硅碳棒电阻炉的设计细则
网址:http://www.dil0.com 添加时间:2019-09-03
3.腔室和连续炉的典型设计
炉子通常是产品质量所依赖的最后一次再分配,因此对炉子施加以下要求:
1.足够的热功率,为待烧制产品的所有物理和化学转化提供必要的温度条件。
2.炉子的设计应确保最有效地燃烧供应的燃料,高热利用系数和最小的燃料消耗。
3.高质量产品的高比生产率。
4.易于维护,监控和调节点火过程,能够快速从初级燃料切换到备用燃料。
根据操作原理,有定期和连续的炉子。
^
3.1。箱式炉
箱式炉属于间歇炉。产品的装载,烧制,冷却和卸载在炉子的一个工作空间中顺序进行。在图中 图3.1显示了转向架炉腔炉。滚出式炉膛的存在允许在工作室外装载和卸载产品。
新型高效绝缘材料的创造使得能够创建具有更薄衬里的腔室炉。在图中 图3.2显示了使用纤维绝缘材料的腔室炉。
箱式炉设计简单,可根据任何个别模式烧制产品。有许多不同设计和尺寸的箱式炉,可以使用液体和气体燃料,也可以使用电加热。
间歇式炉的缺点是生产率相对较低,装卸产品时的物理劳动力较大,烧制产品的燃料消耗较高,因为砖石(10-20%)和废气(35-40%)吸收了大量的热量。 )。
图。3.1。带炉膛的炉膛炉:
1 - 小车; 2 - 工作室; 3 - 燃烧器;
4 - 热风管道; 5 - 配电网;
6 - 在手推车下格子化; 7 - 用于除去气体的窗户;
8 - 立管; 9 - 烟道; 10 - 门
图。3.2。带有纤维材料衬里的热炉:
a)悬挂扁平拱; b)拱拱
^
3.2。馈通炉
连续式炉(连续式)比间歇式炉具有更大的优势:更低的燃料消耗率,高生产率和更好的工作条件。
广泛的隧道窑。隧道窑的示意图如图1所示。3.3。根据炉子中的过程,隧道的整个长度可以分成不同的区域。通常有四种:干燥,加热,烧制和冷却。炉子的每个区域都有自己的设计特征和温度条件,一定长度取决于燃烧产品的类型。
图。3.3。隧道窑的示意图。
1 - 排烟器; 2 - 引导通道;
3 - 用于向加热区供应热空气的窗户;
4 - 用于向喷射器供应压缩空气的窗口;
5 - 热空气排放的收集器;
6 - 燃料供应窗;
7-用于向干燥器供应热空气的管道。
干燥区可以作为独立的干燥器运行,其具有单独的供应和去除干燥剂,或者作为加热区的一部分,在隧道的壁中具有排烟通道。
加热区从干燥器开始,并在与烧制区的边界处结束。加热区的主要目的是将产品均匀加热到与烧制时间表相对应的温度。
在位于炉子中间的烧制区域中,保持了完成产品中物理化学过程所需的最高温度。燃烧燃料所需的空气直接通过隧道从冷却区(二次空气)供应。燃烧产物沿着炉道移动,朝向带有产品的手推车的运动,并逐渐冷却,将热量传递给产品。
产品加热的均匀性取决于炉道的燃烧产物的填充,通过装料横截面的均匀性和速度。
冷却区用于将煅烧产物冷却至确保离开炉子时产品完整性的温度。在冷却区中,回收从加热产物中获得的热量。
隧道窑的设计取决于要烧制的产品类型。
炉膛高度小,工作通道宽度大,炉膛平坦(悬挂),可以更好地利用炉膛体积。具有高工作空间的炉具有拱形拱形。通常,炉子在烧制区域中具有拱形或平面悬挂的拱形,并且在加热和冷却区域中具有平拱。在图中 3.4显示了具有各种拱形设计的隧道窑。
图。3.4。隧道窑的设计:
a)平悬拱; b)拱形拱; 在)ploskorasporny组的
图。3.5。环形
隧道窑的逐段截面:
a干燥; b)烧制
为了密封隧道炉的炉道,使用沙子或液压锁。将冷空气减少到工作通道的最小吸力可以提供环形隧道炉的设计(图3.5)。该炉具有水平环形通道,其具有用于干燥,加热,保持和冷却的部分。隧道安装在支撑框架上。隧道内是一个旋转下。炉子的低电荷和密封性确保了高质量和均匀的烧制。这种炉子的一个优点是合理利用空间。所有牵伸装置都可以放在炉子的中心。
