4.3.Проходные и протяжные печи для термической обработки

При термической обработке подвод тепла должен быть рассредоточен по длине рабочего пространства.

В печах этого типа нагреваемые изделия транспортируют с помощью ро­ликового пода, шагающих балок и пода, печных конвейеров различных ти­пов или проталкивают по направляющим, а полосу и проволоку протягива­ют через печь.

Длина печей этого типа может достигать 100 м и более, а тепловая мощ­ность— 10 МВт.

При нагреве изделий до 700 °С и выше камеры нагрева этих печей осна­щают горелками, обычно расположенными с обеих сторон нагреваемого из­делия (сверху и снизу) а если это

невозможно, — только сверху. При терми­ческой обработке в атмосфере контролируемого состава таким же образом располагают радиационные трубы. В вертикальных протяжных печах горе­лочные устройства или радиационные трубы располагают с обеих сторон ветви полосы.

Для отопления проходных и протяжных печей часто применяют инжекционные горелки с инжекцией воздуха газом. При постоянном во времени тепловом режиме ограниченные пределы регулирования инжекционных горелок приемлемы. При большом, а часто огромном числе горелок желательно избежать системы трубопроводов для разводки воздуха, кото­рые чрезмерно осложняют конструкцию печи и затрудняют ее обслужива­ние.

Однако инжекционные горелки работают на холодном воздухе. Поэтому в настоящее время стремятся применять двухпроводные горелки с исполь­зованием тепла уходящих продуктов сгорания для рекуперативного подо­грева воздуха горения.

Радиационные трубы обычно конструируют со встроенным рекуператором для подогрева воздуха.

Если требуется высокая равномерность и интенсивность нагрева изде­лий, то прибегают к циркуляции среды в рабочем пространстве.

На рис. 4.4 показана схема поперечного сечения печи с шагающими бал­ками для нагрева изделий на поддонах до 900-950 °С. Двухпроводные го­релки расположены попеременно выше и ниже уровня пода. Нижняя горел­ка соединена каналом, расположенным в кладке продольных стен, с верх­ней частью рабочего пространства, а верхняя горелка — с нижней частью рабочего пространства. Через эти каналы к корню факела подсасываются продукты сгорания из рабочего пространства. В результате в печи создана система интенсивной рециркуляции продуктов сгорания. Это обеспечивает высокую равномерность распределения температур в поперечном сечении печи.

В печи с роликовым подом для светлого отжига тяжелых бунтов прово­локи (нагрев до 770-810 °С) для интенсификации и повышения равномер­ности нагрева применены циркуляционные вентиляторы (рис. 4.5).

Циркуляционный вентилятор 1, установленный на поду печи, отсасыва­ет атмосферу контролируемого состава из рабочего пространства. Поток ат­мосферы из направляющего аппарата 2 омывает тупиковые радиационные трубы 3, расположенные вертикально у продольных стен печи. Нагретая ат­мосфера омывает бунты 4, транспортируемые на роликах 5 печного роль­ганга.

При нагреве до низких температур (200 - 600⁰С) наиболее предпочтительна система отопления с интенсивным теплообменом конвекцией.

Рис. 4.4. Схема печи с шагающими балками.

Рис. 4.5. Схема печи с роликовым подом и с рециркуляцией продуктов сгорания для отжига тяжелых бунтов проволоки.

На рис. 4.6 показана схема поперечного разреза печи с шагающими бал­ками для нагрева до 400-630 °С тяжелых алюминиевых слябов. Циркуляци­онный вентилятор 1, расположенный на боковой стене печи, подсасывает газовую среду из рабочего пространства и подает ее в продольный канал 2. В этом канале установлены горелки 3, позволяющие получить низкотемпе­ратурные продукты сгорания. Затем смесь газов через канал 4 поступает в короб 5. Из коробов через большое число сопел горячий газ направляется с большой скоростью на верхнюю и нижнюю поверхности слябов. Избыточ­ное количество продуктов сгорания сбрасывают через дымопровод 6. При организованном таким образом струйном нагреве удается достичь высокой равномерности и скорости нагрева.

