Le four industriel est un équipement thermique qui utilise la chaleur de la combustion du combustible ou de la conversion de l'énergie électrique pour chauffer des matériaux ou des pièces dans la production industrielle. Les principaux composants des fours industriels sont : la maçonnerie des fours industriels, le système d'échappement des fours industriels, le préchauffeur des fours industriels et le dispositif de combustion des fours industriels.
Maçonnerie de four industriel
La fonction de la maçonnerie est de faire en sorte que le four industriel supporte une charge à haute température pendant le processus de chauffage ou de fusion, de réduire les pertes de chaleur, de résister à la corrosion chimique et d'avoir une certaine résistance structurelle pour assurer le processus d'échange de chaleur dans le four.
La maçonnerie est constituée d'une couche réfractaire et d'une couche d'isolation thermique. Afin d'assurer la résistance et l'étanchéité à l'air de la maçonnerie, une structure en acier (appelée cadre de four) est utilisée pour fixer la maçonnerie sur la périphérie de la maçonnerie. La couche réfractaire supporte directement une charge à haute température et un impact mécanique, et en même temps supporte l'érosion chimique du gaz du four ou du liquide fondu, et est principalement constituée de briques réfractaires standard avec des dimensions spécifiées.
Les joints de brique de la maçonnerie sont généralement décalés les uns par rapport aux autres, laissant un joint de dilatation de taille appropriée à une certaine distance. La composition chimique et les propriétés thermiques de la boue réfractaire pour la maçonnerie doivent être compatibles avec les briques réfractaires et avoir une consistance et une plasticité appropriées pour répondre aux exigences de construction.
L'extérieur de la couche réfractaire est une couche isolante, qui est utilisée pour maintenir la couche réfractaire isolée pour réduire la perte de chaleur de la paroi du four et abaisser la température de surface extérieure de la paroi du four. Des briques d'isolation standard à faible densité et à faible conductivité thermique ou des matériaux fibreux tels que le coton et le feutre sont souvent utilisés. composition.
Système d'échappement de fournaise industrielle
Le système d'évacuation des fumées des fours industriels est un système qui utilise des cheminées ou des dispositifs mécaniques pour évacuer les gaz de combustion dans la chambre du four des fours industriels hors du four. Assurer une évacuation régulière des fumées est une condition importante pour l'utilisation normale des fours industriels. Lorsque l'évacuation des fumées n'est pas régulière, la pression de la fournaise augmentera et une grande quantité de gaz de combustion s'échappera des espaces autour de la fournaise, ce qui augmentera la perte de chaleur de la fournaise et affectera la distribution uniforme du flux d'air dans la fournaise. Réduire l'uniformité de la température du four et aggraver l'environnement de fonctionnement.
Le système d'évacuation des fumées est composé d'un dispositif d'évacuation des fumées qui génère une aspiration et d'un conduit qui évacue les gaz de combustion. Les dispositifs d'évacuation des fumées couramment utilisés comprennent les cheminées, les ventilateurs à tirage induit ou les tuyères.
L'évacuation de la cheminée est basée sur la flottabilité générée par la densité de fumée chaude s'écoulant dans la cheminée qui est inférieure à la densité de l'air à l'extérieur de la cheminée pour vaincre la résistance du conduit de fumée. Le gaz de combustion peut également être évacué par le ventilateur de tirage induit, ou un tuyau de jet est installé dans une certaine partie du système d'évacuation des fumées pour évacuer le gaz de combustion avec la pression négative générée par le gaz de combustion à grande vitesse. L'évacuation de la cheminée ne consomme pas d'énergie et la température d'évacuation n'est pas limitée. Lorsque la résistance à l'évacuation des fumées est très élevée et que le four industriel fonctionne par intermittence, le ventilateur à tirage induit ou le tuyau d'éjection peut être utilisé pour évacuer les fumées. Le tuyau d'éjection convient à l'évacuation des gaz de combustion à haute température ; le ventilateur à tirage induit convient pour l'évacuation des fumées à basse température.
Les cheminées sont divisées en cheminées en briques, cheminées en béton et cheminées en tôle d'acier. Il existe deux types de conduits : le conduit souterrain et le conduit aérien. Le conduit souterrain est principalement constitué de briques et le conduit aérien doit être en tôle d'acier revêtue de matériaux réfractaires.
Afin de réduire la pollution des fumées pour l'environnement, ou d'installer un préchauffeur dans la cheminée pour économiser l'énergie, il est nécessaire d'augmenter la hauteur de la cheminée et d'augmenter le débit des fumées en sortie de cheminée pour la rendre supérieure à la vitesse maximale locale du vent ou au moins pas moins de 3 mètres par seconde pour empêcher les gaz nocifs et la fumée dans les gaz de combustion de se propager au sol.