在燃烧区获得所述温度的可能性大于1900 0 C提供结构双穹顶炉(图3.6)。
图。3.6。双拱隧道窑:
a)纵截面; b)横截面
隧道窑具有加热区1,烧制区2和冷却区3。里面的隧道设置小车4与物品堆5。隧道在击发区域中具有上部6和下部7拱顶,形成水平拱形通道8。带有装置11的燃烧器10的
燃烧器石9安装在上拱形结构中用于调节燃烧器和阀12的喷嘴的输出部分,用于调节气体的流量。在下拱形部分中有一个开口13,用于从冷却区供应热空气。下拱包含呈燃烧器石头14形式的注入装置,其具有与燃烧器10同轴定位的孔15。为了扩大温度控制范围并增加衬里阻力,这种隧道炉配备了一个调节热空气供应的装置(图3.7,b)
)。在炉壁彼此相等的距离处,存在垂直通道,其具有连接到水平拱形通道的调节装置和用于泵送冷空气的装置。
通过调节通过开口进入水平拱形通道的热空气的供应和通过垂直通道进入该通道的冷空气,可以在很宽的温度范围和进入燃烧的空气总量的范围内实现调节。
图。3.7。隧道炉,带有
调节热空气供应的装置:
a)纵截面; b)横截面
隧道窑的这种设计的优点是能够建立具有沿窑长度的复杂温度分布的各种温度条件。
上面描述的所有隧道窑都是定期推动手推车的窑炉,这会导致产品的不均匀点火。
在东方耐火材料研究所开发的隧道窑设计采用连续小车运动(图3.8),由于手推车的不断推进以及短而长的火焰拱形拱顶的可用性,确保了炉道截面上的均匀温度分布。
隧道窑具有两个平行的窑道1和8其中在给定模式下加热,烧制和冷却产品。通道由壁2隔开并且具有共同的基座3。通道由拱4阻挡,拱4基于分隔壁和外壁5。在通道内部有轨道6,带有产品7和8的手推车11沿着轨道6运输。在每个通道的类似端面的前面,以恒定的移动速度安装推动器9和10。
与建造两个相同容量的窑的资本成本相比,建造双通道隧道窑的资本成本降低了约30%。
除了直通隧道窑炉包括辊和输送烤箱。
的特征直接加热的炉的输送带(图3.9)是扁平悬吊屋顶,这提高了炉的空气动力学状况,降低了炉的工作通道的温度差,降低了燃料消耗的存在。使用六个注射燃烧器加热炉子。热效率为24-26%。直接输送炉的燃油消耗率几乎低了两倍
在输送机马弗炉中。辊式炉
的方案如图1所示。3.10。在结构上,炉子通道以狭缝的形式制成,在整个长度上具有金刚砂板的马弗炉。安装在不锈钢托盘上的产品以0.063米/分钟的速度移动。炉子配有16个喷射燃烧器,燃烧产物的方向在马弗炉下面。图。3.8。双通道隧道窑,连续移动手推车:a)纵截面; b)横截面; c)燃料供应方案(G - 燃烧器装置)图。3.9。直接加热输送炉的示意图:1 - 输送机的金属带; 2
- 工作渠道; 3 - 辊; 4 - 工字梁; 5 - 拱;
6 - 隔热; 7 - 炉下; 8 - 用于选择水蒸气的盒子; 9 - 张力站; 10 - 车站;
11 - 金属烟囱
图 3.10。辊式炉的方案:
1 - 框架; 2 - 驱动下辊道; 3和7 - 辊; 4 - 用于选择水蒸气的盒子; 5 - 箱体选择炉气;
6 - 选择热空气的收集者; 8 - 输送机返回托盘; 9 - 基础; 10 - 燃烧器
图 3.11。炉POK的方案:
1 - 用于选择烟气的管道; 2 - 燃烧器; 3 -热引气歧管
的工作通道炉SSV(用于NIIF的烧结输送机高速结构的炉子)以狭缝状隧道的形式制造,烧制产品安装在该隧道上,安装在输送机的支撑台上。工作台的工作面是由耐热合金X20H80制成的网格。根据炉子中的工作台数量,可以区分单排(POK I)和双排(POK II)炉。Pok型炉具有相同的类型,仅在尺寸和加热系统方面不同。POK炉的方案如图1所示。3.11。所有POK炉都配有安装在屋顶上的腔式热发生器。它设计用于生产泵入干燥区的高温冷却剂。炉子配有20个GNP-1燃烧器。对于煅烧产品的密集和均匀冷却,有一个来自排放和抽吸箱的装置,
