الفرن الصناعي هو المعدات الحرارية التي تستخدم حرارة احتراق الوقود أو تحويل الطاقة الكهربائية إلى مواد حرارية أو الشغل في الإنتاج الصناعي. المكونات الرئيسية للأفران الصناعية هي: بناء الفرن الصناعي، نظام العادم الفرن الصناعي، فرن الصناعية preheater وجهاز احتراق الفرن الصناعي.
بناء الفرن الصناعي
وظيفة البناء هو جعل الفرن الصناعي تحمل تحميل درجة حرارة عالية أثناء عملية التدفئة أو الصهر، والحد من فقدان الحرارة، ومقاومة التآكل الكيميائي ولها قوة هيكلية معينة لضمان عملية التبادل الحراري في الفرن.
يتكون البناء من طبقة الانكسار وطبقة العزل الحراري. من أجل ضمان قوة وضيق الهواء من البناء، ويستخدم هيكل الصلب (يسمى إطار الفرن) لربط البناء على هامش البناء. تحمل الطبقة الحرارية مباشرة حمل درجة حرارة عالية وتأثير ميكانيكي ، وفي الوقت نفسه تحمل التآكل الكيميائي لغاز الفرن أو السائل المنصهر ، وهي مصنوعة في الغالب من الطوب الحراري القياسي مع أبعاد محددة.
عادة ما تتدرج مفاصل الطوب للبناء مع بعضها البعض ، مما يترك مفصل توسع الحجم المناسب على مسافة معينة. يجب أن يكون التركيب الكيميائي والخصائص الحرارية للطين الحراري للطوب متوافقا مع الطوب الحراري ، وأن يكون له اتساق ومرونة مناسبين لتلبية متطلبات البناء.
الجزء الخارجي من طبقة الانكسار هو طبقة عازلة، والتي تستخدم للحفاظ على طبقة الحرارية معزولة للحد من فقدان الحرارة من جدار الفرن وخفض درجة حرارة السطح الخارجي لجدار الفرن. غالبا ما تستخدم الطوب العزل القياسية مع كثافة منخفضة وانخفاض الموصلية الحرارية أو مواد الألياف مثل القطن وشعر. تكوين.
نظام العادم الفرن الصناعي
نظام عوادم دخان الفرن الصناعي هو نظام يستخدم المداخن أو الأجهزة الميكانيكية لاستنفاد غاز المداخن في غرفة الفرن من الأفران الصناعية خارج الفرن. ضمان العادم المداخن على نحو سلس هو شرط مهم للاستخدام العادي للأفران الصناعية. عندما العادم المداخن ليست سلسة، فإن ضغط الفرن زيادة، وكمية كبيرة من غاز المداخن سوف يهرب من الفجوات حول الفرن، والتي سوف تزيد من فقدان الحرارة من الفرن وتؤثر على التوزيع الموحد لتدفق الهواء في الفرن. تقليل درجة حرارة الفرن التوحيد وتفاقم بيئة التشغيل.
يتكون نظام عوادم الدخان من جهاز عوادم الدخان الذي يولد الشفط والمداخن التي تستنفد غاز المداخن. وتشمل أجهزة عوادم الدخان شائعة الاستخدام المداخن أو مراوح المسودة المستحثة أو الأنابيب النفاثة.
ويستند العادم المدخنة على الطفو الناتج عن كثافة الدخان الساخن المتدفقة إلى المدخنة التي هي أقل من كثافة الهواء خارج المدخنة للتغلب على مقاومة المداخن. يمكن أيضا تفريغ غاز المداخن بواسطة مروحة المسودة المستحثة ، أو يتم تثبيت أنبوب نفاث في جزء معين من نظام عوادم الدخان لتفريغ غاز المداخن مع الضغط السلبي الناتج عن غاز الطائرات عالية السرعة. مدخنة العادم لا تستهلك الطاقة، ودرجة حرارة العادم ليست محدودة. عندما تكون مقاومة العادم الدخان كبيرة جدا والفرن الصناعي يعمل بشكل متقطع، يمكن استخدام مروحة مشروع المستحثة أو أنبوب طائرة لاستنفاد الدخان. أنبوب النفاثة مناسبة لإزالة غاز المداخن عالية الحرارة. مروحة مشروع المستحثة مناسبة لإزالة غاز المداخن منخفضة الحرارة.
