Особенности конструкции термической печи с барабанным механизмом перемещения заготовок

Одной из наиболее энергоемких отраслей промышленности является черная металлургия. Металлургическая промышленность индустриально развитых стран ежегодно снижает удельный расход энергии на 1 т произведенной продукции примерно на 1,0 – 1,5 %. В России основной причиной высокой энергоемкости промышленной продукции являются устаревшие технологии. Энергосбережение в промышленном производстве связано с технологией производственного процесса, масштабами потребления топливно-энергетических ресурсов, поэтому поиск путей повышения энергоэффективности направлен на снижение затрат энергии любого вида при осуществлении конкретного процесса в конкретном технологическом или тепловом агрегате. Обеспечение экономичной работы печных агрегатов требует проведения детальных предварительных и поверочных расчетов, модернизации и внедрения современного оборудования. Представлены схема и особенности тепловой работы новой камерной печи барабанного типа для нагрева металлических изделий под закалку. Приведены технические характеристики печи, результаты теплотехнического расчета, теплового баланса и удельного расхода топлива применительно к созданной проектной конструкции. Разработанная схема работы печи имеет существенные преимущества в плане энергоэффективности топлива по сравнению с роликовыми и конвейерными способами организации движения металла. За счет размещения заготовок на барабане значительно снижена сложность их транспортировки. Предложенная конструкция является компактной, удобной к размещению в цехе благодаря малой протяженности. Применение рекуперативного топливосжигающего устройства позволяет эффективно использовать тепло отходящих газов в процессе нагрева. Разработанные конструкция и способ транспортировки изделий в рабочем пространстве печи могут быть использованы для термической обработки прутков, труб, полосы, а также сортового проката различной формы.

1. Volkov E.P., Prokhorov V.B., Arkhipov A.M., Kirichkov V.S., Kaverin A.A. Furnace devices aerodynamics optimization for fuel combustion efficiency improvement and nitrogen oxide emission reduction // Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 891. No. 1. Article 012220. http://doi.org/10.1088/1742-6596/891/1/012220

2. Anshakov A.S., Aliferov A.I., Sinitsyn V.A., Domarov P.V. Simulation of heat and mass transfer in a shaft of plasma electric furnace, when utilizing technogeneous wastes // Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 899. No. 9. Article 092003. http://doi.org/10.1088/1742-6596/899/9/092000

3. Матюхин В.И., Ярошенко Ю.Г., Матюхина А.В., Дудко В.А., Пуненков С.Е. Использование природного газа при отоплении шахтных печей ваграночного типа для повышения энергоэффективности технологических процессов выплавки чугуна // Известия вузов. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 8. С. 629–636. http://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-8-629-636

4. Vasserman A.A., Shutenko M.A. Methods of increasing thermal efficiency of steam and gas turbine plants // Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 891. No. 1. Article 012248. http://doi.org/10.1088/1742-6596/891/1/012248

5. Giovannoni V., Sharma R.N., Raine R.R. Thermal performances of a small-scale regenerative combustion chamber for ultra-micro gas turbine // Combustion Science and Technology. 2017. Vol. 189. No. 11. P. 1859 – 1877. http://doi.org/10.1080/00102202.2017.1333986

6. Sai Varun V., Tejesh P., Prashanth B.N. Design and development of tilting rotary furnace // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 310. No. 1. Article 012084. http://doi.org/10.1088/1757-899X/310/1/012084

7. Jabari F., Mohammadi-ivatloo B., Bannae Sharifian M.B., Nojavan S. Design and robust optimization of a novel industrial continuous heat treatment furnace // Energy. 2018. Vol. 142. P. 896–910.http://doi.org/10.1016/j.energy.2017.10.096

8. Seo M.-J., Yoo J.-C. Lab-on-a-Disc platform for automated chemical cell lysis // Sensors (Switzerland). 2018. Vol. 18. No. 3. Article 687. http://doi.org/10.3390/s18030687

9. Akhlaghi M., Tayebifard S.A., Salahi E., Shahedi A.M., Schmidt G. Self-propagating high-temperature synthesis of Ti3AlC2MAX phase from mechanically-activated Ti/Al/graphite powder mixture // Ceramics International. 2018. Vol. 44. No. 8. P. 9671–9678. http://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.02.195

