспределительная подина (панель подачи) с воздушным коробом.

В зависимости от конкретного проекта эта часть может выполняться жаростойкой, беспровальной и обеспечивающей равномерность воздушных потоков по всему внутреннему пространству конструкции. Кроме этого, в типовую систему печей КС входят загрузочные отверстия, сопла, каналы отвода газов, площадки вспомогательного обслуживания, устройства для охлаждения и другие компоненты.

Устройство зоны кипящего слоя

В этой части конструкции проходят основные рабочие процедуры и реакции. Здесь располагается подина, форкамеры и сливные пороги. Последние два устройства в целях увеличения времени пребывания загрузочного материала располагаются в разных сторонах конструкции. Форкамера обычно имеет площадь порядка 15-20 м 2 . В этой же зоне располагается бункер для шихты. Модели печи для обжига в кипящем слое промышленного назначения рассчитываются на одновременное содержание сырья с суточным запасом. Передвижение материала между разными функциональными блоками обеспечивается ленточными питателями. Управление данной механикой может быть механическим и автоматизированным. Новейшее оборудование позволяет контролировать процессы загрузки дистанционно с помощью пульта ДУ.

Принцип работы агрегата

Сам по себе кипящий слой образует воздушную буферную зону повышенного термического воздействия, в которой можно осуществлять термические реакции с парящими твердыми частицами. Удержание зернистого материала в воздухе достигается благодаря восходящим потокам газа, поддерживаемым соплами. В процессе работы жидкие и твердые фазы кипящего слоя перемежаются между собой. Например, верхний уровень характеризуется схожестью с поведением жидкостей, которые пребывают в спокойном состоянии. Частицы с более твердой структурой опускаются вниз печи кипящего слоя.

Принцип работы агрегата основывается на нескольких операциях, которые могут выполняться последовательно – это стадии нагрева, сушки и сжигания. Параллельно может выполняться и процедура отгонки летучих веществ, а также вывод остатков углерода. Наиболее требовательной операцией с точки зрения ресурсных затрат является нагрев и сушка. В среднем они выполняются при температурах 100-200 °С. Процесс сжигания требует поддержания температур в факеле на уровне 500-1050 °С, но к этому моменту топка уже выходит на оптимальное рабочее состояние после прогрева.

Загрузка печей кипящего слоя

Загрузка и подвод к зоне кипения может осуществляться тремя путями в зависимости от конструкции:

Прямо внутрь рабочей зоны кипения. Подача выполняется мощностями сдвоенных шнеков, которые располагаются ниже разгрузочного порога. Данный способ выгоден снижением пылеобразования в процессе загрузки, но требует больше пространства и энергозатрат.
Снаружи на поверхность слоя. Редкая схема загрузки, которая используется только в печах повышенной мощности.
Через форкамеру. Способ применяется в отечественных печах для обжига в кипящем слое, обеспечивая преимущества в виде равномерной и непрерывной подачи целевого материала в камеру.

В принципе процесс подачи достаточно простой, но в условиях крупного производства на высокой скорости загрузки могут возрастать требования к операторской регулировке температуры. К примеру, встречаются проблемы снижения темпов нагрева, из-за чего останавливается и подача сырья в бункер на автоматических системах управления.

Температурный режим печи КС

Каждому виду концентратов требуется свой режим термической обработки. Нередко подходящие параметры обжига подбираются опытным путем, но в соответствии с нормативами должны учитываться также химические и минералогические свойства сырья. Так, для концентратов с повышенным содержанием свинца, железа и кремнезема применяются умеренные температуры. Это позволяет минимизировать нежелательное образование силиката и спекание материала. Средние режимы такой обработки находятся в границах 900-1000 °С. Конт

роль температуры печи кипящего слоя обычно осуществляют термопарами, которые фиксируются в точках рабочей зоны. В каждом слое допускается небольшое отклонение порядка 15-20 °С. Ручная регуляция температуры также предусматривает операцию охлаждения водой – этот метод чаще используют на зарубежных предприятиях.

Тягодутьевые параметры печи КС

Уже отмечалось, что воздушные потоки играют одну из ключевых ролей в рабочем процессе данного оборудования. Как минимум, они реализуют две функции: поддержку оптимального псевдожидкого состояния сырья и окисление сульфидов при обжиге. Обеспечение достаточных условий для протекания основных рабочих процессов возможно только при поддержке соответствующего давления воздушных потоков. Например, давления 15-16 кПа при скорости потоков 10-12 м/с будет достаточно для поддержки 100-сантиметрового кипящего слоя печи.