通用炉是NIIF开发的隧道模块化炉。这种熔炉的一个特点是它由具有预期用途的单独模块组装(烧制,加热和冷却模块)。因此,可以组装具有各种热工和技术特征的炉子(炉子的长度;加热,烧制和冷却区域的长度;最终保持温度)。对于炉子的建造不需要建造地基。在运行过程中,炉子(模块)的任何部分都可以快速更换或修理。炉衬由高效耐火和隔热材料(包括纤维)制成。
加热和冷却模块在结构上的不同之处仅在于在加热区中存在用于烟道气提取的装置,以及用于在冷却区中供应冷空气的装置。击发区模块配备有燃烧器装置。在图中 3.12显示了通用模块化隧道窑的点火模块(“ a ”)和加热(冷却)模块(“ b ”)。
这种类型的隧道窑不仅可以降低施工期间的资金成本,而且还可以在没有显着的生产现代化成本的情况下,必要时改变燃烧产品的种类。
热单元的效率在很大程度上取决于燃料燃烧装置的设计。燃烧器和喷嘴的设计取决于炉子的类型和热处理过程中要解决的技术问题,生产率,安全要求等
。3.12。通用模块化隧道窑:
a)烧结区; b)加热(冷却)区域
^
3.3。燃料燃烧设备
在用液体燃料加热的炉子中,使用低压,中压和高压喷嘴。在低压喷嘴中,风扇空气通常用作3-8kPa压力的喷雾器。通过喷嘴供应的空气量是燃烧所需量的70-100%。高压喷嘴用于高性能和高温加热空气。
低压和高压喷嘴的示意图如图2所示。3.13。
在图中 3.14显示了低压喷嘴“Stalproekt”的设计。喷嘴前的燃油最佳压力为101-151.5 kPa,最小允许压力为50.5 kPa。喷雾风扇的空气被加热到573K的温度。由于燃料油的分解和喷嘴的堵塞,加热是不可接受的。由于燃油喷嘴的运动,燃油的消耗可以变化40-50%而不会降低喷涂。喷嘴产生长(2-2.5米)的窄幅火焰,而且,为了实现完全燃烧,空气流量系数为a = 1.2。Stalproekt燃烧器的主要尺寸和性能见表。3.1。
图。3.13。低压(a)
和高压(b)压力喷嘴:
1 - 燃油喷嘴; 2 - 喷嘴体;
3 - 排出燃油的塞子;
4 - 搅拌机; 5 - 漩涡;
6 - 控制阀;
7 - 用于通风的塞子
表3.1 ^ Stalproject燃烧器的基本尺寸和性能
|
图。3.14。低压喷嘴“Stalproekt”:
1 - 库存; 2 - 燃油喷嘴; 3 - 输出喷嘴;
4 - 停止螺丝
在高压喷嘴中,压缩机空气或蒸汽用作燃料雾化器。在结构上,喷射蒸汽或压缩空气时的高压喷嘴实际上没有区别。由于长的窄火焰,高压喷嘴在处理炉中的用途有限。在加工炉中的许多高压喷嘴设计中,建议使用FC-1短火焰喷嘴(图3.15)。在短火焰喷嘴中,喷射介质(蒸汽或压缩空气)以75-90°的角度切向地供应到燃料射流的侧表面,从而实现燃料油的高度雾化。
图。3.15。高压短焰喷嘴ФК-1:
1 - 铸造体; 2- 燃油喷嘴
如果需要在一层材料中燃烧燃料,高压气动喷嘴已经证明了自己(图3.16)。燃料油在98kPa的压力下进入中心管。为了喷涂,在0.3MPa的压力下供应压缩空气(0.2-0.3m 3 / kg)。喷嘴头设计提供良好的燃料雾化和穿透材料层的尖锐火焰。
通过在反喷射气化器中燃烧燃料油获得高混合效率和燃烧稳定性(图3.17)。风扇空气通过高速逆流射流引入,这增加了燃油的雾化程度并消除了它进入管道的可能性。最大室负荷为0.6-0.7千克/(s·m 3)。
在用气体燃料加热的炉子中,主要使用注入的两线和三线燃烧器。
图。3.16。高压气动喷嘴:
1 - 供给燃油的中心管; ^ 2 - 压缩空气的环形通道;
3 - 管风扇空气;
4 - 环形喷嘴; 5 - 输出燃油孔;
我 - 喷嘴头