10. Xue Y., Yu B., Li W., Feng Sh., Wang Yu., Huang Sh., Zhang C., Qiao Z. Effect of annealing atmosphere on properties of Cu 2 ZnSn(S, Se) 4 films // Superlattices and Microstructures. 2017. Vol. 112. P. 311–317. http://doi.org/10.1016/j.spmi.2017.09.036

11. Bu Y.-K. Study on design and operation of cyclohexanone wastewater incineration waste heat boiler // Petrochemical Equipment. 2017. Vol. 46. No. 6. P. 18–23. http://doi.org/10.3969/j.issn.1000-7466.2017.06.004

12. Shu Q., Liu J., Lan X., Long L., Yang J., Wang C., Yang Y. Correction analysis for the deviation between vacuum furnace and material growth temperatures // Vacuum. 2017. Vol. 144. P. 21–26. http://doi.org/10.1016/j.vacuum.2017.07.006

13. Bessada C., Zanghi D., Pauvert O., Maksoud L., Gil-Martin A., Sarou-Kanian V., Melin P., Brassamin S., Nezu A., Matsuura H. High temperature EXAFS experiments in molten actinide fluorides: The challenge of a triple containment cell for radioactive and aggressive liquids // Journal of Nuclear Materials. 2017. Vol. 494. P. 192–199. http://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2017.07.023

14. Sobota T. Improving steam boiler operation by on-line monitoring of the strength and thermal performance // Heat Transfer Engineering. 2018. Vol. 39. No. 13-14. P. 1260–1271. http://doi.org/10.1080/01457632.2017.1363641

15. Dzierwa P., Taler D., Trojan M., Taler J. Optimum Heating of Boiler Evaporator // Heat Transfer Engineering. 2018. Vol. 39. No. 13-14. P. 1217–1226. http://doi.org/10.1080/01457632.2017.1363630

16. Zhang N., Li Z., Zheng J., Yang X., Shen K., Zhou T., Zhang Y. Multielemental analysis of botanical samples by ICP-OES and ICP-MS with focused infrared lightwave ashing for sample preparation // Microchemical Journal. 2017. Vol. 134. P. 68–77. http://doi.org/10.1016/j.microc.2017.05.006

17. Motyl P., Łach J. Numerical analysis for the low-emission dual fuel combustion in a boiler type OP-230 // European Biomass Conference and Exhibition Proceedings. 2017. Vol. 2017. No. 25 th EUBCE. P. 666–679. https://doi.org/10.5071/25theubce2017-2bv.1.44

18. Fiedler T., Groß R., Rösler J., Bäker M. Damage mechanisms of metallic HVOF-coatings for high heat flux application // Surface and Coatings Technology. 2017. Vol. 316. P. 219–225. http://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2017.03.037

19. Cong H., Zhao L., Yao Z., Meng H., Jia J., Li X., Wang Y. Energy balance analysis of corn straw continuous distillation // Nongye Gongcheng Xuebao/Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering. 2017. Vol. 33. No. 7. P. 206–212. http://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.027

20. Wang L., Zhu B., Wang Q., Zhang Y. Modeling of hot stamping process procedure based on finite state machine (FSM) // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017. Vol. 89. No. 1-4. P. 857–868. http://doi.org/10.1007/s00170-016-9097-z

21. Теплотехнические расчеты металлургических печей / Б.И. Китаев, Б.Ф. Зобнин, В.Ф. Ратников и др.; под общ. ред. А.С. Телегина. М.: Металлургия, 1970. 528 с.

22. Зобнин Б.Ф., Казяев М.Д., Китаев Б.И. Теплотехнические расчеты металлургических печей. М.: Металлургия, 1982. 360 с.

23. Топливо и расчеты его горения / С.Н. Гущин, Л.А. Зайнуллин, М.Д. Казяев, Б.П. Юрьев, Ю.Г. Ярошенко; под ред. Ю.Г. Ярошенко. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2007. 105 с.

24. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972. 721 с.

25. Советкин В.Л., Федяева Л.А. Теплофизические свойства веществ. Свердловск: УПИ, 1990. 101 с.

26. Казанцев Е.И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчета и проектирования. М.: Металлургия, 1975. 368 с.