Forno industrial é um equipamento térmico que utiliza o calor da combustão de combustível ou conversão de energia elétrica para materiais de calor ou peças de trabalho na produção industrial. Os principais componentes dos fornos industriais são: alvenaria de forno industrial, sistema de exaustão de forno industrial, preheater industrial e dispositivo de combustão de forno industrial.
Alvenaria de forno industrial
A função da alvenaria é fazer com que o forno industrial tenha alta carga de temperatura durante o processo de aquecimento ou fundição, reduzir a perda de calor, resistir à corrosão química e ter uma certa força estrutural para garantir o processo de troca de calor no forno.
A alvenaria consiste em uma camada refratária e uma camada de isolamento térmico. Para garantir a força e o aperto de ar da alvenaria, uma estrutura de aço (chamada de estrutura de forno) é usada para fixar a alvenaria na periferia da alvenaria. A camada refratária suporta diretamente carga de alta temperatura e impacto mecânico, e ao mesmo tempo suporta a erosão química do gás forno ou líquido derretido, e é feita principalmente de tijolos refratários padrão com dimensões especificadas.
As juntas de tijolos da alvenaria são geralmente cambaleantes entre si, deixando uma junta de expansão de tamanho apropriado a uma certa distância. A composição química e as propriedades térmicas da lama refratária para alvenaria devem ser compatíveis com tijolos refratários, e possuem consistência e plasticidade adequadas para atender aos requisitos de construção.
A parte externa da camada refratária é uma camada isolante, que é usada para manter a camada refratária isolada para reduzir a perda de calor da parede do forno e baixar a temperatura da superfície externa da parede do forno. Tijolos de isolamento padrão com baixa densidade e baixa condutividade térmica ou materiais de fibra, como algodão e feltro, são frequentemente utilizados. composição.
Sistema de exaustão do forno industrial
O sistema de escape de fumaça do forno industrial é um sistema que usa chaminés ou dispositivos mecânicos para esgotar o gás de chaminé na câmara de fornos industriais do forno. Garantir o escapamento de chamine liso é uma condição importante para o uso normal de fornos industriais. Quando o escapamento da chaminina não estiver liso, a pressão do forno aumentará, e uma grande quantidade de gás de chaminuto escapará das lacunas ao redor do forno, o que aumentará a perda de calor do forno e afetará a distribuição uniforme do fluxo de ar no forno. Reduza a uniformidade da temperatura do forno e piore o ambiente operacional.
O sistema de escape de fumaça é composto por um dispositivo de escape de fumaça que gera sucção e uma chaminática que esgota o gás da chaminá. Dispositivos de escape de fumaça comumente usados incluem chaminés, ventiladores induzidos ou tubos de jato.
O escapamento da chaminé é baseado na flutuação gerada pela densidade de fumaça quente que flui para a chaminé que é menor do que a densidade do ar fora da chaminé para superar a resistência da chaminé. O gás de chamine também pode ser descarregado pelo ventilador de rascunho induzido, ou um tubo de jato é instalado em uma determinada parte do sistema de escape de fumaça para descarregar o gás de chaminução com a pressão negativa gerada pelo gás a jato de alta velocidade. O escapamento da chaminé não consome energia, e a temperatura de escape não é limitada. Quando a resistência ao escapamento da fumaça é muito grande e o forno industrial funciona intermitentemente, o ventilador de rascunho induzido ou tubo de jato pode ser usado para esgotar a fumaça. O tubo de jato é adequado para remover gás de alta temperatura; o ventilador de rascunho induzido é adequado para remover gás de baixa temperatura da chaminega.
Chaminés são divididas em chaminés de tijolo, chaminés de concreto e chaminés de chapa de aço. Existem dois tipos de chaminução: chaminuto subterrâneo e chaminática. A chaminé subterrânea é feita principalmente de tijolos, e a chaminé aérea deve ser feita de placa de aço forrada com materiais refratários.
Para reduzir a poluição do gás da chaminé para o meio ambiente, ou para instalar um preetro na chaminé para economia de energia, é necessário aumentar a altura da chaminé e aumentar a vazão do gás de chaminé na saída da chaminé para torná-lo maior do que a velocidade máxima do vento local ou pelo menos 3 metros por segundo para evitar gases nocivos e fumaça no gás flue de se espalhar para o chão.