وتنقسم المداخن إلى مداخن الطوب والمداخن الخرسانية ومداخن لوحة الصلب. هناك نوعان من المداخن: المداخن تحت الأرض والمداخن العلوية. يتكون المداخن تحت الأرض في الغالب من الطوب ، وينبغي أن تكون مصنوعة من المداخن العلوية من لوحة الصلب اصطف مع المواد الحرارية.
من أجل الحد من تلوث غاز المداخن إلى البيئة، أو لتثبيت جهاز التسخين المسبق في المداخن لتوفير الطاقة، فمن الضروري زيادة ارتفاع المدخنة وزيادة معدل تدفق غاز المداخن عند مخرج المدخنة لجعله أكبر من سرعة الرياح القصوى المحلية أو على الأقل لا يقل عن 3 أمتار في الثانية لمنع الغازات الضارة والدخان في غاز المداخن من الانتشار إلى الأرض.
سخني الفرن الصناعي
جهاز يستخدم حرارة النفايات من غاز المداخن التي يتم تصريفها من فرن صناعي لتسخين هواء الاحتراق ووقود الغاز. بعد تركيب جهاز التسخين على الفرن الصناعي، نظرا لاستعادة الحرارة، يمكن حفظ الوقود ويمكن زيادة درجة حرارة الفرن بسهولة لتسريع معدل التدفئة. وتنقسم أجهزة التسخين الصناعي إلى نوعين: نوع التبادل الحراري ونوع التخزين الحراري.
1. محمى التبادل الحراري
وتنقسم مسخنات التبادل الحراري إلى نوعين: مسخنات المعادن وسخونات السيراميك. جميعهم يستخدمون حرارة النفايات من غاز المداخن الذي يتم تصريفه من الفرن لتسخين جدار التسخين المسبق من خلال التبادل الحراري الإشعاعي والتبادل الحراري الحراري ، ثم تسخين الهواء أو الغاز المتدفق عبر الجانب الآخر من الجدار بنفس الطريقة ، أي التسخين المسبق.
جدار المسخ المعدني يحتوي على الموصلية الحرارية الكبيرة ، يمكن أن يكون الجدار رقيقا جدا ، وضيق الهواء جيدا. ويمكن تسخين الهواء إلى حوالي 600 درجة مئوية. وهو مسخن يستخدم على نطاق واسع. الموصلية الحرارية الجدار من سخن السيراميك صغيرة، ولكن يمكن أن تحمل ارتفاع درجة حرارة غاز المداخن ويمكن أيضا تسخين الهواء إلى حوالي 600 درجة مئوية.
في أوائل العشرينات من القرن العشرين، كانت أجهزة التسخين الأنبوبي أو على شكل إبرة من الحديد الزهر تستخدم في الغالب في الأفران الصناعية. بعد الأربعينات، تم استخدام أجهزة التسخين المسبق الأنبوبية، والمحمىات المائية المشعة الأسطوانية، وسخونات التسخين النفاثة، وكتل الحديد الزهر المصنوعة من الصلب في الغالب. هناك كتلة preheaters لأنابيب الصلب وهلم جرا.
وتنقسم وسائط تدفق غاز المداخن والهواء في preheater إلى ثلاثة أنواع: تدفق إلى الأمام، وتدفق العداد وتدفق الصليب. من منظور تحسين أداء نقل الحرارة ، من الأفضل اعتماد طريقة التيار المضاد للحصول على درجة حرارة أعلى؛ من منظور خفض درجة حرارة الجدار وزيادة عمر الخدمة للمحمى ، فمن الأفضل اعتماد طريقة المصب ؛ بين المصب والمصب. يحتوي جهاز التسخين المسبق النفاث على وضع تدفق فريد. يتم قذف الغاز المسخن من الثقوب الصغيرة مرتبة بكثافة على الأنبوب الداخلي بسرعة عالية لطرد سطح التبادل الحراري للأنبوب الخارجي وجعل طبقة حدود السوائل لها خصائص مضطربة ، وبالتالي توليد تبادل حراري قوي. .