Принцип действия агрегатов с тягодутьевым устройством допускает и вертикальную циркуляцию воздуха, но важно учитывать, что превышение уровня давления именно в этом контуре циркуляции может привести к выдуванию материала за пределы зоны кипения.

Вывод продуктов сгорания

Для выпуска отработанных газов используется система цилиндрических патрубков, которые по принципу вытяжки охватывают всю зону кипения. И опять же, объемы абсолютного вывода гари несравнимы с показателями других промышленных печей для обжига. Это объясняется несколькими этапами постобработки. Так, существуют стадии вторичной переработки горючей органической части шихты с выгоранием углеродных остатков кипящего слоя в печи. Процесс продолжает реакция прокаливания зольного осадка при температурах 700-1050 °С. Перед тем как механика выгрузит отходы, происходит и дезодорация газов, что также обуславливает надежность работы печей КС. И только после этого за пределы рабочей площадки обслуживающий персонал вывозит остатки несгоревшей золы.

Расчет конструкции агрегата

При расчете печей КС используют несколько параметров, среди которых свойства и характеристики целевого сырья, а также требования к объемам отходящего газа с выделением пылевидных фракций. На основе этих данных определяются и показатели работы функциональных узлов конструкции. В промышленных системах расчет печи кипящего слоя обычно делается на основе стандартного производственного объема в 50 тыс. м 3 /год, для которого будут актуальны следующие рабочие параметры:

Плотность фракции сырья – 540 кг/м.
Температурный режим в зоне термической подготовки – 350 °С.
Температура в топке для обжига – 1105 °С.
Температура производственного сырца – 10 °С.
Температура воздушной среды – 16 °С.
Коэффициент использования агрегата – 0,9.
Потери в процессе прокаливания – 12 %.

Плюсы и минусы печей КС

У агрегатов с поддержкой кипящего слоя немало достоинств, обусловленных высокой производительностью, функциональностью и гибкостью в структурном переустройстве. Особенно последние модели удобны возможностями модульной компоновки, что позволяет с минимальными затратами интегрировать печную станцию в инфраструктуру предприятий с индивидуальной проектировкой. Что касается самого процесса эксплуатации, то преимущества обжига в печах кипящего слоя заключаются в низких показателях топливного расхода, возможности применения сырья мелкой фракции (0,6-2 мм) и технической надежности. Отмечается и высокое качество готового продукта переработки, но это касается лишь отдельных материалов.

Если говорить о минусах печей КС, то главным будет высокий коэффициент пылеуноса шихты. Уносимая из теплотехнических узлов пыль составляет 25 % от общего объема выпуска. Данный эффект объясняется активностью отходящих газов, которые и разносят частицы мелкой фракции. На крупных предприятиях с пылеуносом борются с помощью циклонов, устанавливаемых за печными конструкциями. По обратным каналам циркуляции эти агрегаты возвращают пыль в топку или зольник.

Заключение

В России оборудование для промышленного обжига давно пользуется высоким спросом, и сегодня существует немалый потенциал для проектирования и выпуска современных печей КС. В частности, предприятие «ТАГМЕТ» специализируется на изготовлении сооружений для обжига известняка. Комплексную разработку предлагает НПП «Кальцит». В частности, сотрудники этого предприятия применяют новые технологии переработки мелкозернистого материала, что расширяет спектр применения печей кипящего слоя.

Производитель промышленного оборудования Envirotherm также предлагает ряд инновационных решений. Без потери в объемах и скорости выпуска агрегаты этой компании обеспечивают многоступенчатую газоочистку и эффективное сжигание осадков кипящего слоя. В конечном итоге достигается экологическая чистота всех производных компонентов с воздушной средой. Также многие предприятия предлагают комплексную модернизацию уже существующих, но устаревших печей КС с возможностью частичной замены рабочих модулей.

Что такое шахтная печь и для чего она применяется?

Современную металлообрабатывающую промышленность невозможно представить без процессов термической обработки металлов.

Содержание:

Для чего нужны печи шахтного типа?

Шахтные печи получили широкое распространение в цветной металлургии, а также в металлообработке.

И их помощью происходит плавка руды и агломерата для получения таких металлов, как никель, свинец, медь и цинк.