Preheater do forno industrial
Um dispositivo que usa o calor resíduo do gás de chaminução descarregado de um forno industrial para aquecer o ar de combustão e o combustível a gás. Depois de instalar um preheater no forno industrial, devido à recuperação do calor, o combustível pode ser economizado e a temperatura do forno pode ser facilmente aumentada para acelerar a taxa de aquecimento. Os pré-aquecimentos do forno industrial são divididos em dois tipos: tipo de troca de calor e tipo de armazenamento térmico.
1. Preheater de troca de calor
Os pré-aquecedores de troca de calor são divididos em dois tipos: pré-aquecedores metálicos e pré-aquecedores de cerâmica. Todos eles usam o calor resíduo do gás de chaminé descarregado do forno para aquecer a parede pré-aquecedora através da troca de calor de radiação e troca de calor convecção, e então aquecer o ar ou gás que flui através do outro lado da parede da mesma forma, ou seja, pré-aquecer.
A parede do preheater metálico tem uma grande condutividade térmica, a parede pode ser muito fina, e o aperto de ar é bom. Pode pré-aqueça o ar a cerca de 600°C. É um preheater amplamente utilizado. A condutividade térmica da parede do preheater cerâmico é pequena, mas pode suportar uma temperatura mais alta do gás de chaminé e também pode pré-aqueça o ar a cerca de 600°C.
No início da década de 1920, os pré-aquecidos em forma de ferro fundido ou em forma de agulha eram usados principalmente em fornos industriais. Após a década de 1940, pré-aquecedores tubulares, pré-aquecedores cilíndricos radiante, pré-aquecedores a jato e blocos de ferro fundido feitos de aço foram usados em sua maioria. Há pré-aqueçantes de bloco para tubos de aço e assim por diante.
Os modos de fluxo de gás de chaminé e ar no pré-heater são divididos em três tipos: fluxo para a frente, fluxo de contador e fluxo cruzado. Na perspectiva de melhorar o desempenho da transferência de calor, é melhor adotar o método contra-corrente para obter uma temperatura pré-aquecimento mais alta; na perspectiva de reduzir a temperatura da parede e aumentar a vida útil do preheater, é melhor adotar o método a jusante; Entre rio abaixo e rio acima. O pré-hasater a jato tem um modo de fluxo único. O gás pré-aquecido é lançado dos pequenos orifícios densamente dispostos no tubo interno em alta velocidade para lavar a superfície de troca de calor do tubo externo e fazer com que a camada de limite de fluido tenha propriedades turbulentas, gerando assim forte troca de calor. .
Preheater regenerativo
O preheater regenerativo é a câmara regenerativa, que é um corpo de tijolos de cabresto feito de tijolos refratários. Para permitir o pré-aquecimento contínuo do ar, um forno precisa ser equipado com dois regeneradores, que estão, respectivamente, no estado de armazenamento de calor ou pré-aquecimento.
O processo de transferência de calor é: o gás de chaminução é introduzido no regenerador, parte do calor do gás de chaminuto é absorvida pelos tijolos do verificador (armazenamento de calor), após 10-30 minutos, o gás de chaminático é automaticamente cortado pelo dispositivo de inversão, e o ar é introduzido em vez disso. O armazenamento de calor do corpo de tijolo aquece o ar (pré-aquecimento); também depois de 10 a 30 minutos, o ar é cortado, e então o gás de chaminuto é introduzido. Este é um ciclo de inversão. O regenerador usado no forno de aquecimento pode pré-aquecer o ar a 600-700°C e tem uma longa vida útil.
Dispositivo de combustão de forno industrial
Um dispositivo usado para realizar o processo de combustão de combustível em um forno industrial que usa combustível como fonte de calor. De acordo com os requisitos de aquecimento do forno de chama, vários dispositivos de combustão devem garantir:
(1) Certifique-se de combustão completa do combustível nas condições de carga térmica especificadas;
(2)O processo de combustão é estável e pode fornecer calor contínuo ao forno;
(3)A direção, forma, rigidez e disseminação da chama atendem aos requisitos do tipo de forno e do processo de aquecimento;
(4)Estrutura simples, fácil de usar e manter.
O processo de combustão de vários combustíveis é diferente, por isso a estrutura do dispositivo de combustão também é diferente. Os dispositivos de combustão podem ser divididos em vários tipos de gás, líquido e combustível sólido.
