Endüstriyel fırın, endüstriyel üretimde yakıt yanma ısısını veya elektrik enerjisinin ısı malzemelerine veya iş parçalarına dönüştürülmesini kullanan bir termal ekipmandır. Endüstriyel fırınların ana bileşenleri şunlardır: endüstriyel fırın duvarcılık, endüstriyel fırın egzoz sistemi, endüstriyel fırın ön ısıtıcısı ve endüstriyel fırın yakma cihazı.
Endüstriyel fırın duvarcılık
Duvarın işlevi, endüstriyel fırının ısıtma veya eritme işlemi sırasında yüksek sıcaklık yükü taşımasını sağlamak, ısı kaybını azaltmak, kimyasal korozyona direnmek ve fırında ısı değişim sürecini sağlamak için belirli bir yapısal güce sahip olmaktır.
Duvar, refrakter bir katman ve bir ısı yalıtım katmanından oluşur. Duvarın sağlamlığını ve hava sızdırmazlığını sağlamak için, duvarın duvarın çevresine sabitlenmesi için çelik bir yapı (fırın çerçevesi olarak adlandırılır) kullanılır. Refrakter tabaka doğrudan yüksek sıcaklık yükü ve mekanik etki taşır ve aynı zamanda fırın gazının veya erimiş sıvının kimyasal aşınmasını taşır ve çoğunlukla belirtilen boyutlarda standart refrakter tuğlalardan yapılır.
Duvarın tuğla derzleri genellikle birbirleriyle kademeli olup, belirli bir mesafe içinde uygun boyutta bir genleşme derzi bırakır. Tuğla döşeme için refrakter çamurun kimyasal bileşimi ve termal özellikleri, refrakter tuğlalarla uyumlu olmalı ve inşaat gereksinimlerini karşılamak için uygun kıvam ve plastisiteye sahip olmalıdır.
Ateşe dayanıklı katmanın dış kısmı, fırın duvarının ısı kaybını azaltmak ve fırın duvarının dış yüzey sıcaklığını düşürmek için refrakter katmanını yalıtılmış tutmak için kullanılan bir yalıtım katmanıdır. Düşük yoğunluklu ve düşük ısı iletkenliğine sahip standart izolasyon tuğlaları veya pamuk ve keçe gibi fiber malzemeler sıklıkla kullanılmaktadır. kompozisyon.
Endüstriyel fırın egzoz sistemi
Endüstriyel fırın duman egzoz sistemi, endüstriyel fırınların fırın odasındaki baca gazını fırın dışına atmak için bacalar veya mekanik cihazlar kullanan bir sistemdir. Endüstriyel fırınların normal kullanımı için baca egzozunun düzgün olması önemli bir koşuldur. Baca egzozu düzgün olmadığında, fırın basıncı artacak ve fırının etrafındaki boşluklardan büyük miktarda baca gazı kaçacak, bu da fırının ısı kaybını artıracak ve fırındaki hava akışının düzgün dağılımını etkileyecektir. Fırın sıcaklığı homojenliğini azaltın ve çalışma ortamını kötüleştirin.
Duman egzoz sistemi, emiş üreten bir duman egzoz cihazından ve baca gazını dışarı atan bir bacadan oluşur. Yaygın olarak kullanılan duman tahliye cihazları arasında bacalar, indüklenen çekişli fanlar veya jet boruları bulunur.
Baca egzozu, bacanın direncini yenmek için baca dışındaki havanın yoğunluğundan daha az olan bacaya akan sıcak dumanın yoğunluğunun oluşturduğu kaldırma kuvvetine dayanır. Baca gazı, indüklenen çekiş fanı tarafından da tahliye edilebilir veya yüksek hızlı jet gazı tarafından oluşturulan negatif basınçla baca gazını tahliye etmek için duman egzoz sisteminin belirli bir bölümüne bir jet borusu monte edilir. Baca egzozu güç tüketmez ve egzoz sıcaklığı sınırlı değildir. Duman egzoz direnci çok büyük olduğunda ve endüstriyel fırın aralıklı olarak çalıştığında, indüklenen çekiş fanı veya jet borusu dumanı boşaltmak için kullanılabilir. Jet borusu, yüksek sıcaklıktaki baca gazını çıkarmak için uygundur; indüklenen çekiş fanı, düşük sıcaklıktaki baca gazını çıkarmak için uygundur.
Bacalar tuğla bacalar, beton bacalar ve çelik levha bacalar olarak ikiye ayrılır. İki tip baca vardır: yer altı bacası ve hava bacası. Yeraltı bacası çoğunlukla tuğladan yapılır ve havai baca, refrakter malzemelerle kaplanmış çelik levhadan yapılmalıdır.
Baca gazının çevreye olan kirliliğini azaltmak veya enerji tasarrufu için bacaya ön ısıtıcı takmak için baca yüksekliğinin arttırılması ve baca çıkışındaki baca gazı debisinin arttırılması gerekmektedir. baca gazındaki zararlı gazların ve dumanın zemine yayılmasını önlemek için yerel maksimum rüzgar hızından daha büyük veya en az saniyede 3 metreden az olmamalıdır.