В термической обработке металлов все печки подобного типа можно разделить на основные группы, по характеру выполняемых ими задач:

Шахтные печи для цементации и нитроцементации;
Карбонитрирования;
Азотирования;
Обработки после процессов ХТО в защитной или воздушной среде.

Подобные печи обладают весьма солидной мощностью. Для оптимального применения таких агрегатов нужно с особой тщательностью проводить расчеты материалов, погружаемых в них.

Размер кусков шихты или расплавляемого металла не должен превышать 6 – 12 сантиметров, а в отдельных, особо мощных печах, допускается применять образцы до 24 сантиметров. Главное, сопоставлять мощность установки с размером закладываемых частей шихты.

Устройство шахтной печи

Большинство типовых агрегатов шахтного типа состоит из четырех основных частей, это:

Блок загрузки материала;
Блок выгрузки металла;
Система дымоудаления (дымоход);
Камера термической обработки (рабочее пространство).

Несколько примеров устройств разных типов шахтных печей:

В процессе загрузки шихты или металла применяются механизмы конвейерного типа, а также кюбельные и скиповые устройства. Их выбор обусловлен различными моментами, такими, как тип загружаемого материала и условиями, в которых шахтная печь эксплуатируется. Самым универсальным вариантом является механизм скипового типа, в нем используется реверсный ковш и лебедка.
Конструкция устройства для выгрузки готовой продукции состоит из нескольких блоков, основной ее частью является промежуточная накопительная емкость, которая, дозировано, подает и герметизирует продуцируемый материал.
Система удаления выработанных газов состоит из нескольких патрубков, расположенных сзади шахтной термической установки. У современных моделей эта система довольна сложная, снабжена автоматикой и рядом фильтрующих элементов.
Основная камера, в которой происходят процессы сгорания сырья и плавки (либо термической обработки) материала, имеет внешние органы управления. Оператор, обслуживающий подобное устройство, с их помощью задает нужные температурные режимы, согласно технологическим картам.
Изнутри шахтная печь обычно футеруется, то есть обкладывается специальными огнеустойчивыми минералами или блоками из кирпичей. Лучшие огнеупорные материалы для шахтных печей – это шамотный кирпич, огнеупорное волокно и корунд.

Многие агрегаты с рабочими температурами до 1000 градусов снабжаются вентиляционными устройствами, устанавливаемыми над подом или в районе крышки печи. Они нужны для активного перемешивания газовой среды внутри термической камеры, а также для равномерного быстрого нагрева обрабатываемых изделий или шихты цветных металлов.

Принцип работы

Подвергаясь постепенной сушке и нагреву, металл или шихта движутся сверху по направлению к низу установки. В свою очередь, разогретые газы, поднимаются снизу вверх, в противоход продукту, который заложен в подобную печку. Более наглядно этот процесс изображен на схеме:

При плавке цветных металлов, внизу печи устанавливается специальная емкость, куда стекает весь расплав, а выработанные агрегатом газы поднимаются наверх.

Проблемы шахтных печей в цветной металлургии состоят в применении особых видов шихты, а также дорогого и труднодоступного кокса. Сейчас такие процессы проводят с использованием газа и антрацитного угля, что значительно снижает себестоимость получения цветных металлов.

В работе шахтных печей для термической обработки сталей существуют свои особенности. В них металл не плавится, а подвергается температурной обработке для улучшения прочностных и антикоррозионных характеристик.

Проходя через стадии нагревания, с последующей обработкой в специальных средах с присутствием определенных газов, металлические поверхности приобретают, требуемые по технологическим условиям, свойства. К примеру, это процессы цементации или азотирования. Для них применяются специальные жаропрочные реторты.

Виды и подвиды

Существует несколько критериев, по которым можно классифицировать шахтные печи. Один из них уже был озвучен – по назначению они подразделяются на печи для цветной металлургии, а также для обработки сталей:

закалочные,
азотирующие,
нормализационные.

Существуют еще лабораторные шахтные печки, аппараты для обжига кирпича и извести, они также нашли свое место и достойное распространение в промышленности.

Высота подобных агрегатов варьируется от 50 сантиметров до 30 метров, их можно разделить на малые (до трех метров глубиной) и большие (свыше трех метров). По температурному режиму шахтные печки делятся на низкоотпускные (с температурой до 300 градусов) и высокоотпускные (с температурой от 400 до 900 – 1200 градусов).