注射燃烧器由于空气泄漏而提供气体燃烧。这种燃烧器的一个优点是即使在燃烧室中有轻微的压力,它们也能够在没有风扇喷射的情况下运行。当改变其生产率时,喷射燃烧器以足够的精度保持气体 - 空气比的恒定性,这极大地简化了燃烧过程的自动和手动控制。IGK-1-6中压喷射燃烧器(图3.18)安装在真空或低压下运行的炉子中。由于气体喷射的喷射作用而进入燃烧的空气确保了气体与空气的完全混合。最大火力7.74千瓦,9.6米标称流速3/ h,标称气压66.5 kPa,空气流量系数1.02,割炬长116 mm,燃气消耗工作范围3.4-9.6 m 3 / h,气压8.5-66, 5千帕。
图。3.17。防喷气化炉:
1 - 高压喷嘴;
2 - 用于点燃燃油的舱口盖
图。3.18。
中压IGK-1-6 注射燃烧器:
1 - 稳定剂; 2 - 搅拌机; 3 - 喷嘴
在两级喷射燃烧器Soyuzteplostroy(图1.3.19)中,一次空气从大气中吸入第一个喷嘴。燃烧所需的剩余空气量通过第二喷嘴吸入。进气通道的两个部分都是可调节的。
如果需要调节炉体积中的气体环境,则广泛使用具有广泛的一次空气流量控制范围的双线燃烧器。
在双线式燃气燃烧器中提供了旋流气流的中心气体供应(图3.20,b)。已经开发出标称气体流速为8.7至135.8 m 3 / h的标准系列燃烧器。
燃烧器设计用于两种类型的喷嘴头:用于燃料的短火焰和长焰燃烧。目前,燃烧器已停止批量生产,但是没有相应的燃烧器更换具有这种能力。
在图中 3.20,a和c显示了双线式燃烧器的设计:多喷嘴和耐火材料研究所,其工作原理与GNP燃烧器相同。
注射和双线燃烧器的缺点之一是在操作期间不能控制火焰的长度而不改变气体 - 空气比。
已经开发了许多具有可调节长度并且有时具有可调节的火炬发射率的燃烧器。
在图中 3.21,和显示的是由SredNIIGaz开发的涡旋可逆火炬VRG。燃烧器由喷嘴,壳体和控制单元组成。叶片旋涡轴向安装在燃烧器中,其叶片同时在铰接腿上沿正确方向旋转。该燃烧器具有宽范围,平滑且易于调节火炬的宽度和长度。燃烧器在19.6-294kPa的气压下运行。
由于流速和气体射流湍流程度的变化,火炬长度和角度可调的GEC火炬如图1所示。3.21,b。
图。3.19。两级喷射燃烧器:
1 - 气嘴; 2 - 进气口可调节通道
图 3.20。双线燃烧器:
a)多喷嘴; b)国民生产总值;
在)耐火材料研究所
图。3.21。具有可调节割炬长度的手电筒:
a)VRG的涡旋可逆手电筒; b)中央加热站的燃烧器;
1 - 漩涡; 2 - 叶片的铰接腿; 3环; 漩涡的
4秒腿; 5 - 环的键投影;
6 - 油门; 7 - 油门和旋流牵引;
8 - 调节螺丝; 9 - 带旋涡的节流阀;
10 - 喷嘴; 11 - 推力; 12 - 外壳
GRC和GDG可调节燃烧器的技术特性如下:
SRC | GDG | |
燃烧器前的气体压力,kPa 常规气体流量,m / s 燃烧器的液压阻力,kPa 火炬功率,kN·m / s | 125-65 370-220 50 93 | 185-85 530-370 10 190 |
在图中 3.22提出了一种具有出口横截面的燃烧器,其形式为环形拉瓦尔喷嘴,可以增加割炬的密度和发光。该燃烧器的一个特征是设计简单,具有高技术和经济指标。
图。3.22。气体燃烧器与外围环形拉瓦尔喷嘴:
1,2 -管; 3,4 -中心和周边通道;
5,6 -自主气体入口; 7 - 环形拉瓦尔喷嘴;
8 - 锥形喷嘴; 9 - 漩涡;
10 - 12 - 用于调节气体流量的阀门(水龙头)
在炉子工作空间中大部分气体燃料的漂移流和燃烧的条件下,三线式燃烧器提供焊炬长度的调节。
在具有可调节割炬长度的三线式燃烧器中(图3.23),空气由一个喷嘴供应,其重新分配使用调节锥进行。空气通过中心管和外部环形空间供应到燃烧器。调节锥允许您阻塞中心管,从而改变通过中央和外围通道供应的空气比。当使用= 34 75235 589 kJ / m 3的天然气时,燃烧器在3-26.6 m 3 / h的气体流速和100-2500 Pa的燃烧器前面的气体压力下稳定工作。气流34-255米3/ h,压力70-2500 Pa。工作监管系数为8.73。热功率0.259·10 6 W. 空气流量系数a = 0.71.2。