1. Dispositivo de combustão de combustível de gás
Geralmente chamado de queimador, sua principal função é enviar gás e ar para o forno para combustão (também queimado dentro do queimador) de acordo com uma certa proporção e certas condições de mistura, e para atender aos requisitos de chama do processo de aquecimento do forno. De acordo com a situação de mistura de gás e ar no queimador, ele é dividido em fogo e queimador sem chamas.
A característica do queimador de chama é que o gás e o ar não são misturados ou apenas parcialmente misturados no queimador, e depois queimados enquanto são misturados após serem pulverizados no forno, de modo que a chama é mais longa e tem um contorno claro. Ao usar um queimador de chama, o principal meio de intensificar a combustão e organizar chamas é mudar as condições de mistura de gás e ar, como dividir o gás e o ar em muitos pequenos córregos, fazer com que o fluxo de gás e o fluxo de ar se cruzem em um determinado ângulo, ou usar um dispositivo de redemoinho Promover o fluxo de ar para acelerar a mistura, etc. A figura 1 mostra um queimador de gás com um único tubo.
Bico de gás de tubo único
A característica do queimador sem chamas é que o gás e o ar são uniformemente misturados dentro do queimador, e podem ser queimados imediatamente após serem pulverizados para fora do queimador. A chama é muito curta e não há contorno de chama óbvio. O queimador sem chamas comumente usado em fornos industriais é um queimador de jato, que se baseia no ar de combustão necessário diretamente da atmosfera pelo efeito a jato do gás, mistura-o uniformemente no tubo de mistura, e depois entra no canal de combustão feito de materiais refratários. Complete a reação de combustão.
A partir da década de 1960, a fim de atender às necessidades de novos processos de aquecimento, queimadores de alta velocidade com velocidades de saída de gás de mais de 100 m/s, queimadores de chama planas com chamas em forma de disco, queimadores e pré-aquecedores, e saídas de gases de escape apareceram sucessivamente. O dispositivo de fumaça constitui um queimador auto-pré-aquecimento integral. A fim de reduzir a poluição do gás nocivo NOX ao meio ambiente, vários novos tipos de dispositivos de combustão, como queimadores de óxido de nitrogênio baixo, também foram desenvolvidos.
2. Dispositivo de combustão de combustível líquido
Geralmente chamado de mamilo de graxa, ou bico. O óleo combustível precisa ser atomizado e depois queimado. Portanto, além do desempenho básico de um dispositivo de combustão geral, o bocal de combustível também deve ter uma boa capacidade de atomização para garantir a combustão completa do combustível. De acordo com o método de atomização, os bicos podem ser divididos em bicos de baixa pressão, bicos de alta pressão, bicos mecânicos e bicos de copo rotativo. Entre eles, bicos de baixa pressão e bicos de alta pressão são amplamente utilizados.
O bocal de baixa pressão usa todo o ar de suporte à combustão como meio de atomização, e atomiza o óleo pelo impulso do fluxo de ar. O tamanho da partícula de atomização é de 80-100 mícrons, a pressão do ar é geralmente 2940-7840 Pa, e a chama durante a combustão é geralmente 600-1400 mm.
O bocal de alta pressão usa vapor ou ar comprimido como meio atomizador, e a pressão é geralmente tão alta quanto (3~12)×105 Pa. Como a pressão do meio atomizador é alta, a velocidade de ejeção pode atingir ou exceder a velocidade do som, de modo que a capacidade de atomização do bocal de alta pressão é menor do que a da baixa pressão. O bocal de óleo é forte, e o tamanho da partícula atomizada pode chegar a 20-30 mícrons, mas precisa adicionar um canal para transmitir ar de combustão e instalações guias de fluxo de ar correspondentes.
3. Dispositivo de combustão de combustível sólido
Para fornos industriais que utilizam combustíveis sólidos, o método de combustão do leito de carvão e o método de combustão de jatos de carvão pulverizado são comumente utilizados. O dispositivo de combustão utilizando o método de combustão em camadas de carvão é referido como a câmara de combustão de combustão, que é dividida em uma câmara artificial de combustão de carvão e uma câmara mecânica de combustão de carvão. O carvão caroço é empilhado na grade por dispositivos manuais ou mecânicos, e o ar de suporte à combustão passa pela costura de carvão da parte inferior da grade de baixo para cima para completar a reação de combustão. A câmara mecânica de combustão de carvão da grade recíproca.