Рис. 4.6. Схема печи струйного нагрева алюминиевых слябов

Иной способ решения системы отопления печи для низкотемпературно­го нагрева представлен на рис. 4.7. Здесь схематически показан поперечный разрез печи с шагающими балками для нагрева до 250-350 °С (отпуск) па­кетов прутков. Продукты сгорания, смешанные с воздухом, с помощью ды­мососов отсасываются из рабочего пространства печи. От дымососов смесь поступает в коллектор 1, а из него в патрубки 2. В патрубках, встроены го­релки, где газ сгорает в рециркуляте; образуются низкотемпературные про­дукты сгорания, которые подаются в продольный короб 3, а из него в ряд труб 4. Продукты сгорания из труб выходят в рабочее пространство и нагре­вают пакеты прутков. В обоих случаях (см. рис. 4.6 и 4.7) рециркуляционные контуры разбиты по длине печи на несколько одинаковых секций. При проектировании низкотемпературных печей совершенно необходимо предусматривать специ­альные меры по обеспечению взрывобезопасности при эксплуатации: за­пальные горелки, устройства контроля пламени и тому подобное.

Рис. 4.7. Схема конвективной печи для нагрева пакетов прутков

Если в печи должны проводиться две операции с существенно разными температурами нагрева (например, отпуск и нормализация), то систему ее отопления предпочтительно решать с применением горелок с широким диапазоном изменения коэффициента расхода воздуха. Благодаря возможности работы этих горелок с большими пределами регулирования расхода топлива и высокими коэффициентами расхода воздуха переход от одного режима к другому может производиться без отключения части горелок. Если же заданные режимы окажутся неосуществимыми по характеристике этих горелок, то необходима система отопления, предусматривающая отключение части горелок.

Неудобством этой системы является то, что отключать и включать горелки приходится вручную. Для обеспечения безопасности эксплуатации печи при 500 - 600⁰С и менее необходимо конструктивно выделить группы горелок, работающих при этом режиме. Эта группа горелок должна быть оснащена устройствами контроля пламени, автоматической отсечкой зоны при погасании горелки и другими устройствами, обеспечивающими взрывобезопасность низкотемпературных печей.

При значительной ширине печи равномерность нагрева изделий может быть обеспечена путем применения отопления сводовыми горелками. Тип горелок должен выбираться в зависимости от технологического режима ра­боты печей.

В современных агрегатах непрерывного горячего цинкования в камере скоростного нагрева необходимо проведение безокислительного нагрева от­крытым пламенем. С этой целью камеру скоростного нагрева отапливают с помощью горелок, которые обеспечивают сжигание газа с коэффициентом расхода воздуха несколько меньше единицы и практически с полным выго­ранием кислорода воздуха.

Для протяжных и протяжных печей часто применяют горелочные устройства, снабженные запальными горелками. При разработке системы отопления в этих случаях необходимо предусматривать питание запальных горелок газом и воздухом таким образом, чтобы при изменении расхода компонентов сжигания на основные горелки их расходы на запальные горелки оставались постоянными.

В заключение для наглядности на рис. 4.8 дан общий вид наиболее применяемой в прокатном производстве толкательной трехзонной печи с ее технико-экономическими показателями.

Рис. 4.8. Общий вид с разрезом методической печи:

1 - Под печи;2 - Устройство загрузки металла; 3 - Сварочная зона;

4 -Газопровод горелок; 5 - Вертикальные каналы; 6 – Дымоход;

7 - Рекуператор; 8 - Дымовая труба

В табл. 4.1 приведены технико-экономические показатели печи.

Таблица 4.1

Технико-экономические показатели

№	Показатель	Величина
1	Производительность печи	80 т/ч
2	Часовой расход газа на печь	3898 м^3/ч
3	Удельный расход тепла	1975 кДж/кг
4	КПД печи	42 %