图。3.23。三线式燃烧器:
a)带有环形气源; b)带有中央供气装置
在带有中央供气和周边空气供应的燃烧器中,通过用调节锥完全或部分地闭合内圈来改变火焰长度。
在高速加热炉中,使用间接辐射加热的GPP平焰燃烧器(图3.24)。当使用平焰燃烧器时,燃料在炉子工作空间的砖石内表面上燃烧,热衬里将热量集中地辐射到加热的产品上。
表3.2 ^ 平焰燃烧器的技术特性
|
间接辐射加热的优点:传热强化,加热均匀性高,燃料消耗率降低。
平焰燃烧器的技术特征在表中给出。3.2。
图。3.24。GPP平焰燃烧器:
1 - 外壳; 2 - 切向空气管;
3 - 气嘴; 4 - 燃烧器隧道; 5 - 安装板;
6 -导螺杆
通用燃料燃烧设备用于与不超过1,000的烧成温度烤箱0C是VOSTIO热发生器(图3.25),可以使用气态和液态燃料。热发生器可以在真空下(在排烟前)和在压力下(在风扇之后)操作。当使用气体燃料时,使用多喷嘴气体燃烧器;当使用液体燃料时,燃烧器由喷嘴代替。冷却剂的温度范围50-1000 0 ℃。热应力炉容积燃烧天然气达到6.4×10 6 W /米3。良好的空气和气体混合,燃料的完全燃烧使我们能够推荐采用环保技术的热发生器。
使用燃油时,油气燃烧器用作备用燃油(图3.26)。气油燃烧器的技术特性列于表中。3.3。
喷嘴和燃烧器可靠有效运行的主要条件是它们在性能和热特性方面的正确选择。
图。3.25。Teplogenerator VOST:
1,2 -管道; 3 - 配电网; 4 - 火箱;
5 - 调节门; 6 - 燃气灶;
7 - 衬里管; 8 - 稳定光栅;
9 - 混合室;
10 - 调节皮瓣; 11 - 导孔
图 3.26。带强制送风的燃气燃烧器:
1 - 二次送风管;
2 - 一次空气供应管; 3 - 燃油喷嘴;
4 - 供气管
表3.3 ^ 油气燃烧器的技术特性
|
文学
Arutyunov V.A.,Mitkamenny V.I.,Stark S.B. 冶金热工程。M .:冶金学,1974年。
Berdichevsky I.M.,Bukiya O.B.,Zamarashkina N.T. 等。瓷器大师手册。男:Legpromizdat,1992。
Budnikov P.P.,Gevorgyan H.O. 瓷器烧制。M.:Stroyizdat,1972年。
Bulavin I.A. 陶瓷和陶器生产中的热工程。男:轻工业,1972年。
Blinkov A.M.,Blinkov M.B. 熔炉的一般理论。M.:冶金学,1978年。
Zobnin B.F.,Kazyaev M.D.,Kitaev B.I. 冶金炉的热工计算。M.:冶金学,1982年。
Ivanov Yu.V. 燃气燃烧器装置。M.:Nedra,1972年。
伊斯拉莫夫M.Sh. 化学工业的烤箱。L。:化学,1975年。
Kazantsev E.I. 工业炉。M.:冶金学,1975年。
Lavrov N.V. 燃料燃烧过程的物理化学基础。M.:Nauka,1971。
Mastryukov B.S. 工业炉的热工计算。M.:冶金学,1972年。
Mikheev V.P. 气体燃料及其燃烧。L .: Nedra,1966年。
拉维奇M.B. 热工程计算的简化方法。M.:Nauka,1964。
Tsibin I.P.,Shvartsman M.Z.,Strekotin V.V. 耐火材料行业的熔炉和干燥器的启动,调整和热工测试。M.:冶金学,1978年。
加热器用合金/ L.L. 朱可夫,I.M。Plemyannikova,M.N。Mironova等人,M。:Metallurgy,1985.145 s。
下一篇:炉子热运行的特点,计算的基础