Парк термических и нагревательных печей, установленных на заводах стран бывшего СССР, представлен в основном старым оборудованием, которое в силу своего морального и физического износа не обеспечивает требуемой технологической точности, не соответствует современным требованиям безопасности, не позволяет вести термическую обработку на качественно новом уровне с минимальными расходами энергоносителей.
Одним из вариантов замены печного оборудования, является его комплексная модернизация, включающая в себя замену футеровки, горелок и печной автоматики.
Термическая камерная газовая печь №1 с выкатным подом 3х6, предназначенная для термообработки поковок в КПЦ на ММК им. Ильича была модернизирована компанией ЧАО «Кераммаш» с учетом современных стандартов печестроения.
Таблица 1. Техническая характеристика печи №1 после реконструкции.
| Показатель | Значение |
| Максимальная нагрузка на под, кг макс | 71 000 |
| Полезная нагрузка на под, кг | До 60 000 |
| Температура нагрева, °С, макс | 950 |
| Размеры рабочего пространства (ширина)х(длина)х(высота), м, не более |
6,0х3,0х2,0 |
| Топливо | Природный газ |
| Установленная мощность горелок, кВт | 4400 |
| Количество горелок, шт | 10 |
| Температура подогрева первичного воздуха на горение, °С | 250 … 300 |
| Удельный расход газа м 3/кг | 0,06 |
В ходе реконструкции футеровка существующей печи, состоящая из шамотного кирпича ША и ШЛ была заменена на современные системы теплоизоляции. Боковые стены и свод печи были выполнены волокнистым материалом в виде раскатанных рулонов (материал нового поколения, который сочетает в себе высокотемпературные, огнеупорные и изоляционные свойства, низкую теплопроводность и малоиннерционность (см. табл. 2)).
Особенно эффективно применение волокнистых материалов в термических печах периодического действия, а также в печах, работающих с так называемым «рваным циклом» эксплуатации.
Таблица 2
| Тип футерованного материала | Плотность материала, кг/м3 | Теплопроводность, при Ср. темп.=600 °С, Вт/м град |
Толщина футеровки, мм |
| Шамотный кирпич класса А (ША) | 1900 … 2100 | 1,13 | 804 |
| Шамотный легковесный кирпич (ШЛ-1,0) | 1000 | 0,42 | 804 |
| Волокнистая футеровка | 96 … 128 | 0,147 | 275 |
При реконструкции газогорелочной системы выбор пал на высокоскоростные
горелки TermJet-150 компании «Eclipse». Прежняя конструкция печи имела арочный
свод и двух уровневое расположение горелок ГНП-5: под садку и по своду печи.
После реконструкции арочный свод был заменен на плоский, расположение горелок
стало горизонтальным одноуровненым – в пространстве между подом и садкой. Каждая
горелка по газу снабжена автоматикой безопасности, содержит электроды запальный
и контроля наличия пламени. В горелке постоянно поддерживается заданное
сооотношение “газ/воздух” во всем диапазоне изменения мощности и температуры
воздуха идущего на горение. Розжиг горелок осуществляется на минимальной
мощности. Большая скорость истечения продуктов сгорания газа порядка
Комплектация печи системой импульсного горения (требуемая подводимая тепловая мощность обеспечивается за счет чередования продолжительности импульса максимальной и минимальной мощности горелки) поддерживает необходимое соотношение подаваемых в горелку компонентов горючей смеси, что обеспечивает качественное сжигание топлива на различных режимах работы печи. Это способствует повышению эффективности использования топлива и снижению концентрации в продуктах сгорания NOx. Массовая концентрация окиси азота NOx при сжигании природного газа составляет 45…60ppm.
Существующая система управления процессом нагрева в ходе реконструкции была заменена на многоуровневую автоматическую, состоящую из нижнего и верхнего уровней.
Нижний уровень управляется микропроцессорным контроллером, который осуществляет управление температурным режимом печи, разряжением в печи, температурой воздуха на горение, температурой дымовых газов перед рекуператором. Регистрация параметров температуры по четырем зонам печи осуществляется на шестиканальном перьевом самописце.
Отображение всех текущих параметров, а также ввод (изменение) температурного графика работы и отдельных уставок контуров управления производится с помощью панели управления или рабочего места оператора.Система управления печью представляет единый комплекс, состоящий из управления транспортной системой и управления температурным режимом печи по зонам, включая аэродинамику печи.