По рабочей нагревательной атмосфере шахтные печки бывают следующих видов:

работающие с атмосферой окисления,
работающие с защитной атмосферой,
работающие с вакуумом.

Как правильно выбрать?

Печь шахтного типа выбирается, исходя из нужд покупателя. Если печка требуется для нанесения покрытий на металлические изделия, то следует выбирать высокотемпературную печь с атмосферой защитных газов.

В случае, когда нужно обогащать руду и выплавлять цветные металлы, печь подбирается, исходя из температуры их плавления. Габариты подбираются по возможным объемам производства, а также по размерам, максимально предполагаемых к обработке в этом устройстве, деталей и заготовок.

Производители

Основные производители печей шахтного типа, представленные на российском рынке – это компании из России:

ЗАО «Накал»,
НПО «Теплоконструкция»,
ОАО «Сибэлектротерм»,
ООО «Интерлаб»,
ООО «Индуктор КА»,

ООО «Бортек»,
СНПП «Известа».

Linyi Jinyong Kiln Co,
Henan Zhengzhou Mining Machinery Co,
Henan Hongke Heavy Machinery Co.

Сколько стоит?

Цена на шахтные печи может колебаться в значительном диапазоне, в зависимости от многих параметров и их особенностей, которые были приведены в этой статье. Ниже представлено несколько моделей печей с краткими характеристиками и ценами на них:

Серия агрегатов для цементации металлов СШЦМ, максимальная рабочая температура – 1000 градусов Цельсия, мощность 35 – 95 кВт, диаметры камеры от 600 до 2600 миллиметров. Цены на такие печи колеблются в районе нескольких сотен тысяч рублей и обговариваются индивидуально при заказе. Производятся в Украине фирмой Бортек.
Печка закалочная с гидроприводом ПШЗ 15.30/12, цена ее составит 930000 рублей. Используется для нагрева легированных сталей для закалки, а также обжига изделий, максимальная рабочая температура – 1200 градусов Цельсия.
Шахтные печи SC с принудительной циркуляцией атмосферы, изделия чешской компании LAC. Внутренний объем изделий колеблется от 500 до 1500 литров, мощность 50 – 120 кВт, размеры внутренней камеры от 800 до 1300 миллиметров. Работает от сети 400 вольт. Стоимость таких печей составляет более 1 миллиона рублей.
Шахтные печи серии СШО, максимальная температура нагрева в них равна 800 – 1250 градусов Цельсия (в зависимости от модели), габариты рабочих камер составляют от 800 до 1500 миллиметров. Эти отпускные электропечи сопротивления используются для термической обработки металлов и сплавов в окислительной среде. Цена составляет 970000 рублей. Выпускаются в России научно-производственным объединением «Теплоконструкция».

Вывод

Печи шахтного типа нашли широкое применение в современной металлообрабатывающей промышленности. В цветной металлургии они применяются для выплавки некоторых металлов из руды. В обработке стали шахтные печки используются для создания специальных покрытий на готовой продукции.

Рынок предлагает большой выбор подобных изделий. Они сложны в конструкции, дороги и объемны. Печи шахтного типа своими руками изготовить можно, но вряд ли получится добиться соблюдения всех технологических режимов, так как шахтная печка – это сложная термическая и газовая система.

Устройство и принцип работы трубчатых печей

Трубчатые печи – это цилиндрическая конструкция с вращающимся барабаном и непрерывным циклом работы. Используется не только для термической обработки металла, но и для разогрева и технологической обработки сыпучих веществ. Первая конструкция предназначалась именно для обработки цементного клинкера.

Содержание:

Корпус агрегата – это цилиндрическая основа, изготовленная из жаропрочной стали. Внутренняя поверхность защищена слоем футеровки. Максимальный диаметр – 5000 мм, а длина может достигать 200 м.