Préchauffeur de four industriel
Un dispositif qui utilise la chaleur perdue des gaz de combustion évacués d'un four industriel pour chauffer l'air de combustion et le gaz combustible. Après avoir installé un préchauffeur sur le four industriel, en raison de la récupération de chaleur, le carburant peut être économisé et la température du four peut être facilement augmentée pour accélérer la vitesse de chauffage. Les préchauffeurs de fours industriels sont divisés en deux types : le type à échange de chaleur et le type à stockage de chaleur.
1. Préchauffeur d'échange de chaleur
Les préchauffeurs à échange de chaleur sont divisés en deux types : les préchauffeurs en métal et les préchauffeurs en céramique. Ils utilisent tous la chaleur perdue des gaz de combustion évacués du four pour chauffer la paroi du préchauffeur par échange de chaleur par rayonnement et par convection, puis chauffent l'air ou le gaz circulant de l'autre côté de la paroi de la même manière, c'est-à-dire , Préchauffer.
La paroi du préchauffeur métallique a une grande conductivité thermique, la paroi peut être très mince et l'étanchéité à l'air est bonne. Il peut préchauffer l'air à environ 600°C. C'est un préchauffeur largement utilisé. La conductivité thermique de la paroi du préchauffeur en céramique est faible, mais il peut supporter des températures de gaz de combustion plus élevées et peut également préchauffer l'air à environ 600°C.
Au début des années 1920, les préchauffeurs tubulaires ou en forme d'aiguille en fonte étaient principalement utilisés dans les fours industriels. Après les années 1940, les préchauffeurs tubulaires, les préchauffeurs radiants cylindriques, les préchauffeurs à jet et les blocs de fonte en acier ont été principalement utilisés. Il existe des préchauffeurs de blocs pour les tuyaux en acier, etc.
Les modes d'écoulement des gaz de combustion et de l'air dans le préchauffeur sont divisés en trois types : flux direct, contre-courant et flux croisé. Dans la perspective d'améliorer les performances de transfert de chaleur, il est préférable d'adopter la méthode à contre-courant pour obtenir une température de préchauffage plus élevée ; du point de vue de la réduction de la température de la paroi et de l'augmentation de la durée de vie du préchauffeur, il est préférable d'adopter la méthode en aval ; Entre l'aval et l'amont. Le préchauffeur à jet a un mode de débit unique. Le gaz préchauffé est éjecté des petits trous densément disposés sur le tube intérieur à grande vitesse pour rincer la surface d'échange thermique du tube extérieur et donner à la couche limite de fluide des propriétés turbulentes, générant ainsi un fort échange thermique. .
Préchauffeur régénératif
Le préchauffeur régénératif est la chambre régénérative, qui est un corps de brique en damier fait de briques réfractaires. Afin de permettre un préchauffage continu de l'air, un four doit être équipé de deux régénérateurs, qui sont respectivement dans l'état de travail de stockage de chaleur ou de préchauffage.
Le processus de transfert de chaleur est le suivant : les fumées sont introduites dans le régénérateur, une partie de la chaleur des fumées est absorbée par les briques en damier (stockage de chaleur), après 10-30 minutes, les fumées sont automatiquement coupées par l'inversion dispositif, et de l'air est introduit à la place. Le stockage de chaleur du corps de brique chauffe l'air (préchauffage) ; également après 10 à 30 minutes, l'air est coupé, puis les fumées sont introduites. Il s'agit d'un cycle inversé. Le régénérateur utilisé dans le four de chauffage peut préchauffer l'air à 600-700°C et a une longue durée de vie.
Dispositif de combustion de four industriel
Un dispositif utilisé pour réaliser le processus de combustion de carburant dans un four industriel qui utilise du carburant comme source de chaleur. Selon les exigences de chauffage du four à flamme, divers dispositifs de combustion doivent assurer :
① Assurer la combustion complète du combustible dans les conditions de charge thermique spécifiées ;
②Le processus de combustion est stable et peut fournir en continu de la chaleur au four ;
③La direction, la forme, la rigidité et la capacité d'étalement de la flamme répondent aux exigences du type de four et du processus de chauffage ;
Structure simple, facile à utiliser et à entretenir.
Le processus de combustion de divers carburants est différent, de sorte que la structure du dispositif de combustion est également différente. Les appareils de combustion peuvent être divisés en plusieurs types de combustibles gazeux, liquides et solides.
