Освещается опыт специалистов ЧАО Институт Керамического Машиностроения в создании термического оборудования для нужд машиностроительных и металлургических предприятий. Большое внимание уделено проблемам точности поддержания температуры, соответствия режимов термообработки, равномерности теплового поля.
ЧАО Институт Керамического Машиностроения образовано в 1974 году как Славянский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института электрокерамики. Имея свою производственную и проектную базу предприятие создавало специальное технологическое оборудование, выполняя заказы заводов электрокерамических изоляторов. Предприятием проектировалось и изготавливалось уникальное, в том числе экспортозамещающее оборудование.
Сегодня предприятие располагает современными технологиями создания термического оборудования, специалистами наработаны знания и опыт в осуществлении различных проектов по поставке нового и реконструкции отслужившего свой срок оборудования. В основе наших изделий: взвешенный подход к выбору теплоизоляционных и огнеупорных материалов, современное газовое оборудование и автоматика безопасности, оригинальные схемы нагрева в электрических печах, системы одно и многоканального регулирования мощности газовых печей.
Применяемая современная микропроцессорная техника, продуманность систем аварийных блокировок и автоматики безопасности позволяет во многих случаях полностью автоматизировать процесс работы, исключив влияние “человеческого фактора” на результаты термообработки.
Основные типы термического оборудования изготавливаемого и реконструируемого ЧАО Кераммаш:
Печи могут быть с газовым и электрическим нагревом.
Печи ЧАО КЕРАММАШ выгодно отличаются:
1) индивидуальным подходом к техническим требованиям заказчика;
2) индивидуальной компоновкой печи с привязкой к строительным конструкциям, электрическим и газовым коммуникациям, дымовым трубам и каналам вытяжки дымовых газов;
3) высокой заводской готовностью и сдачей заказчику “под ключ”;
4) обучением обслуживающего персонала правилам эксплуатации печи;
5) сервисным обслуживанием печей на весь период эксплуатации.
6) соответствием всем требованиям нормативных документов, как Украины, так и России;
7) соответствием всем требованиям инспекций по охране труда, экологии, энергосбережению, пожарной охране, СЭС.
При решении поставленных задач специалисты предприятия уделяют первоочередное внимание безопасности, качеству термообработки, стоимости термообработки. Именно эти принципы закладываются в основу любого термического оборудования производимого нашим предприятием, на этом принципе основаны последние разработки ЧАО Кераммаш: печи с газовым нагревом имеющие торговую марку Термогаз и печи с электронагревом имеющие торговую марку Термомастер.
В рамках этого доклада мы более подробно остановимся на особенностях газовых печей имеющих марку Термогаз-ДО. Это камерные печи с выкатным подом. Попробуем более подробно рассмотреть те элементы конструкции и технические решения, которые оказывают влияние на безопасность, экономичность качество термообработки.В решении проблемы экономичности процесса термообработки в камерных печах специалистам ЧАО Кераммаш помог имеющийся опыт создания печей скоростного обжига для фарфоровых заводов. Скоростной обжиг происходит при полном разогреве и остывании печи в течении 5…8 часов, понятно что теплоизоляция для таких печей должна обеспечивать минимальную аккумуляцию тепла и не боятся резких теплосмен. Этим требованиям удовлетворяют теплоизолирующие системы на основе керамических волокон. Были разработаны различные системы теплоизоляции с максимальной рабочей температурой 750, 1000, 1150, 1300, 1350, 1450&mbsp;°С. Плотность устанавливаемых материалов колеблется от 96 до 192 кг/куб м. Великолепные теплоизолирующие характеристики (теплопроводность 0,1…0,12 Вт/мК при 600 °С) позволяют иметь толщину стен 250…350 мм, что уменьшает общий вес теплоизоляции в десятки раз, а значит и аккумуляция тепла и расходы на термообработку уменьшаются значительно.
Другая важная проблема это выбор горелочных устройств и выбор способа управления ими. Изучив различные варианты горелочных устройств, имеющихся сегодня на рынке, мы остановились на скоростных нормально и плоско-факельных горелках со смешением в носовой части. Принципиальные преимущества таких горелок:
Применяются только сертифицированные горелочные устройства, имеющие возможность автоматизировать процесс работы печи (наличие контроля пламени, возможность автоматического розжига). Другим обязательным фактом является качественное смесеобразование и возможность работы с малым избытком воздуха, минимальные выбросы
Широкий диапазон регулирования соотношения газ-воздух оказался действительно очень важен для печей, где технология требует точного управления графиком уже начиная с низких температур. Примерами могут быть графики термообработки высокохромистых чугунных валков. В таких случаях нами предлагается система коррекции соотношения газ-воздух которая позволяет при низких температурах работать с избытком воздуха печи (коэффициент избытка воздуха равен 3…4). Понятно, что такая мера ведет к несколько увеличенному расходу топлива, с другой стороны снижается температура факела (при коэффициенте избытка воздуха 4 температура факела 6500С), увеличивается диапазон регулирования мощности. Это позволяет значительно улучшить равномерность теплового поля на малых температурах, обеспечивать регулируемость процессов термообработки начиная с 300…4000С, а в случае установки трех проводных горелок уверенно стабилизировать график и вести его с 1200С. После прохождения области малых температур избыток воздуха автоматически корректируется, приводится к нормальным значениям (1,05…1,1) и график термообработки выполняется с минимальными потерями.