Endüstriyel fırın ön ısıtıcısı
Bir endüstriyel fırından çıkan baca gazının atık ısısını, yanma havasını ve gaz yakıtı ısıtmak için kullanan bir cihaz. Endüstriyel fırına bir ön ısıtıcı takıldıktan sonra, ısı geri kazanımı sayesinde yakıt tasarrufu sağlanabilir ve ısıtma hızını hızlandırmak için fırın sıcaklığı kolayca yükseltilebilir. Endüstriyel fırın ön ısıtıcıları iki tipe ayrılır: ısı değişim tipi ve ısı depolama tipi.
1. Isı değişim ön ısıtıcısı
Isı değişimli ön ısıtıcılar iki tipe ayrılır: metal ön ısıtıcılar ve seramik ön ısıtıcılar. Hepsi fırından çıkan baca gazının atık ısısını radyasyon ısı değişimi ve konveksiyon ısı değişimi yoluyla ön ısıtıcı duvarını ısıtmak için kullanır ve daha sonra duvarın diğer tarafından akan havayı veya gazı aynı şekilde ısıtır, yani , ön ısıtma.
Metal ön ısıtıcının duvarı büyük bir termal iletkenliğe sahiptir, duvar çok ince olabilir ve hava sızdırmazlığı iyidir. Havayı yaklaşık 600°C'ye kadar önceden ısıtabilir. Yaygın olarak kullanılan bir ön ısıtıcıdır. Seramik ön ısıtıcının duvar termal iletkenliği küçüktür, ancak daha yüksek baca gazı sıcaklığına dayanabilir ve ayrıca havayı yaklaşık 600°C'ye kadar önceden ısıtabilir.
1920'lerin başında, endüstriyel fırınlarda çoğunlukla dökme demir boru veya iğne şeklinde ön ısıtıcılar kullanıldı. 1940'lardan sonra daha çok borulu ön ısıtıcılar, silindirik radyant ön ısıtıcılar, jet ön ısıtıcılar ve çelikten yapılmış dökme demir bloklar kullanılmaya başlandı. Çelik borular vb. için blok ön ısıtıcılar bulunmaktadır.
Ön ısıtıcıdaki baca gazı ve hava akış modları üç tipe ayrılır: ileri akış, karşı akış ve çapraz akış. Isı transfer performansının iyileştirilmesi açısından, daha yüksek bir ön ısıtma sıcaklığı elde etmek için karşı akım yöntemini benimsemek daha iyidir; duvar sıcaklığının düşürülmesi ve ön ısıtıcının hizmet ömrünün arttırılması açısından, aşağı akış yöntemini benimsemek daha iyidir; Akış aşağı ve yukarı akış arasında. Jet ön ısıtıcısının benzersiz bir akış modu vardır. Ön ısıtılmış gaz, dış borunun ısı değişim yüzeyini yıkamak ve sıvı sınır tabakasının türbülanslı özelliklere sahip olmasını sağlamak için yüksek hızda iç tüp üzerinde yoğun olarak düzenlenmiş küçük deliklerden püskürtülür, böylece güçlü ısı alışverişi üretilir. .
rejeneratif ön ısıtıcı
Rejeneratif ön ısıtıcı, refrakter tuğlalardan yapılmış bir kare tuğla gövde olan rejeneratif odadır. Havanın sürekli olarak ön ısıtılmasını sağlamak için, bir fırının sırasıyla ısı depolama veya ön ısıtma çalışma durumunda olan iki rejeneratör ile donatılması gerekir.
Isı transfer süreci: baca gazı rejeneratöre verilir, baca gazının ısısının bir kısmı kontrol tuğlaları tarafından emilir (ısı depolama), 10-30 dakika sonra baca gazı ters çevrilerek otomatik olarak kesilir. cihaz ve bunun yerine hava verilir. Tuğla gövdenin ısı depolaması havayı ısıtır (ön ısıtma); ayrıca 10 ila 30 dakika sonra hava kesilir ve ardından baca gazı verilir. Bu bir geri dönüş döngüsüdür. Isıtma fırınında kullanılan rejeneratör, havayı 600-700°C'ye kadar önceden ısıtabilir ve uzun ömürlüdür.
Endüstriyel fırın yakma cihazı
Bir ısı kaynağı olarak yakıt kullanan bir endüstriyel fırında yakıt yakma işlemini gerçekleştirmek için kullanılan bir cihaz. Alev fırınının ısıtma gereksinimlerine göre, çeşitli yakma cihazları şunları sağlamalıdır:
① Belirtilen termal yük koşulları altında yakıtın tam yanmasını sağlamak;
②Yanma süreci stabildir ve fırına sürekli olarak ısı sağlayabilir;
③Alev yönü, şekli, sertliği ve yayılabilirliği fırın tipi ve ısıtma işleminin gereksinimlerini karşılar;
④Basit yapı, kullanımı ve bakımı kolaydır.