مسخ التسخين التجديدي
التسخين التجديدي هو غرفة التجديد، وهو جسم من الطوب المدقق مصنوعة من الطوب الحراري. من أجل تمكين التسخين المستمر للهواء ، يحتاج الفرن إلى أن يكون مجهزا بمسخين ، وهما على التوالي في حالة التخزين الحراري أو التسخين المسبق.
عملية نقل الحرارة هي: يتم إدخال غاز المداخن إلى المحول ، ويتم امتصاص جزء من حرارة غاز المداخن بواسطة الطوب المدقق (تخزين الحرارة) ، وبعد 10-30 دقيقة ، يتم قطع غاز المداخن تلقائيا عن طريق الجهاز المعكوس ، ويتم إدخال الهواء بدلا من ذلك. تخزين الحرارة من الجسم الطوب يسخن الهواء (التسخين)؛ أيضا بعد 10 إلى 30 دقيقة ، يتم قطع الهواء ، ثم يتم إدخال غاز المداخن. هذه دورة عكسية. يمكن للمتجدد المستخدم في فرن التدفئة تسخين الهواء إلى 600-700 درجة مئوية ولديه عمر خدمة طويل.
جهاز احتراق الفرن الصناعي
جهاز يستخدم لتحقيق عملية احتراق الوقود في فرن صناعي يستخدم الوقود كمصدر للحرارة. وفقا لمتطلبات التدفئة من فرن اللهب، وأجهزة الاحتراق المختلفة يجب أن تضمن:
(1) ضمان الاحتراق الكامل للوقود في ظل ظروف الحمل الحراري المحددة؛
(2) عملية الاحتراق مستقرة ويمكن أن توفر الحرارة باستمرار إلى الفرن؛
(3) اتجاه اللهب والشكل والصلابة وقابلية الانتشار تلبي متطلبات نوع الفرن وعملية التدفئة؛
(4) بنية بسيطة وسهلة الاستخدام والحفاظ عليها.
عملية الاحتراق من أنواع الوقود المختلفة مختلفة، وبالتالي فإن هيكل جهاز الاحتراق هو أيضا مختلفة. يمكن تقسيم أجهزة الاحتراق إلى عدة أنواع من الغاز والسائل والوقود الصلب.
1. غاز وقود احتراق جهاز
عادة ما تسمى الموقد، وظيفتها الرئيسية هي إرسال الغاز والهواء إلى الفرن للاحتراق (أحرقت أيضا داخل الموقد) وفقا لنسبة معينة وظروف خلط معينة، وتلبية متطلبات اللهب من عملية تسخين الفرن. وفقا لحالة خلط الغاز والهواء في الموقد ، يتم تقسيمه إلى لهب وشعلة.
وخصائص موقد اللهب هي أن الغاز والهواء ليسا مختلطين أو مختلطين جزئيا فقط في الموقد ، ثم يحرقان أثناء خلطهما بعد رشهما في الفرن ، وبالتالي فإن اللهب أطول وله مخطط واضح. عند استخدام موقد اللهب ، فإن الوسيلة الرئيسية لتكثيف الاحتراق وتنظيم النيران هي تغيير ظروف خلط الغاز والهواء ، مثل تقسيم الغاز والهواء إلى العديد من الجداول الصغيرة ، مما يجعل تدفق الغاز وتدفق الهواء يتقاطعان بزاوية معينة ، أو باستخدام جهاز دوامة تعزيز تدفق الهواء لتسريع الاختلاط ، الخ. الشكل 1 يظهر موقد غاز مع أنبوب واحد.
