Tööstusahi on soojusseade, mis kasutab kütuse põletamise või elektrienergia muundamise soojust materjalide või toorikute soojendamiseks tööstuslikus tootmises. Tööstusahjude põhikomponendid on: tööstusliku ahju müüritis, tööstusliku ahju väljalaskesüsteem, tööstusliku ahju eelsoojendi ja tööstusliku ahju põletusseade.
Tööstuslik ahju müüritis
Müüritise ülesanne on panna tööstuslik ahi kuumutamis- või sulatamisprotsessi ajal kandma kõrget temperatuurikoormust, vähendada soojuskadusid, seista vastu keemilisele korrosioonile ja omada teatud konstruktsioonilist tugevust, et tagada soojusvahetusprotsess ahjus.
Müüritis koosneb tulekindlast kihist ja soojusisolatsioonikihist. Müüritise tugevuse ja õhupidavuse tagamiseks kasutatakse müüritise äärealadel müüritise kinnitamiseks teraskonstruktsiooni (nn ahjuraami). Tulekindel kiht kannab otseselt kõrget temperatuurikoormust ja mehaanilist mõju ning kannab samal ajal ahjugaasi või sulavedeliku keemilist erosiooni ning on enamasti valmistatud kindlate mõõtmetega tulekindlatest tellistest.
Müüritise tellistest vuugid on tavaliselt üksteise suhtes paigutatud, jättes teatud kaugusele sobiva suurusega paisumisvuugi. Müüritise jaoks mõeldud tulekindla muda keemiline koostis ja soojusomadused peaksid ühilduma tulekindlate tellistega ning olema sobiva konsistentsiga ja plastilisusega, et need vastaksid ehitusnõuetele.
Tulekindla kihi väliskülg on isoleerkiht, mida kasutatakse tulekindla kihi isoleerimiseks, et vähendada ahju seina soojuskadusid ja vähendada ahju seina välispinna temperatuuri. Sageli kasutatakse väikese tihedusega ja madala soojusjuhtivusega tavalisi isolatsioonitelliseid või kiudmaterjale, nagu puuvill ja vilt. koostis.
Tööstuslik ahju väljalaskesüsteem
Tööstusahju suitsu väljalaskesüsteem on süsteem, mis kasutab korstnaid või mehaanilisi seadmeid suitsugaaside eemaldamiseks tööstuslike ahjude ahjukambrist ahjust välja. Sujuva suitsugaasi väljalaske tagamine on tööstusahjude tavapärase kasutamise oluline tingimus. Kui suitsulõõr ei ole sile, suureneb ahju rõhk ja ahju ümbritsevatest tühimikest väljub suur kogus suitsugaasi, mis suurendab ahju soojuskadusid ja mõjutab õhuvoolu ühtlast jaotumist ahjus. Vähendage ahju temperatuuri ühtlust ja halvendage töökeskkonda.
Suitsu väljalaskesüsteem koosneb suitsu väljatõmbeseadmest, mis tekitab imemise, ja suitsulõõri, mis heitgaasi välja tõmbab. Tavaliselt kasutatavate suitsu väljalaskeseadmete hulka kuuluvad korstnad, tekitatud tõmbeventilaatorid või reaktiivtorud.
Korstna heitgaas põhineb ujuvusel, mille tekitab korstnasse suubuva kuuma suitsu tihedus, mis on väiksem kui korstnast väljapoole jääva õhu tihedus, et ületada lõõri takistus. Suitsugaasi saab tühjendada ka indutseeritud tõmbeventilaatori abil või suitsu väljalaskesüsteemi teatud osasse paigaldatakse reaktiivtoru, mis suunab suitsugaasi suure kiirusega gaasist tekkiva alarõhuga. Korstna heitgaas ei tarbi energiat ja heitgaasi temperatuur pole piiratud. Kui suitsu väljalasketakistus on väga suur ja tööstusahi töötab katkendlikult, saab suitsu väljatõmbamiseks kasutada tõmbeventilaatorit või juga. Jetitoru sobib kõrgtemperatuurilise suitsugaasi eemaldamiseks; indutseeritud tõmbeventilaator sobib madala temperatuuriga suitsugaaside eemaldamiseks.
Korstnad jagunevad telliskorstnateks, betoonkorstnateks ja terasplaatkorstnateks. Suitsulõõri on kahte tüüpi: maa -alune ja õhuliin. Maa -alune suitsulõõr on enamasti tellistest ja õhuliin peaks olema tulekindlate materjalidega vooderdatud terasplaadist.
Suitsugaaside keskkonda saastamise vähendamiseks või energiasäästu eesmärgil suitsulõõri eelsoojendi paigaldamiseks on vaja suurendada korstna kõrgust ja suurendada suitsugaaside voolukiirust korstna väljapääsu juures. suurem kui kohalik maksimaalne tuulekiirus või vähemalt mitte vähem kui 3 meetrit sekundis, et vältida kahjulike gaaside ja suitsugaaside levikut maapinnale.