Устройство

Конструкция таких устройств аналогична со всеми нагревательными агрегатами, отличие только в цилиндрической форме топочного отсека. Для монтажа и изготовления печи понадобится:

для промышленной установки необходим отдельный фундамент, в его конструкции учитывается высокий уровень нагрева поверхностей. Лабораторные аппараты в такой конструкции не нуждаются;
наружный корпус агрегата. Это главная деталь, которая воспринимает нагрузку слоя футеровки, загружаемых деталей, различных устройств управления. Каркас собран на опорной раме, каждая стойка которой закреплена с помощью анкеров к основанию печи. Отдельные части корпуса соединяются с помощью ферм и шарниров, которые равномерно распределяют нагрузку от высоких температур и массы печи;
слой футеровки из огнеупорного шамотного кирпича, предохраняющий наружный корпус от высокого уровня нагрева и сохраняющий тепло в рабочем отсеке. На промышленных установках наружный слой футеровки закрывают теплоизоляционными листовыми материалами. Блоки слоя с маркировкой «А», «Б», «В» должны выдерживать температуру нагрева соответственно 1730 0 , 1670 0 , 1580 0 . Для современных промышленных агрегатов допускается использование жаростойкого пенобетона;
устройство, отвечающее за уровень производительности агрегата – технологический змеевик. Его изготавливают из толстостенной горячекатаной бесшовной трубы. Это обусловлено условиями его работы в агрессивной среде с высоким уровнем нагрева. Горизонтальную конструкцию теплообменника крепят на кронштейнах или подвесах к основному каркасу печи. Вертикальная конвекционная конструкция заводится в специальные направляющие, где трубы заведены в отдельные отверстия;
нагревательные элементы предназначены для быстрого набора температуры в рабочей камере. Промышленные печи оснащаются разными видами горелок, работающими на газу или жидком топливе. Основная задача равномерное и быстрое распределение тепла по всей площади печи;
в качестве устройства, способствующего снижению потерь тепла, промышленные трубчатые агрегаты оснащаются утилизаторами тепловой энергии. Они нагревают поступающий воздух до температуры в 300 0 , благодаря чему значительно увеличивается производительность агрегата;
блок управления и безопасности. Используются различные термодатчики, которые управляют работой печи и препятствуют возникновению аварийных ситуаций;
система отвода отработанных газов в атмосферу по дымовой трубе, которая обеспечивает подачу кислорода в топку и выводит продукты горения.

Принцип работы

Основная работа таких устройств разбита на 2 этапа:

При сгорании топлива образующийся газ собирается в главном секторе топочного отсека. Выделяется большое количество тепла, и дым постепенно вытесняется в полость теплообменника с конвекционными трубами. Постепенно остывая, он вытесняется нагретым воздухом. Температура доводится до заданного уровня.
В конвекционные трубы снизу поступает холодный воздух, затем проходя по нагретым пучкам трубопроводных экранов, он разогревается до максимальной температуры и поддерживает оптимальный и заданный уровень нагрева трубчатой камеры печи. Детали проходят термическую обработку в несколько этапов и после окончания работы агрегата выдвигаются на тележке или другом виде оборудования.

Температура может постепенно понижаться в период перерыва в нагреве, все зависит от операции по обработке изделий, а детали остывая, получают определенные свойства и структуру. За работой печей следит автоматика с системой термодатчиков.

Самодельные конструкции потребуют от домашнего мастера контроля за процессами на глазок. Качество деталей после обработки должно соответствовать ГОСТу и основным характеристикам.

Классификация

Трубчатые печи подразделяются по нескольким свойствам:

теплотехническим;
технологическим;
конструкционным.

Разберем классификацию по этим подгруппам подробнее.

Теплотехнические свойства оборудования

В этой категории печи классифицируются:

По уровню полезной тепловой нагрузки: с большим уровнем нагрева; средним; малым.

По показателям температуры нагрева: высокотемпературная; низкотемпературная.

Методам передачи тепла деталям.

Технологические свойства

По этим признакам, трубчатые агрегаты подразделяются:

Производительность оборудования: с большой мощностью; средней; маломощные печи.

Давление: атмосферные печи; вакуумные; с подачей воздуха под высоким давлением.

Назначение. Подразделены на нагревательные, которые предназначены для разогрева, обработки и испарения влаги и других материалов. Вторая категория – реакционные. Они предназначены для разогрева материалов до уровня плавления и изменения их свойств после обработки высокими температурами.

Конструкционные свойства

Признак	Классификация
Форма корпуса	Выпускаются нескольких форм:

коробчатая ширококамерная;
коробчатая с узкой камерой;
кольцевая;
секционная;
с наклоненным сводом печи.

Трубчатые печи нефтеперерабатывающей промышленности могут подразделяться еще по целому ряду характеристик, но это уже информация для энергетиков.

Особенности эксплуатации

Весь цикл работы таких печей разбит на выполнение нескольких основных операций. Рассмотрим каждую подробнее.

