Системы автоматического регулирования теплового режима печи

Автоматическое регулирование тепловых режимов печей способствует получению высоких технико-экономических показателей лишь в том случае, когда выбор системы произведен с учетом теплотехнических и технологических особенностей работы печей. [ 1 ]

Автоматическое регулирование теплового режима печей позволяет улучшить качество нагрева металла, повысить производительность работы печей, снизить расход топлива на 10 - 20 %, сократить количество обслуживающего печь персонала и улучшить условия его труда. Главным в автоматическом регулировании является поддержание температуры и состава газовой атмосферы печи в заданных пределах. [ 2 ]

Применениеавтоматического регулирования тепловых режимов печей по сравнению с ручным дает значительные преимущества: увеличивает производительность печи, улучшает качество нагрева в печах, снижает удельный расход топлива, увеличивает кампанию печи за счет большей стойкости огнеупорной кладки, облегчает труд обслуживающего персонала, а в некоторых случаях и сокращает его численность. [ 3 ]

Схемаавтоматического регулирования теплового режима печи, работающей на газе, представлена на фиг. [ 4 ]

Схемаавтоматического регулирования теплового режима печи, действующей на мазуте: / - термопара; 2 - потенциометр; 3 - изодромныв регулятор; 4 - дроссельная заслонка; 5 - исполнительный механизм; в-импульсная трубка; 7-регулятор соотношения; S - манометр; 9 -мембрана; 10-золотник; / / - регулятор давления; 12-фильтр. [ 5 ]

Устройство дляавтоматического регулирования теплового режима печей должно состоять из трех основных узлов (фиг. У больших печей устройство для автоматического регулирования целесообразно дополнять узлом IV регулирования давления в рабочем пространстве печи. [ 6 ]

Ниже приведены схемыавтоматического регулирования тепловых режимов печей, оборудованных форсунками низкого давления. [ 7 ]

Несмотря на значительные преимуществаавтоматического регулирования тепловых режимов печей перед ручным, вопрос о широком внедрении автоматического регулирования на печах, оборудованных мазутными форсунками низкого давления, до настоящего времени окончательно еще не решен. [ 8 ]

На схеме показаны основные узлывзаимосвязанного автоматического регулирования теплового режима печи, которые должны обеспечивать наибольшую тепловую нагрузку, а следовательно, и производительность печи. [ 9 ]

Для перемещения регулирующих органов в системахавтоматического регулирования тепловых режимов печей обычно применяют электрические исполнительные механизмы. [ 10 ]

По данным завода, такая схемаавтоматического регулирования тепловых режимов печей позволила значительно сократить расход топлива и улучшить качество нагрева. [ 11 ]

Пропорционирование подачи мазута и воздуха в форсунках со сблокированным регулированием осуществляется внутри форсунки, поэтому схемыавтоматического регулирования тепловых режимов печей, оборудованных этими форсунками, не требуют установки специальных пропорционирующих приспособлений - регуляторов соотношения или регулировочных устройств на воздухопроводе и мазутопроводе со связями, соединяющими их. [ 12 ]

До тех пор, пока подготовка мазута не будет налажена, не может быть решен вопрос и о внедренииавтоматического регулирования тепловых режимов печей. [ 13 ]

Начальная стадия нагрева такой загрузки проходит при постоянном тепловом потоке до достижения поверхностью загрузки заданной температуры нагрева, а выравнивание температуры в сечении загрузки может производиться с постоянной температурой поверхности, - Практическое осуществление такого режима выравнивания температуры с постоянным снижением подводимого к поверхности загрузки теплового потока предполагает следующую системуавтоматического регулирования теплового режима печи. [ 14 ]

Нагрев металла на этой установке осуществляется в кольцевой печи с автоматическим регулированием теплового режима. Системаавтоматического регулирования теплового режима печи включает регулирование параметров: температура по зонам печи; соотношение мазут - воздух; давление в рабочем пространстве зоны выдержки; давление сжатого воздуха для распылиза-ния мазута; температура, вязкость и давление мазута; давление охлаждающей воды, подаваемой в перегородки печи, и автоматическая сигнализация при перегреве рекуператора. Загрузка заготовок в печь осуществляется автоматизированной загрузочной машиной. [ 15 ]

хемаавтоматического регулирования теплового режима печи, действующей на мазуте, представлена на фиг. Изодромный регулятор управляет работой исполнительного механизма 5, механически связанного с дроссельной заслонкой 4 воздухопровода. Для розжига форсунки на мазутопроводе установлена обводная линия. Вентили, поставленные на трубопроводах, обеспечивают возможность контроля приборов, регулятора соотношения, регулятора давления и фильтра, а также в случае неисправности приборов позволяют вести процесс без остановки печи. [ 1 ]