Tööstuslik ahju eelsoojendi
Seade, mis kasutab põlemisõhu ja gaasikütuse soojendamiseks tööstuslikust ahjust väljuvate suitsugaaside heitsoojust. Pärast eelsoojendi paigaldamist tööstusahju saab soojustagastuse tõttu kütust kokku hoida ja ahju temperatuuri hõlpsalt tõsta, et kiirendada kuumutamist. Tööstuslikud ahjude eelsoojendid on jagatud kahte tüüpi: soojusvahetus ja soojussalvestus.
1. Soojusvahetuse eelsoojendi
Soojusvahetusega eelsoojendid on jagatud kahte tüüpi: metallist eelsoojendid ja keraamilised eelsoojendid. Kõik nad kasutavad ahjust väljuvate suitsugaaside heitsoojust eelsoojendi seina soojendamiseks kiirgussoojusvahetuse ja konvektsioonsoojusvahetuse kaudu ning seejärel soojendavad samal viisil seina teisest küljest voolavat õhku või gaasi. , eelsoojendage.
Metallist eelsoojendi seinal on suur soojusjuhtivus, sein võib olla väga õhuke ja õhutihedus on hea. See võib õhku eelsoojendada umbes 600 ° C -ni. See on laialdaselt kasutatav eelsoojendi. Keraamilise eelsoojendi seina soojusjuhtivus on väike, kuid see talub kõrgemat suitsugaaside temperatuuri ja võib ka õhku eelsoojendada umbes 600 ° C -ni.
1920. aastate alguses kasutati tööstuslikes ahjudes enamasti malmist torukujulisi või nõelakujulisi eelsoojendeid. Pärast 1940ndaid kasutati enamasti torukujulisi eelsoojendeid, silindrilisi kiirgusega eelsoojendeid, juga eelsoojendeid ja terasest malmist plokke. Terastorude jaoks on plokkide eelsoojendid ja nii edasi.
Eelsoojendi suitsugaasi ja õhu voolurežiimid on jagatud kolme tüüpi: edasi-, vastu- ja ristvool. Soojusülekande jõudluse parandamise seisukohast on kõrgema eelsoojendustemperatuuri saavutamiseks parem vastu võtta vastuvoolu meetod; seina temperatuuri vähendamise ja eelsoojendi kasutusea pikendamise seisukohast on parem kasutada allavoolu meetodit; Alam- ja ülesvoolu vahel. Juga eelsoojendil on ainulaadne voolurežiim. Eelsoojendatud gaas pihustatakse sisekummile tihedalt paigutatud väikestest aukudest suurel kiirusel, et loputada välimise toru soojusvahetuspinda ja muuta vedeliku piirkiht turbulentseteks, tekitades sellega tugeva soojusvahetuse. .
Taastav eelsoojendi
Taastav eelsoojendaja on regenereerimiskamber, mis on tulekindlatest tellistest valmistatud kabe telliskivi. Õhu pideva eelsoojendamise võimaldamiseks peab ahi olema varustatud kahe regeneraatoriga, mis on vastavalt soojuse salvestamise või eelsoojendamise töörežiimis.
Soojusülekande protsess on järgmine: suitsugaas juhitakse regeneraatorisse, osa suitsugaasi soojusest imendub kontrollkivist tellistest (soojussalvestus), 10–30 minuti pärast lülitatakse suitsugaas automaatselt tagasi seadet ja selle asemel juhitakse õhku. Telliskorpuse soojussalvestus soojendab õhku (eelsoojendus); samuti 10 kuni 30 minuti pärast õhk katkestatakse ja seejärel juhitakse suitsugaas. See on tagurpidi tsükkel. Kütteahjus kasutatav regeneraator võib õhu eelkuumutada temperatuurini 600-700 ° C ja sellel on pikk kasutusiga.
Tööstusahju põletusseade
Seade, mida kasutatakse kütuse põlemisprotsessi teostamiseks tööstuslikus ahjus, mis kasutab kütust soojusallikana. Vastavalt leekahju küttenõuetele peaksid erinevad põletusseadmed tagama:
① Tagada kütuse täielik põlemine ettenähtud termilise koormuse tingimustes;
② Põlemisprotsess on stabiilne ja võib pidevalt ahju soojendada;
FlaLeegi suund, kuju, jäikus ja levivus vastavad ahju tüübi ja kuumutusprotsessi nõuetele;
④ Lihtne struktuur, lihtne kasutada ja hooldada.