Другой особенностью стало импульсное управление сжиганием топлива, то есть управление работой горелок в тактовом цикле. Это дало целый ряд преимуществ:
Следующим интересным моментом является охлаждение садки. Некоторые виды термообработки требуют строго отслеживать скорость охлаждения (некоторые виды нормализации, отжига, отпуска). Эта проблема так же решена в термических печах, подавая холодный воздух через горелки, а при необходимости и через дополнительные дутьевые устройства. Управление подачей воздуха происходит по тому же принципу, что и регулировка мощности горелок. Зона нечувствительности настраивается, таким образом печь в автоматическом режиме может переходить с нагрева на охлаждение и обратно, выполняя заданный график термообработки.
Как ясно из вышеописанного, импульсные системы предлагают большую широту конструкций, чего не могут предложить другие системы. Эти системы дают возможность конструировать печи с большим количеством зон для горелок, при небольших затратах. Каждая зона требует своего контроллера, но контроллеры (PLC) имеют достаточно скромную стоимость, и этому больше ничего не мешает. Фактически каждая горелка может быть в индивидуальной зоне. Это редко необходимо или практично, но не нужно думать об ограничении контроля в зоне. Ограничивающим фактором становится сейчас возможность установить термопару или другой сенсор, чтобы соответственно обеспечить нормальный контроль в данной зоне. Геометрия печи, включая распределение садки, местонахождение потоков, дизайн вагонетки, и подобные факторы, диктуют зонирование в печи.
Например, нижние горелки в печи могут относиться к отдельной зоне относительно верхних горелок, нагревающих садку в противоположном направлении. Термопары могут быть соответственно расположены вверху и внизу, нижние горелки могут работать интенсивнее, чем верхние горелки, чтобы свести к минимуму разность температур верх – низ, которые обычны для печей. Этот подход не обязательно полностью уничтожит эту разницу, но может уменьшить её. Эта концепция используется в печах непрерывного и периодического действия.
В печах непрерывного действия или туннельных, возможно иметь много зон контроля по длине печи. Это делает возможным развитие температурного профиля по длине печи. который хорошо подходит продукту и главное это позволяет гарантировать, что профиль действительно получается. Если различные продукты обжигаются в различное время, профиль может изменяться по желанию, чтобы соответствовать каждому продукту. Такая гибкость в работе не возможна и не практична при использовании обычных систем. Концепции, которые сначала были невообразимы, сейчас возможны и практичны, и относительно легко осуществить.
Конечно, все эти функции и возможности являются опциональными и оговариваются при обсуждении конкретной проблемы стоящей перед предприятием, так же как и способ рекуперации тепла в печи. При рассмотрении проекта специалистами нашего предприятия предлагается несколько способов сохранении энергии:
Если рассматривать системы нагрева воздуха на горение то можно сказать, что этим способом возможно сохранить:
Конечно необходимо учитывать и разницу в капиталовложениях и необходимость обслуживания более сложных систем рекуперации.
Все печи, проектируемые нашей организацией полностью автоматизированы в части ведения технологического процесса. Нашим Заказчикам предлагается:
1) автоматический розжиг горелочных устройств и контроль за их работой;
2) автоматическое ведение температурного графика во всех зонах печи;
3) автоматическое поддержание разрежения/давления в печи;
4) автоматическое поддержание температуры уходящих продуктов горения перед рекуператором или (и) дымососом (в случае их установки);
5) автоматическое поддержание соотношения газ/воздух при любой подводимой мощности горелок, с коррекцией соотношения при нагреве воздуха на горение.
Автоматика безопасности в газовых печах обеспечивает прекращение подачи газа к горелкам с подачей световой и звуковой сигнализации при:
1) недопустимом отклонении давления газа от заданного;
2) погасании пламени у горелки (только у погасшей горелки);
3) понижении давления воздуха на горение ниже заданного;
4) окончании цикла термообработки (без звуковой сигнализации);
5) отключении дымососа или прекращении тяги;
6) прекращении подачи электроэнергии.
Возможно создание многоуровневых систем управления, архивирования и обработки данных о работе печи. Используя принципы построения многоуровневых АСУ ТП возможна организация сбора и обработки данных о работе как отдельной печи, так и групп печей термического участка, цеха. Разделением уровня доступа с возможностью корректировки процессов или только наблюдения за процессами позволяет создать автоматизированные рабочие места термиста, технолога, начальника участка, цеха.
Сравнивая удельные расходы существующих устаревших печей имеющихся на предприятиях можно привести следующие данные: средний расход нагревательных печей 200…270 куб м газа/тонну продукции, для термических печей эта цифра 120…150 куб. м. газ/тонну. Аналогичные показатели для современных печей могут составлять 33…70 куб. м газа/тонну.
При наличии потребности в решении проблем
термической обработки, поставки газовых, электрических печей, модернизации
тепловых агрегатов, просим обращаться к нам по адресу
84105, Украина, Донецкая обл., г. Славянск, ул. Свердлова,1А, ЧАО «Кераммаш»
тел.: +38 (0626) 66-73-38, +38 (06262) 3-54-88;
факс.: +38 (06262) 3-55-16