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.
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 17300, 16700, 15800. 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 3000, 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.
к содержанию ↑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.
| Классификация | Краткое описание оборудования |
| Конвективные | Самая испытанная конструкция, но в современных агрегатах такой принцип не используется. Исключение – оборудование для нагревания материалов с помощью температуры нагретого газа в теплообменнике. |
| Радиантные | Все конвекционные трубы проходят по стенам камеры сгорания топлива, и вещество разогревается до более высокого уровня. Площадь рабочей камеры в таких устройствах увеличена. Особое значение отдается именно камере сгорания, а не конвекционной системе трубопроводов. Радиантные агрегаты экономичны при производстве и в процессе работы. |
| Радиантно – конвективные | Эти смешанные устройства позволяют использовать температуру нагрева от прямого сгорания топлива и от поступающего горячего воздуха из системы конвекции. Такая схема используется во всех современных моделях. |
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:
|
| Количество камер радиации | С одной или двумя камерами сгорания газов и многокамерные агрегаты. |
| Положение трубчатого змеевика | Выпускаются с горизонтальным, вертикальным или винтовым положением этого устройства. |
| Расположение трубок в пучке | С шахматным или коридорным порядком установки труб. |
| Способ сжигания поступающего топлива | С факельным или беспламенным горением топлива в топке. |
| Способ подвода тепловой энергии к экрану | С одной или с двух сторон экрана. |
| Расположение форсунок | С боковым или подовым положением горелок. |
| Место установки конвекционных камер нагрева газов | Их можно устанавливать по боковым стенкам или непосредственно в центре топки. А по отношению в радиантным камерам – верхним, нижним, боковым или центральным. |
| Топливо | С газовыми горелками, с форсунками, работающими на жидком топливе и смешанные. |
Трубчатые печи нефтеперерабатывающей промышленности могут подразделяться еще по целому ряду характеристик, но это уже информация для энергетиков.
к содержанию ↑Особенности эксплуатации
Весь цикл работы таких печей разбит на выполнение нескольких основных операций. Рассмотрим каждую подробнее.
| Этапы работы | Описание выполняемых операций |
|
Проверка и пуск оборудования |
Эта операция разбита на несколько этапов:
|
|
Контроль и поддержание заданного режима работы печи |
В этом вопросе важно обеспечить постепенный набор температуры в камере по 300 за час и распределить поток воздуха в конвекционной системе. Для этого может понадобиться потушить или запалить пламя в дополнительных форсунках.
Температура доведена до заданного уровня, теперь в дело вступает автоматика, но контролировать ее работу все равно потребуется. Для этого через смотровые лючки контролируется величина и форма факела, за возможной деформацией отдельных трубок, состоянием слоя футеровки. |
|
Остановка работы агрегата |
При аварийной ситуации работа прерывается автоматически или ручным способом. Полностью перекрывается поступление топлива. Для нормального выключения потребуется выполнить ряд работ:
|
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.