أنبوب واحد الغاز الموقد
وخصائص الموقد الخالي من اللهب هي أن الغاز والهواء مختلطان بالتساوي داخل الموقد ، ويمكن حرقهما مباشرة بعد رشهما من الموقد. اللهب قصير جدا وليس هناك كفاف لهب واضح. الموقد بلا لهب المستخدمة عادة في الأفران الصناعية هو الموقد النفاث، الذي يوجه في هواء الاحتراق المطلوب مباشرة من الغلاف الجوي من تأثير النفاثة للغاز، يمزج بالتساوي في أنبوب خلط، ومن ثم يدخل قناة الاحتراق مصنوعة من المواد الحرارية. أكمل رد فعل الاحتراق.
وابتداء من الستينات، ومن أجل تلبية احتياجات عمليات التدفئة الجديدة، ظهرت على التوالي مواقد عالية السرعة بسرعات منفذ غاز تزيد على 100 متر في الثانية، وشعلات لهب مسطحة ذات لهب على شكل قرص، وشعلات وسخونات، ومنافذ غاز العادم. جهاز الدخان يشكل الموقد الذاتي التسخين لا يتجزأ. ومن أجل الحد من تلوث الغاز الضار NOX بالبيئة، تم تطوير أنواع جديدة مختلفة من أجهزة الاحتراق مثل مواقد أكسيد النيتروجين المنخفضة.
2. جهاز احتراق الوقود السائل
تسمى عادة حلمة الشحوم، أو فوهة. زيت الوقود يحتاج إلى أن يتفتت ثم يحرق. لذلك ، بالإضافة إلى الأداء الأساسي لجهاز الاحتراق العام ، يجب أن يكون فوهة الوقود أيضا قدرة انحلال جيدة لضمان الاحتراق الكامل للوقود. وفقا لطريقة الانحلال ، يمكن تقسيم الفوهات إلى فوهات الضغط المنخفض ، وفوهات الضغط العالي ، وفوهات ميكانيكية وفوهات كوب دوارة. من بينها ، يتم استخدام فوهات الضغط المنخفض وفوهات الضغط العالي على نطاق واسع.
تستخدم فوهة الضغط المنخفض جميع الهواء الداعم للاحتراق كوسيلة للانحلال ، وتجزؤ الزيت من خلال زخم تدفق الهواء. حجم الجسيمات الانحلال هو 80-100 ميكرون، وضغط الهواء هو عموما 2940-7840 السلطة الفلسطينية، واللهب أثناء الاحتراق عموما 600-1400 ملم.
فوهة الضغط العالي يستخدم البخار أو الهواء المضغوط كوسيلة تفتيت، والضغط عموما عالية مثل (3 ~ 12) ×105 السلطة الفلسطينية. ولأن ضغط الوسط المتفتت مرتفع، فإن سرعة القذف يمكن أن تصل إلى سرعة الصوت أو تتجاوزها، وبالتالي فإن قدرة انحلال فوهة الضغط العالي أقل من الضغط المنخفض. فوهة النفط قوية، وحجم الجسيمات المجزأة يمكن أن تصل إلى 20-30 ميكرون، لكنه يحتاج إلى إضافة قناة لنقل الهواء الاحتراق ومرافق دليل تدفق الهواء المقابلة.
3. جهاز احتراق الوقود الصلب
للأفران الصناعية التي تستخدم الوقود الصلب، وتستخدم عادة طريقة احتراق سرير الفحم مقطوع وطريقة الاحتراق النفاث الفحم المسحوق. ويشار إلى جهاز الاحتراق باستخدام طريقة الاحتراق الطبقي للفحم المقطوع باسم غرفة الاحتراق، التي تنقسم إلى غرفة احتراق الفحم الاصطناعي وغرفة احتراق الفحم الميكانيكية. يتم تكديس الفحم المقطوع على الصر بواسطة أجهزة يدوية أو ميكانيكية ، ويمر الهواء الداعم للاحتراق عبر طبقات الفحم من أسفل الصر من أسفل إلى أعلى لإكمال تفاعل الاحتراق. غرفة احتراق الفحم الميكانيكية من صر الترددية.