Erinevate kütuste põlemisprotsess on erinev, seega on ka põletusseadme struktuur erinev. Põletusseadmed võib jagada mitut tüüpi gaasi-, vedel- ja tahkekütuseks.
1. Gaasikütuse põletusseade
Tavaliselt nimetatakse seda põletiks, selle peamine ülesanne on gaasi ja õhu saatmine ahju põletamiseks (põletatud ka põleti sees) vastavalt teatud proportsioonile ja teatud segamistingimustele ning ahju kuumutamise protsessi leeginõuete täitmiseks. Vastavalt gaasi ja õhu segunemise olukorrale põletis jagatakse see leek- ja leegivabaks põletiks.
Leegipõleti omadus on see, et gaas ja õhk ei ole põleti segunenud või ainult osaliselt segunenud ja seejärel põletatakse segamise järel pärast ahju pihustamist, nii et leek on pikem ja selge kontuuriga. Leegipõleti kasutamisel on põlemise intensiivistamise ja leekide organiseerimise peamine vahend gaasi ja õhu segamistingimuste muutmine, näiteks gaasi ja õhu jagamine paljudeks väikesteks voogudeks, muutes gaasivoolu ja õhuvoolu teatud nurga all ristuvaks. või pöörleva seadme abil Edendada õhuvoolu segunemise kiirendamiseks jne. Joonisel 1 on kujutatud ühe toruga gaasipõleti.
Ühe toruga gaasipõleti
Leegivaba põleti eripära on see, et gaas ja õhk segunevad põleti sees ühtlaselt ning neid saab põletada kohe pärast põleti välja pihustamist. Leek on väga lühike ja selget leekikontuuri pole. Tööstusahjudes tavaliselt kasutatav leegivaba põleti on reaktiivpõleti, mis tõmbab gaasi joa mõjul vajaliku põlemisõhu otse atmosfäärist sisse, segab selle ühtlaselt segamistorus ja siseneb seejärel tulekindlast materjalist põlemiskanalisse. Lõpetage põlemisreaktsioon.
Alates 1960. aastatest tekkisid uute kütteprotsesside vajaduste rahuldamiseks kiirpõletid, mille gaasiväljundi kiirus on üle 100 m/s, kettakujulise leegiga põleti ja põletid ning eelsoojendid ja heitgaaside väljalaskeavad. järjest. Suitsuseade on lahutamatu isekuumenev põleti. Kahjuliku gaasi NOx keskkonda saastamise vähendamiseks on välja töötatud ka mitmesuguseid uut tüüpi põletusseadmeid, näiteks madala lämmastikoksiidiga põletid.
2. Vedelkütuse põletusseade
Tavaliselt nimetatakse määrdenipliks või otsikuks. Kütteõli tuleb pihustada ja seejärel põletada. Seetõttu peaks kütuseotsikul lisaks üldpõlemisseadme põhiomadustele olema ka hea pihustusvõime, et tagada kütuse täielik põlemine. Vastavalt pihustusmeetodile võib düüse jagada madalrõhudüüsideks, kõrgsurve-, mehaanilisteks ja pöörlevate tasside düüsideks. Nende hulgas kasutatakse laialdaselt madalrõhu ja kõrgsurve otsikuid.
Madala rõhu otsik kasutab pihustuskeskkonnana kogu põlemist toetavat õhku ja pihustab õli õhuvoolu hooga. Pihustusosakeste suurus on 80-100 mikronit, õhurõhk on tavaliselt 2940-7840 Pa ja leek põlemise ajal on tavaliselt 600-1400 mm.
Kõrgsurveotsik kasutab pihustuskeskkonnana auru või suruõhku ja rõhk on tavaliselt (3 × 12) × 105 Pa. Kuna pihustuskeskkonna rõhk on kõrge, võib väljutuskiirus ulatuda või ületada helikiirus, seega on kõrgsurveotsiku pihustusvõime madalam kui madalrõhul. Õliotsik on tugev ja pihustatud osakeste suurus võib ulatuda 20-30 mikronini, kuid see peab lisama põlemisõhu edastamise kanali ja vastavad õhuvoolu juhtimisseadmed.
3. Tahkekütuse põletusseade
Tööstusahjude puhul, mis kasutavad tahket kütust, kasutatakse tavaliselt ühekordse söekihi põletamise meetodit ja pulbrilise söejuga põletamise meetodit. Põletusseadet, mis kasutab ühekordset kivisöe kihilist põlemismeetodit, nimetatakse põlemiskambriks, mis on jagatud tehissöe põlemiskambriks ja mehaaniliseks söepõletuskambriks. Tükisüsi virnastatakse restile käsitsi või mehaaniliste seadmete abil ning põlemist toetav õhk läbib põlemisreaktsiooni lõpuleviimiseks söeõmblust restide alt ülespoole. Kolbvõre mehaaniline söepõletuskamber.