Автоматическое регулирование тепловых режимов промышленных печей имеет в настоящее время первостепенное значение в развитии передовой технологии горячей механической и термической обработки металла. При примененииавтоматического регулирования тепловых режимов печей повышается их производительность, снижается удельный расход топлива, сокращается брак по нагреву, увеличивается кампания печи, так как повышается стойкость огнеупорной кладки, облегчается обслуживание печей. [ 2 ]

Чаще всего в схемахавтоматического регулирования тепловых режимов печей имеет место управление группой форсунок. [ 3 ]

Выше было указано, что пропорционирование мазута и воздуха в регуляторах соотношения позволяет избавиться от громоздких связей и рычагов. На рис. 116 показана схемаавтоматического регулирования тепловых режимов печей фирмы North-American, с которой работали термические печи Кулебакского завода им. Печь имеегг одну зону регулирования и оборудована четырьмя форсунками низкого давления с двухступенчатым подводом воздуха. [ 4 ]

Осуществление совместного сжигания газа и мазута наиболее сложно. В этом случае значительно усложняется системаавтоматического регулирования теплового режима печи. Кроме того, газ, сгорая быстрее, потребляет кислород воздуха для горения в первую очередь. В результате горение мазута затягивается и образуются продукты химического и механического недожога, в том числе сажистый углерод. Поэтому, как правило, газ и мазут сжигают раздельно, причем мазут является резервным топливом. [ 5 ]

Как велико значение температуры в печи для ее производительности можно заключить из того, что время нагрева заготовок в кузнечных печах при повышении температуры в печи с 1200 до 1300е С сокращается почти в два раза и почти в четыре раза при повышении температуры до 1400 С. В печах скоростного нагрева, в которых температура достигает 1500 - 1600 С, скорость нагрева становится настолько большой, что требует механической загрузки и выгрузки изделий иавтоматического регулирования теплового режима печи (температуры и времени нагрева), во избежание перегрева и пережога металла. [ 6 ]

Как велико значение температуры в печи для ее производительности, можно заключить из того, что время нагрева заготовок в кузнечных печах при повышении температуры в печи с 1200 до 1300 С сокращается почти в два раза и почти в четыре раза - при повышении температуры до 1400 С. В печах скоростного нагрева, в которых температура достигает 1500 - 1600 С, скорость нагрева становится настолько большой, что требует механической загрузки и выгрузки изделий иавтоматического регулирования теплового режима печи (температуры и времени нагрева) во избежание перегрева и пережога металла. [ 7 ]

Для конвейерных муфельных печей осуществляется раздельное регулирование температуры по отдельным участкам зоны обжига. Автоматическое регулирование теплового режима печей на газовом отоплении может производиться по следующей схеме: импульс от термопары, установленной в рабочем пространстве печи, поступает на электронный потенциометр ЭПД-17; отсюда дается соответствующий сигнал на исполнительный механизм ИМ 2 / 120, который изменяет положение регулирующего (пробкового) газового крана. Данная схема применима для инжекционных горелок радиационных труб. Если в печи температура окажется выше заданной, потенциометр дает команду на закрытие и включается запасная линия, обеспечивающая минимальное горение газа. [ 8 ]

В качестве связей, соединяющих регулирующие устройства на мазутопроводе и воздухопроводе, применяют либо систему металлических тяг и р (ычагов, либо тросы. Как было уже отмечено, применение тросов позволяет избежать люфты, имеющие место при использовании тяг, и тем самым делает систему регулирования более точной. Примером схемыавтоматического регулирования тепловых режимов печей, в которой использована система металлических тяг и рычагов в узле пропорционирования подачи мазута и воздуха, является схема регулирования, выполненная ЦПКБ треста Энергочермет для Кулебакского завода им. Остальные узлы выполнены по обычным схемам. [ 9 ]

Для правильного сжигания мазута форсунка должна сохранять постоянную скорость распыления при разных режимах работы, обеспечивать хорошее смешение мазута с воздухом и высокое использование энергии воздушного потока. Эти основные положения заложены в многочисленные конструкции форсунок низкого давления. Кроме того, современная форсунка должна быть пригодна дляавтоматического регулирования теплового режима печи. Рассмотрим несколько конструкций форсунок низкого давления, применяемых на наших заводах. [ 10 ]