СРЕДНЕТЕМПЕРАТУРНЫЕ И НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ПЕЧИ

Производственные потребители сжигают более 80% природного газа, поставляемого на внутренний рынок России. Остальное используют коммунальные котельные и граждане. Из 80% примерно половину потребляют газовые объекты тепловой энергетики: тепловые электростанции, тепловые электроцентрали и государственные районные электростанции. А оставшуюся половину сжигают промышленные печи. Они нужны для плавки стекла и обжига кирпича, сушки зерна и нагрева металла перед ковкой. Разнообразные высокотемпературные печи были описаны ранее. Ниже расскажем о среднетемпературных и низкотемпературных печах.

Термические печи

В среднетемпературных печах температура в рабочей камере составляет от 650 до 1000°С.

При термической обработке металлов происходит изменение их структуры и свойств в заданном направлении. В металлургии применяются термические печи, предназначенные для нагрева в целях высокотемпературного отпуска, закалки и нормализации.

Отпуск проводят для получения высокой пластичности и снижения хрупкости при сохранении приемлемого уровня прочности. Высокотемпературному отпуску (500–700 ⁰С) подвергают детали, воспринимающие ударные нагрузки - валы, зубчатые колеса.

Отжиг производится в целях снижения твердости для облегчения механической обработки, улучшение микроструктуры и достижение большей однородности металла, снятия внутренних напряжений. Интересный факт: именно отжиг был первой операцией по термообработке металла, освоенной человеком. Он проводился еще в конце 5-го тысячелетия до н. э.

Закалка – вид термической обработки при нагреве до критических температур, при которых меняется тип решётки. Далее выполняется резкое охлаждение с применением масла, воды, воздуха. Закалка в воде применялась уже в начале 1-го тысячелетия до н. э. У Гомера в «Одиссее» можно прочесть: «Как погружает кузнец раскалённый топор иль секиру в воду холодную, и зашипит с клокотаньем железо — крепче железо бывает, в огне и воде закаляясь».

Рис.1 Газовая печь

Газовые термические печи (рис.1) применяют для нагрева, закалки, нормализации, отжига стальных отливок, изделий из чугуна, нержавеющей стали. Они обеспечивают равномерную температуру нагрева и высокое качество термообработки. Нагревательная камера изнутри выложена из жаропрочных и теплоизоляционных материалов, стойких к воздействию высоких температур. Для футеровки боковых стен, дверцы и свода печи используются модули из керамического волокна. 

Рис.2 Окалина при нагреве металла

При сжигании с избытком воздуха в продуктах сгорания содержится кислород, что приводит к образованию окалины. Для получения после термообработки изделий с неокисленной поверхностью применяют печи безокислительного нагрева. В них значительно сокращены потери металла из-за перехода в окалину, которые в обычных печах составляют 2-5% (рис.2). Отсутствие окалины исключает брак от вдавливания ее в поверхность металла при ковке, штамповке или прокате, повышает стойкость штампов и валков.

Печь безокислительного нагрева состоит из двух камер и рекуператора для нагрева воздуха. Предварительный разогрев печи осуществляется при сжигании газа с коэффициентом избытка воздуха 1,05-1,10. То есть при полном сжигании газа. После разогрева нижняя рабочая камера переводится на горение с химическим недожогом с коэффициентом избытка воздуха 0,5. При этом в горелку подается горячий воздух, нагретый в рекуператоре. В верхнюю камеру поступает холодный воздух для дожигания продуктов неполного сгорания из нижней камеры.

Сушилки

В низкотемпературных печах нагрев производится до 650 °С, передача теплоты происходит преимущественно конвекцией. Газовое топливо сжигается в отдельной топочной камере, а теплоноситель, образуемый смешением высокотемпературных продуктов сгорания с воздухом или рециркулятором необходимой температуры, подается в рабочее пространство печи.

К низкотемпературным печам относятся сушила различного назначения: для литейных форм и стержней, для готовой продукции после её окраски и для древесины, идущей на изготовление тары. В барабанных печах сушатся мелкокусковые и зернистые материалы, что снижает влажность и увеличивает сроки хранения, защищает от плесени, грибка и вредоносных организмов, которые размножаются во влажной среде.

Рис.3 Шахтная зерносушилка

Часто уборка урожая в России ведется в дождливое время. Зерно имеет повышенную влажность до 22% Зерносушилки (рис.3) увеличивают срок хранения урожая без порчи и потерь. Камера сгорания выполнена из жаропрочной нержавеющей стали. Установка температуры в зонах нагрева производится с пульта управления с точностью до 0,1 ⁰ С. Производительность зерносушилки от 10 до 150 тонн в час.

Хлебопекарные печи

Хлеб является основой рациона большинства народов мира. Он занимал центральное место в формировании ранних человеческих обществ. Выпечка хлеба производилась еще в неолитических поселениях в Турции и Европе, возраст которых около 9 100 лет. И сегодня без ароматного батона сложно представить трапезу большинства граждан. Если только кто на диете сидит безглютеновой.

Для выпечки хлебобулочных изделий служат ротационные, подовые и туннельные печи. Ротационная конвекционная печь (рис.4) предназначена для выпечки хлеба, хлебобулочных и кондитерских изделий. Диапазон регулирования температуры – от 100 до 290 °С. Печь имеет хорошую производительность: можно одновременно выпекать 215 булочек весом по 150 грамм.

Рис.4 Ротационная печь для выпечки

Печь оснащена системой управления, обеспечивающей задание температуры и время выпечки, парогенератором для дозированного насыщения пекарной камеры паром. Печь обслуживается с фронтальной стороны, что позволяет максимально использовать полезное пространство пекарни.

Рис.5 Подовая печь для выпечки

Подовые газовые печи (рис.5) с каменным подом и пароувлажнением используются для выпечки хлеба, батонов, булочек, сдобы, пирогов, печенья, блинов. Благодаря каменному поду, статическому теплу и естественной конвекции, происходит равномерное распределение температуры в рабочей камере, что обеспечивает безупречность приготовления изделий. Нагрев производится до 300 °С. За процессом следят через двойное закаленное стекло.

Ротационные и подовые печи используют в небольших пекарнях, а также в кафе, ресторанах и магазинах, которые подают посетителям собственную выпечку. Накормить народ в промышленных масштабах можно только с помощью туннельных печей (рис.6). Они используются для непрерывной выпечки всех видов хлеба и хлебобулочных изделий с температурой до 320 ºС. Продолжительность процесса составляет от 10 до 60 минут.

Рис.6 Туннельная хлебопекарная печь

Транспорт хлеба через туннельную печь производится стальной сеткой, керамическими или металлическими плитами, на поддонах. В зависимости от длины печи оснащены одной или двумя горелками. Обогрев печи выполняется циркуляцией дымовых газов в радиаторах печных камер, от которых теплота передается на выпекающиеся изделия. Часто печь оснащают системой принудительной циркуляции воздуха в пекарной камере для эффективной передачи тепла выпекаемым изделиям.

 Автор статьи: Вершилович Владислав Адамович

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь