Пути снижения энергетических затрат при нагреве металла

Введение
1. Классификация промышленных печей
1.1 Нагревательные печи
1.2 Термические печи
1.2.1 Низкотемпературные термические печи
1.2.2 Среднетемпературные термические печи
1.2.3 Высокотемпературные термические печи
2. Меры, способствующие снижению удельного расхода энергии при нагреве металла
2.1 Утилизация тепла дымовых газов
2.2 Использование современных теплоизоляционных огнеупоров в кладке печи
2.3 Установка горелок с пониженным выбросом оксидов азота
Заключение
Список используемой литературы

1.2 Нагревательные печи
Нагревательными печами обычно называют печи, в которых осуществляется нагрев металла перед обработкой давлением (прокаткой, ковкой). Часто прокатку металла ведут последовательно на нескольких станах, что определяет и состав парка печей.
Производительность вновь строящихся прокатных станов непрерывно увеличивается. Поэтому общей тенденцией в развитии печей является интенсификация нагрева металла, что позволяет увеличить производительность печного агрегата.
Наиболее распространённым является нагрев прямоугольных заготовок для чего применяют печи периодического (садочные) и постоянного (проходные) действия. В печах периодического действия металл загружается в полностью или частично остуженную печь, и затем постепенно нагревается вместе с печью. Такой метод нагрева, когда температура печи меняется во времени, применяют при нагреве крупных слитков, которые надо греть медленно во избежание возникновения чрезмерного температурного перепада.
...

1.2.1 Низкотемпературные термические печи

В низкотемпературных топливных печах с рабочей температурой до 600…700°С устойчивое сжигание топлива в рабочем пространстве печи становится невозможным. Поэтому устраивают отдельную вынесенную топку, и продукты сгорания выходящие из нее, разбавляют холодным воздухом или остывшими дымовыми газами с целью снижения температуры. После этого газы с требуемой температурой направляют в рабочую камеру. Для интенсификации конвективного теплообмена в таких печах устанавливают вентиляторы, обеспечивающие ускорение нагрева металла и повышение его равномерности.
Аналогично осуществляется нагрев металла в низкотемпературных электрических печах сопротивления. Нагревательные элементы устанавливаются в отдельную камеру – калорифер, где их обдувают воздухом, который в результате нагревается. Подогретый воздух направляют с помощью вентилятора в рабочую камеру, где он отдает свое тепло металлу, после чего снова поступает в калорифер.
...

1.2.2 Среднетемпературные термические печи
В средне - и высокотемпературных печах теплообмен в печном пространстве осуществляется в основном излучением, а роль конвективного теплообмена незначительна (при рабочей температуре печи 800°С составляет 4…5 % от общего количества тепла, отдаваемого нагревательными элементами нагреваемым изделиям).
В среднетемпературных топливных печах с рабочей температурой 700…1200°С устойчивое сжигание топлива также затруднено, но организация принудительной циркуляции продуктов сгорания с помощью вентилятора осложнена в связи с повышенной температурой. Для отопления таких печей широкое распространение нашла схема устройства подподовых топок (рис. 1).
Подсос в топку продуктов сгорания, отдавших свое тепло металлу, способствует увеличению расхода газов, движущихся в рабочей камере. Это обеспечивает равномерность нагрева и приводит к значительному увеличению доли конвективной теплоотдачи.
...

1.2.3 Высокотемпературные термические печи
В высокотемпературных топливных термических печах с рабочей температурой больше 1250°С горелки устанавливают непосредственно в рабочей камере.
В высокотемпературных электрических печах сопротивления нагревательные элементы размещают на стенках печи и на ее своде, а часто и в специальных пазах на поду. В этих печах принимаются все меры для интенсификации теплоотдачи излучением, поскольку она является преобладающим видом теплообмена иее доля достигает 85…95 %. Равномерность подвода тепла к нагреваемой поверхности обусловлена здесь условиями размещения горелок или нагревательных элементов в рабочей камере.
Все рассмотренные печи-теплообменники (топливные и электрические, с конвективным, радиационным или смешанным режимом работы, периодического или непрерывного действия) могут работать при заполнении рабочей камеры либо окислительной, либо защитной или специальной (в случае термохимической обработки) атмосферой.

2.
...

2.1 Утилизация тепла дымовых газов
Использование физической теплоты отходящих газов осуществляется по трем схемам: 1) технологической (замкнутой и разомкнутой), 2) энергетической и 3) комбинированной.
Технологическая схема предусматривает использование этой теплоты для технологических процессов, как правило, в той же теплотехнологической установке. По такой схеме нагревают воздух, а также в некоторых случаях и газообразные топлива, предварительно подогревают обрабатываемый в печи материал или производят химико-термическую переработку некоторых шихтовых материалов, используемых в данном процессе. При отоплении печей природным газом к технологической схеме относится также термохи­мическая регенерация теплоты отходящих газов, используемая для конверсии метана. Описанные схемы являются замкнутыми, они обеспечивают экономию топлива в самом технологическом агрегате. Теплоту отходящих газов можно использовать и в другой печной установке с меньшим температурным уровнем процесса.
...

2.2 Использование современных теплоизоляционных огнеупоров в кладке печи
Ограждение печей из огнеупорных и теплоизоляционных материалов называется кладкой или футеровкой. Футеровка является ответственной частью всех промышленных печей. От ее службы зависит надежность работы печи и длительность кампании. Элементами футеровки являются под, стены и свод.
Кладка должна быть, по возможности, непроницаемой для расплавленных металлов и шлаков, а также для печных газов.
...

2.3 Установка горелок с пониженным выбросом оксидов азота
Снижение загрязнения окружающей среды токсичными продуктами сгорания органических топлив является одной из важных проблем развития российской теплоэнергетики. В настоящее время действуют довольно жесткие нормативы, регламентирующие выбросы в атмосферу. Подавляющее большинство действующих котлов, имеют значительно более высокие уровни выбросов NOX , чем это регламентируется ГОСТ Р50831-95 (рис. 1). К настоящему времени разработано большое количество методов снижения выбросов оксидов азота как на стадии сжигания топлива (так называемые технологические или внутритопочные мероприятия) так и очистки газов на стадии охлаждения продуктов сгорания (например DENOx). Последние являются высокоэффективными методами, позволяющими обеспечить заданные уровни выбросов оксидов азота, и широко применяются в технологически развитых странах.
...

Заключение
Несмотря на значительную универсальность с точки зрения ассортимента нагреваемых изделий и режима нагрева, наиболее распространенные в отечественной металлургии камерные нагревательные и термические печи имеют ряд существенных недостатков. Среди них: большие тепловые потери с уходящими газами, неравномерность нагрева садки, высокий угар металла при нагреве. Кроме того, термические камерные печи характеризуются существенными затратами теплоты на разогрев кладки, что связано с периодичностью работы, обусловленной заданным графиком нагрева.
Плюс ко всему на метпредприятиях используется, как правило, физически изношенное и морально устаревшее оборудование. «Возраст» некоторых печей достигает 20-30 лет. Они неэкономичны из-за использования в них устаревших огнеупорных и теплоизоляционных материалов. Также на энергоэффективности термических производств сказывается незначительная загрузка печей, нередко составляющая 20-30% от номинальных значений.
...