Выводы. Результатами реконструкция газовой камерной термической печи №1(см. фото 1. Печь до реконструкции), (см. фото 2. Печь после реконструкции). явилось:
Фото 2. После реконструкции
Фото 1. До реконструкции
Рассмотренный выше вариант реконструкции термической печи с применением горелок, получающих догретый воздух из центрального рекуператора, имеет как свои преимущества, так и недостатки. Во-первых, система с центральным рекуператором не позволяет догревать воздух, идущий на горение, до температуры выше 400 °С без установки дорогой регулирующей арматуры и исполнительных механизмов, выдерживающих высокую температуру, что сделало бы проект существенно более затратным. Не стоит также забывать о трубопроводах идущих от/к рекуператору, которые для минимизации потерь нуждаются в надежном уплотнении.
Эти и другие обстоятельства заставили задуматься о возможности использования более современного горелочного оборудования с коэффициентом использования топлива (КИТ) характерного для современных систем нагрева на уровне 80-90%, что, при постоянно растущих ценах на природный газ, является очень важным.
Нагревательная газовая печь с выкатным подом используется на заводе ОАО «Тяжмаш», г.Рязань для нагрева заготовок под ковку была модернизирована фирмой ЧАО «Кераммаш» с учетом новейших стандартов печестроения.
До реконструкции заготовки весом до 13 тонн нагревали в печи до 1250 °С установленые 10 инжекционных горелок, каждая потреблением 10 нм3/час, воздух на горение подавался холодный, без предварительного догрева. Настройка соотношения газ/воздух производилась вручную и поддерживалась системой пропорциональной регуляции. Печь довольно сложно поддавалась управлению, из-за сложности точной настройки топливной смеси, а также из-за негерметичности печи при нагреве происходило попадание в рабочую камеру большого количества кислорода, что приводило к сильному окалинообразованию.
После предварительного этапа проектирования и расчета теплового баланса печи с учетом новых теплопотерь, существенно уменьшившихся после замены футеровки на малоинерционную, устранению негерметичностей и потерь тепла через неплотности в заслонке, встал вопрос о выборе горелочного оборудования. В процессе проектирования было решено применить горелки REKUMAT CX200 с плоскопламенными насадками производства фирмы WS GmbH (Германия) по 3 с обеих сторон, потребляемая мощность каждой горелки 100 кВт.
Таблица 1. Техническая характеристика печи после реконструкции
| Показатель | Значение |
| Максимальная нагрузка на под, кг макс | 6 000 |
| Температура нагрева, °С, макс | 1250 |
| Размеры рабочего пространства (ширина)х(длина)х(высота), м, не более |
1,4х3,7х1,4 |
| Топливо | Природный газ |
| Установленная мощность горелок, кВт | 600 |
| Количество горелок, шт | 2 |
| Максимальная температура нагрева первичного воздуха на горение, °С | 700 |
| Удельный расход газа м3/кг | 0,05 |
Конструкция рекуперативной горелки базируется на встроенном в горелке рекуператоре-теплообменнике: дымовые газы удаляются из печи через саму горелку, а воздух, идущий на горение, нагревается, охлаждая отходящие газы.
Горелки, такой конструкции приспособлены для работы как в режиме «Пламя» (используемом для запуска из холодного состояния), так и в режиме беспламенного горения FLOX®.
В режиме «Пламя» потенциал экономии энергии используется только частично, и одна из главных причин тому является повышение температуры факела, что приводит к чрезмерному образованию термического NOx. Возможность уменьшения температуры факела и, тем самым, уменьшения выделения оксида азота, дает «Беспламенный» режим FLOX®, где происходит управляемое и полностью беспламенное сгорание без пульсаций и без видимого факела. При нагреве печи выше пороговой температуры (850°С) возможно переключение горелки в беспламенный режим FLOX®, при этом значительно снижается уровень шума и что самое главное, решается проблема возрастания уровня NOx при увеличении температуры предварительного нагрева воздуха. Кроме того, использование горелок с плоским факелом полностью исключает прямой контакт между факелом и слитком, в противоположность, тому, когда конвективная теплопередача к зоне стенки, смежной с горелкой перегревала ее, и стенка передавала энергию слитку посредством излучения, создавая при этом локальный перегрев изделий.
В заключении можно отметить, что при реконструкции нагревательной печи с использованием горелок с плоским факелом REKUMAT были получены следующие конкурентные преимущества по:
Энергосбережению
Качеству термообработки за счет
Экологической безопасности
При реконструкции или строительстве нагревательной или термической печи особое внимание необходимо уделять параметрам и свойствам столь важного элемента, как газовая горелка. Параметры горелок, такие как равномерность нагрева, выбросы посторонних и вредных веществ, расход топлива на единицу продукции и т.д., очень часто оказывают решающее влияние на качество и себестоимость конечного продукта, на его конкурентоспособность и спрос.
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