Энергосбережение в печах Оптимальный выбор типа печи, интенсивности ее работы (напряжения пода) и системы отопления

Тип печи оказывает решающее влияние на энергопотребление печи [12,13]. Например, печи с роликовым подом являются наиболее универсальными по технологии и обрабатываемым изделиям, хорошо встраиваются в непрерывные линии производства, однако необходимость охлаждения роликов в высокотемпературных печах приводит к повышенному энергопотреблению. Поэтому для высокотемпературного нагрева печи с роликовым подом применяются в исключительных случаях. Напряжение пода характеризует интенсивность работы печи и определяет использование тепла топлива в рабочем пространстве печи. Естественно стремиться к высокой интенсивности работы печи, т.к. это позволяет увеличить ее производительность или уменьшить размеры печи при той же производительности. С точки зрения энергопотребления принципиально важно, за счет чего происходит повышение интенсивности работы печи. Если это происходит за счет увеличения температуры в печи и температурыуходящих из печи продуктов сгорания, то следствием является ухудшение использования тепла в рабочем пространстве печи и повышение энергозатрат. В то же время повышение интенсивности работы за счет интенсификации теплообменных процессов позволяет снизить удельные энергозатраты при прочих равных условиях. Поэтому для энергосбережения следует выбирать средства и системы, интенсифицирующие теплообмен в рабочем пространстве печи. К таким средствам можно отнести импульсную, факельно-сводовую и струйно-факельную системы отопления, струйную обдувку, организованную циркуляцию и пр.

Расположение горелочных устройств в проходных печах существенно влияет на возможность управлять режимом работы печи. Распределенная по длине печи подача топлива при сводовой или боковой системе отопления позволяет гибко регулировать тепловой и температурный режим печи в условиях широкого изменения сортамента нагреваемых изделий и производительности печи. Порядное регулирование подачи тепла позволяет установить оптимальные тепловые и температурные режимы нагрева при любом изменении условий работы печи (различные марки сталей и размеры заготовок, различная производительность, горячий и холодный посад и т.д.). В частности, в методических печах при уменьшении производительности можно выключать ряды горелок в конце печи со стороны посадки заготовок и тем самым удлинять методическую зону, добиваясь наилучшего использования тепла продуктов сгорания в рабочем пространстве.

Уменьшение потерь тепла из рабочего пространства печи

Уменьшение потерь тепла на водоохлаждаемые элементы. Эта статья потерь тепла является наиболее существенной, особенно в высокотемпературных печах с двухсторонним обогревом, где заготовки лежат на водоохлаждаемых подовых трубах (балках). Здесь потери тепла определяются качеством изоляции подовых труб и балок. Изоляция должна иметь низкую теплопроводность, стойкость к ударам и вибрации, не реагировать с осыпающейся окалиной. Хорошая изоляция не только значительно сокращает потери тепла с охлаждающей водой, но и уменьшаетохлаждающее действие труб на нагреваемые заготовки, т.е. повышает равномерность нагрева заготовок. В настоящее время наилучшие результаты показывает двухслойная изоляция с наружным слоем из жароупорного бетона и внутренним — из керамического материала. Стойкость такой изоляции составляет 2-3 года, тепловые потери через охлаждаемые трубы сокращаются в 10-12 раз. Возможно применение изоляционно-рейтерных блоков, предлагаемых НТЦ ЭПУ ОИВТ РАН. Прорабатываются вопросы замены водоохлаждаемых элементов изделиями из высокожаропрочных сплавов (кобальтовые, высокохромистые и др.), металлокерамики и модифицированных огнеупоров, например, карбидкремниевых.

В термических печах целесообразно использовать высокотемпературные смазки, которые позволяют отказаться от водяного охлаждения цапф роликов. Применение современных огнеупорных материалов. Применение современных огнеупорных и теплоизоляционных материалов позволяет значительно уменьшить потери тепла через кладку, улучшить плотность печи, увеличить стойкость футеровки и межремонтные периоды работы печи.

В настоящее время для футеровки методических нагревательных печей широко применяются жароупорные бетоны, пластичные и набивные массы, волокнистые и легковесные огнеупоры отечественных и зарубежных фирм. Большой эффект для методических нагревательных печей дает выполнение подвесного свода из жароупорного бетона. Подвесной свод из штучных фасонных огнеупоров очень неплотен, что вызывает большие потери тепла и фильтрацию продуктов сгорания. Бетонный свод выполняется из нескольких слоев и крепится на керамических анкерах. Внутренний слой, обращенный в рабочее пространство печи, выполняется из жароупорного бетона с содержанием А1203 не менее 50 %. Бетонный свод обладает высокой плотностью, хорошими изолирующими свойствами, его стойкость превышает стойкость подвесного свода из фасонных огнеупоров в 5-10 раз. Очень важно качество огнеупоров, применяемых для выполнения подины печей. Они должны иметь высокую огнеупорность и термостойкость, достаточную прочность при ударном и истирающем воздействии заготовок, не должны реагировать с осыпающейся окалиной. Для футеровки подины толкательных печей целесообразно использовать в верхнем рабочем слое жароупорные бетоны с содержанием А12Оэ не менее 80 %.

Для балок в печах с шагающим подом применяют многослойную футеровку с верхним рабочим слоем, выполненным из жароупорного бетона с содержанием А120 в высокотемпературной зоне не менее 80 %, а в низкотемпературной зоне — не менее 50 %. Такая футеровка позволяет отказаться от металлической облицовки шагающих балок, выполняемой из дорогостоящего жароупорного стального литья. Улучшается качество и экономичность нагрева, т.к. при металлической облицовке балок происходит сток тепла в щели между балками, в результате чего увеличивается неравномерность нагрева заготовок и расход топлива. Уплотнение рабочего пространства печей. Ниже перечислены некоторые меры, используемые для уплотнения рабочего пространства печей:

• применение плотных футеровок из неформованных огнеупоров (огнеупорных бетонов, набивных и пластичных масс) вместо кладки из штучных кирпичей с большим количеством кладочных швов;

• в проходных нагревательных печах применение, где это возможно, боковой посадки и выдачи, минимальные размеры окон для посадки и выдачи, газовые завесы на этих окнах, сокращение количества рабочих окон и применение плотных заслонок на рабочих окнах;

• водяные затворы по всему периметру у печей с шагающим подом;

• механический прижим заслонок в камерных печах;

• в проходных термических печах с защитной атмосферой применение газодинамических, шторных и клиновых затворов;

• плотные резиновые затворы с прижимами в садочных печах с защитнойатмосферой.