после завершения работ по монтажу проводятся гидравлические испытание системы трубопроводов, проводится предварительная сушка футеровки;
проверка уровня тяги, системы управления и аварийного отключения подачи топлива. Шиберная заслонка должна быть полностью открытой;
из топливной системы сливается возможный конденсат и проверяется ее готовность к работе;
проверка насосов и регулировка потоков воздуха;
подача топлива и зажигание пламени горелок. Контроль за работой форсунок и равномерном обогреве рабочей камеры.

постепенно понижается температура в камере и конвекционной системе. Для этого уменьшается подача газа, и отключаются несколько горелок или форсунок. Все время, пока температура в печи не понизится до 60 0 , по трубам поступает сырье, которое отводится по отдельным каналам;
температура опустилась до минимального уровня, на канале сырья выходящего из печи устанавливается насос и из рабочего змеевика откачивается обрабатываемый материал;
при понижении уровня давления вещества в змеевик подается водяной пар и в течение нескольких часов проводится зачистка труб рабочего змеевика. При выполнении всех работ обязательно проведение инструктажа по ТБ и обязательное соблюдение всех правил по обслуживанию опасной установки.

Производители

Купить такое оборудование лучше у официальных дилеров или заказать прямую поставку от завода изготовителя. Не советуем обращаться к непроверенным продавцам, предлагающих дорогостоящую технику в полцены, такая покупка может обернуться напрасной тратой денег.

Приведем несколько компаний производителей, одних из лидеров рынка такого оборудования:

питерская компания «Nabertherm» выпускает компактную технику для лабораторий и домашних мастерских, являющуюся оптимальным решением по соотношению цены и качества;
компания «Borel» производит прочные и производительные агрегаты для различных областей применения;
печи для специальных исследований от фирмы «THERMCONCEPT Dr. Fischer GmbH & Co. KG» из Германии. Официальный дистрибьютор – компания «THERMCONCEPT» осуществит подбор, доставку и монтаж промышленного оборудования;
универсальная трубчатая печь «SNOL 0,3/1250» как и вся техника этого производителя выполняет целый спектр термической обработки материалов в лабораторных и промышленных масштабах.

Вывод

Сфера применения трубчатых печей достаточно широкая – от проведения исследования качеств и свойств материала в небольшой научной лаборатории до использования в обработке нефти на нефтеперегонных предприятиях. Такая техника будет работать с высокой производительностью и уровнем КПД при правильном подборе и покупки качественной трубчатой печи у дистрибьюторов компании изготовителя техники.

Обжиговая печь для известняка. Принцип работы

Под тепловым воздействием известняк разлается на оксид кальция (негашеная известь) и диоксид углерода (углекислый газ): CaCO₃ + Тепло ↔ CaO + CO₂ 100 гр. 56 гр. 44 гр.

На данную химическую реакцию оказывают влияние следующие факторы:

Температура разложения.
Химический состав известняка.
Физические характеристики известняка (фракция).
Технические характеристики печи.

ТЕМПЕРАТУРА РАЗЛОЖЕНИЯ

Температура разложения зависит от парциального давления углекислого газа (CO2).

Теоретически в атмосфере отработанных газов (атмосфера внутри печи), при отрицательном давлении и концентрации углекислого газа CO2 на уровне 25%, процесс разложения начинается при температуре 810°C, тогда как при 100% концентрации CO2 процесс начнется при температуре 900°C, как это показано на графике 2.1.

На практике для полного разложения известкового камня требуется избыточное количество тепла, поскольку образующийся на поверхности известняка слой оксида кальция является термоизолятором.

По этой причине поверхность известкового камня должна быть разогрета более, чем до 900°C, в особенности если речь идет о производстве извести с низкой реактивностью. Для этого необходимо разогреть поверхность камня почти до1300 °C с частичным спеканием породы.

График 2.1

Под реактивностью в данном случае подразумевается временной интервал и достаточный запас энергии для проведения полного цикла реакции гидратации при производстве негашеной извести. По этой причине контроль над вышеуказанными значениями при обжиге является важным фактором.

На графике 2.2 показано, каким образом соотносятся время кальцинации известкового камня круглой формы и теплопотребление при постоянной температуре 1100°C. В первый час обжига теплопотребление заметно выше, затем оно существенно падает, так как уже образовавшийся на поверхности камня оксид кальция (CaO), как сказано выше, работает в качестве теплоизолирующего слоя.