1. Dispositif de combustion de gaz combustible
Habituellement appelé brûleur, sa fonction principale est d'envoyer du gaz et de l'air au four pour la combustion (également brûlé à l'intérieur du brûleur) selon une certaine proportion et certaines conditions de mélange, et de répondre aux exigences de flamme du processus de chauffage du four. Selon la situation de mélange du gaz et de l'air dans le brûleur, il est divisé en brûleur à flamme et sans flamme.
La caractéristique du brûleur à flamme est que le gaz et l'air ne sont pas mélangés ou seulement partiellement mélangés dans le brûleur, puis brûlés en étant mélangés après avoir été pulvérisés dans le four, de sorte que la flamme est plus longue et a un contour clair. Lors de l'utilisation d'un brûleur à flamme, le principal moyen d'intensifier la combustion et d'organiser les flammes est de modifier les conditions de mélange du gaz et de l'air, par exemple en divisant le gaz et l'air en de nombreux petits flux, en faisant se croiser le flux de gaz et le flux d'air à un certain angle. , ou à l'aide d'un dispositif de tourbillonnement Favorisez le flux d'air pour accélérer le mélange, etc. La figure 1 montre un brûleur à gaz avec un seul tube.
Brûleur à gaz monotube
La caractéristique du brûleur sans flamme est que le gaz et l'air sont mélangés uniformément à l'intérieur du brûleur et peuvent être brûlés immédiatement après avoir été pulvérisés hors du brûleur. La flamme est très courte et il n'y a pas de contour de flamme évident. Le brûleur sans flamme couramment utilisé dans les fours industriels est un brûleur à jet, qui aspire l'air de combustion requis directement de l'atmosphère par l'effet jet de gaz, le mélange uniformément dans le tube de mélange, puis pénètre dans le canal de combustion en matériaux réfractaires. Terminer la réaction de combustion.
À partir des années 1960, pour répondre aux besoins des nouveaux procédés de chauffage, apparaissent des brûleurs à grande vitesse avec des vitesses de sortie des gaz de plus de 100 m/s, des brûleurs à flamme plate avec des flammes en forme de disque, des brûleurs et préchauffeurs, et des sorties de gaz d'échappement. successivement. Le dispositif fumigène constitue un brûleur intégré à auto-préchauffage. Afin de réduire la pollution par les gaz nocifs NOX pour l'environnement, divers nouveaux types de dispositifs de combustion tels que les brûleurs à faible teneur en oxydes d'azote ont également été développés.
2. Dispositif de combustion de combustible liquide
Généralement appelé graisseur ou buse. Le mazout doit être atomisé puis brûlé. Par conséquent, en plus des performances de base d'un dispositif de combustion général, la buse de carburant doit également avoir une bonne capacité d'atomisation pour assurer la combustion complète du carburant. Selon la méthode d'atomisation, les buses peuvent être divisées en buses basse pression, buses haute pression, buses mécaniques et buses à coupelles rotatives. Parmi eux, les buses basse pression et les buses haute pression sont largement utilisées.
La buse basse pression utilise tout l'air comburant comme moyen d'atomisation et atomise l'huile par l'impulsion du flux d'air. La taille des particules d'atomisation est de 80 à 100 microns, la pression de l'air est généralement de 2940 à 7840 Pa et la flamme pendant la combustion est généralement de 600 à 1400 mm.
La buse haute pression utilise de la vapeur ou de l'air comprimé comme milieu de pulvérisation, et la pression est généralement aussi élevée que (3～12) × 105 Pa. Étant donné que la pression du milieu de pulvérisation est élevée, la vitesse d'éjection peut atteindre ou dépasser la vitesse du son, de sorte que la capacité d'atomisation de la buse haute pression est inférieure à celle de la basse pression. La buse d'huile est solide et la taille des particules atomisées peut atteindre 20 à 30 microns, mais elle doit ajouter un canal pour transporter l'air de combustion et les installations de guidage du flux d'air correspondantes.
3. Dispositif de combustion de combustible solide
Pour les fours industriels qui utilisent des combustibles solides, la méthode de combustion sur lit de charbon en morceaux et la méthode de combustion par jet de charbon pulvérisé sont couramment utilisées. Le dispositif de combustion utilisant la méthode de combustion en couches de charbon en morceaux est appelé chambre de combustion, qui est divisée en une chambre de combustion de charbon artificiel et une chambre de combustion de charbon mécanique. Le charbon en morceaux est empilé sur la grille par des dispositifs manuels ou mécaniques, et l'air comburant traverse la veine de charbon du bas de la grille de bas en haut pour achever la réaction de combustion. La chambre de combustion mécanique du charbon de la grille alternative.