Çeşitli yakıtların yanma süreci farklıdır, dolayısıyla yanma cihazının yapısı da farklıdır. Yanma cihazları birkaç tür gaz, sıvı ve katı yakıta ayrılabilir.
1. Gaz yakıt yakma cihazı
Genellikle brülör olarak adlandırılan ana işlevi, belirli bir oranda ve belirli karıştırma koşullarına göre yanma için fırına gaz ve hava göndermek (ayrıca brülör içinde yakılır) ve fırın ısıtma işleminin alev gereksinimlerini karşılamaktır. Brülörde gaz ve havanın karışma durumuna göre alevli ve alevsiz brülör olarak ikiye ayrılır.
Alev brülörünün özelliği, gaz ve havanın brülörde karışmaması veya sadece kısmen karışması ve daha sonra fırına püskürtüldükten sonra karıştırılarak yakılmasıdır, bu nedenle alev daha uzun ve net bir taslağa sahiptir. Bir alev brülörü kullanırken, yanmayı yoğunlaştırmanın ve alevleri organize etmenin ana yolu, gaz ve havayı birçok küçük akışa bölmek, gaz akışını ve hava akışını belirli bir açıda kesiştirmek gibi gaz ve havanın karışma koşullarını değiştirmektir. veya dönen bir cihaz kullanarak Karıştırmayı hızlandırmak için hava akışını teşvik edin, vb. Şekil 1 tek borulu bir gaz brülörünü göstermektedir.
Tek tüplü gaz brülörü
Alevsiz brülörün özelliği, gaz ve havanın brülör içinde eşit olarak karışması ve brülörden püskürtüldükten hemen sonra yakılabilmesidir. Alev çok kısa ve belirgin bir alev konturu yok. Endüstriyel fırınlarda yaygın olarak kullanılan alevsiz brülör, gerekli yanma havasını gazın jet etkisi ile doğrudan atmosferden çeken, karıştırma tüpünde eşit olarak karıştıran ve ardından refrakter malzemeden yapılmış yanma kanalına giren bir jet brülördür. Yanma reaksiyonunu tamamlayın.
1960'lı yıllardan itibaren yeni ısıtma proseslerinin ihtiyaçlarını karşılamak için gaz çıkış hızları 100 m/s'nin üzerinde olan yüksek hızlı brülörler, disk şeklinde alevli düz alevli brülörler, brülörler ve ön ısıtıcılar ve egzoz gazı çıkışları ortaya çıktı. art arda. Duman cihazı, entegre bir kendinden ön ısıtmalı brülör oluşturur. Zararlı gaz NOX'in çevreye olan kirliliğini azaltmak için düşük nitrojen oksit brülörleri gibi çeşitli yeni tipte yakma cihazları da geliştirilmiştir.
2. Sıvı yakıt yakma cihazı
Genellikle yağlama nipeli veya meme olarak adlandırılır. Akaryakıtın atomize edilmesi ve ardından yakılması gerekir. Bu nedenle, genel bir yanma cihazının temel performansına ek olarak, yakıt nozülü, yakıtın tam yanmasını sağlamak için iyi bir atomizasyon yeteneğine de sahip olmalıdır. Atomizasyon yöntemine göre, nozullar düşük basınçlı nozullar, yüksek basınçlı nozullar, mekanik nozullar ve döner çanak nozullara ayrılabilir. Bunlar arasında düşük basınçlı nozullar ve yüksek basınçlı nozullar yaygın olarak kullanılmaktadır.
Düşük basınçlı meme, atomizasyon ortamı olarak tüm yanmayı destekleyen havayı kullanır ve hava akışının momentumu ile yağı atomize eder. Atomizasyon partikül boyutu 80-100 mikron, hava basıncı genellikle 2940-7840 Pa ve yanma sırasındaki alev genellikle 600-1400 mm'dir.
Yüksek basınçlı meme, atomize edici ortam olarak buhar veya sıkıştırılmış hava kullanır ve basınç genellikle (3～12)×105 Pa kadar yüksektir. ses hızı, bu nedenle yüksek basınçlı nozülün atomizasyon kapasitesi, düşük basınçtan daha düşüktür. Yağ nozulu güçlüdür ve atomize parçacık boyutu 20-30 mikrona ulaşabilir, ancak yanma havasını ve ilgili hava akımı kılavuz tesislerini iletmek için bir kanal eklemesi gerekir.
3. Katı yakıt yakma cihazı
Katı yakıt kullanan endüstriyel fırınlar için, toplu kömür yatağı yakma yöntemi ve pulverize kömür jeti yakma yöntemi yaygın olarak kullanılmaktadır. Topak kömür katmanlı yakma yöntemini kullanan yakma cihazı, yapay bir kömür yanma odasına ve bir mekanik kömür yanma odasına bölünmüş olan yanma odası olarak adlandırılır. Topak kömür, manuel veya mekanik cihazlarla ızgara üzerine istiflenir ve yanmayı destekleyen hava, yanma reaksiyonunu tamamlamak için ızgaranın altından kömür damarından aşağıdan yukarıya doğru geçer. Pistonlu ızgaranın mekanik kömür yanma odası.