График 2.2

Процент объема пустот не изменяется, если обжигу подвергаются камни неправильной формы. Площадь поверхности зависит от крупности фракции.

На практике при качественном просеве процент объема пустот при заполнении печи камнями неправильной формы может достигать 50%, но при движении внутри печи известняк подвергается дроблению и процент пустот может доходить до 25%, как показано на графике 2.3:

График наглядно демонстрирует, что чем больше площадь поверхности, тем эффективнее работает печь.

Таким образом, необходимо учитывать время нахождения известняка в печи и теплопоглощение в процессе перемещения камня из зоны предварительного нагрева в зону обжига. Это позволит избежать снижения качества получаемого продукта и сократить излишки тепловой энергии.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗВЕСТНЯКА

Известняки, сложенные кальцитом, в основном содержат карбонат кальция (CaCO₃). В качестве примесей обычно присутствуют: некоторое количество карбоната магния (MgCO₃), оксиды кремния (SiO₂), железа (Fe₂O₃), алюминия (Al₂O₃). Известняк – это устойчивая порода, не меняющая своей структуры при температурах до 600 °C; при более высоких температурах слаборастворим в воде и выделяет углекислый газ.

Главной характеристикой известняка является его способность разлагаться при высоких температурах, образуя при этом негашеную известь, для получения которой в промышленных масштабах известняк является единственным сырьем.

ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗВЕСТНЯКА

Важнейшими физическими характеристиками известнякового камня являются размер и форма, которые определяют площадь соприкосновения с воздухом, что в свою очередь влияет на теплоемкость, скорость проникновения тепла внутрь зерна и в конечном итоге на качество получаемого продукта.

C другой стороны, размер и форма зерен являются определяющим фактором на распределение газовых потоков по образующимся пустотам.

Соответственно, чем меньше фракция камня, тем больше площадь поверхности. При этом снижается скорость проникновения тепла внутрь камня и активная поверхность (см. таблицу ниже).

Диаметр в дюймах	Зерен на куб. фут	Площадь поверхности зерна в кв. дюймах	Общая площадь поверхности в кв. дюймах	Общий объем в куб. футах	Объем полостей в куб. футах
1"	1887	3,14	5925,18	0,570	0,430
2"	236	12,57	2966,52	0,572	0,438
3"	70	28,27	1978,90	0,572	0,438
4"	29	50,27	1457,83	0,562	0,438
5"	15	78,54	1178,10	0,568	0,432

ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОДНОШАХТНОЙ ПЕЧИ CBK

В процессе проектирования такие параметры как высота печи, поперечное сечение, футеровка, загрузочный шлюз, разгрузочный механизм, система подачи и сгорания топлива, использование тепловой энергии и тд., задаются с учетом физической и химической структуры известняка. Этому уделяется особое внимание, так как изучение свойств исходного сырья – залог получения готового продукта надлежащего качества и заявленных характеристик.

Печь модели CBK подразделяется на четыре основные секции, а именно (сверху вниз):

Секция загрузки
Секция предварительного нагрева
Секция кальцинации или обжига
Секция охлаждения

ОПИСАНИЕ СЕКЦИЙ ПЕЧИ

СЕКЦИЯ ЗАГРУЗКИ

Секция загрузки расположена непосредственно под загрузочными шлюзами. В этой секции поступающий в печь известняк распределяется по шахте и получает первичный противоточный прогрев горячими отработанными газами (180÷300°C).

СЕКЦИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАГРЕВА

В секции предварительного нагрева известняк продолжает разогреваться горячими отработанными газами, но на более высоких температурах (от 900°C to 300°C снизу вверх) и в конечном итоге после полного прохождения секции доводится до температуры 800÷850°C.

ЗОНА ОБЖИГА

В зоне обжига при температурном режиме от 900°C до 1150°C, происходит реакция разложения известняка (CaCO3) на оксид кальция (CaO) и диоксид углерода (CO2); тепловой ток обеспечивается излучением тепла и конвекцией.

СЕКЦИЯ ОХЛАЖДЕНИЯ

Секция охлаждения необходима для доведения полученной извести с температуры обжига (1100°C) до температуры выгрузки (< 100°C) в процессе теплообмена с воздухом, который поступает с днища печи, проходит через слой горячей извести и в результате теплообмена нагревается до 900°C.

Читайте также: