CUPTOARE INDUSTRIALE Defini ţ ie: ie: Cuptorul industrial este o instala ţie energotehnologic ă în care prin acţiunea căldurii se atribuie unui produs sau unui material anumite însuşiri fizice sau chimice necesare pentru prelucrarea ulterioar ă sau pentru elaborarea lui ca produs finit. Utilizare: • Industria constructoare de ma şini (mărirea plasticităţii, turnarea, modificarea compozi ţiei chimice, tratament termic); • Industria metalurgic ă feroasă şi neferoas ă (fontă, oţel, încălzirea lingourilor înainte de laminare); • Industria sticlei, por ţelanului, faian ţei, cărămizilor refractare, a cimentului, etc. Schema generalii a unui cuptor :
Combustibil
Focar
Cameră de lucru
Recuperator Aer
Instalaţie de tiraj
Clasificarea cuptoarelor industriale: 1) După destinaţia tehnologic ă • •
• •
cuptoare metalurgice (producere font ă, oţel, laminare); cuptoare pentru industria constructoare de ma şini (tratamente termice, forjă); cuptoare pentru ob ţinerea cimentului; cuptoare pentru arderea materialelor ceramice.
2) După procesele care au loc în cuptor •
• •
cuptoare de topire (furnale, cuptoare electrice, cuptoare cu creuzete, cuptoare de topit sticla); cuptoare de încălzire (recoacere, călire, ardere); cuptoare de uscare (usc ătoare).
3) După regimul termic •
•
•
•
cu regim de temperatura şi flux termic constant în timp (cuptoare cu bazin pentru topirea sticlei, cuptoare tunel cu func ţionare continuă); cu regim de temperatura constant şi cu flux termic variabil (cuptoare cu func ţionare continu ă şi încărcare intermitentă); cu regim de temperatura variabil şi cu flux termic constant (cuptoare circulare de tip Hoffman); cu regim de temperatura şi flux termic variabil (cuptoarele cu funcţionare intermitent ă).
4) După sursa de căldură • • • •
•
cuptoare cu combustibil solid (în strat sau pulverizat); cuptoare cu combustibil lichid; cuptoare cu combustibil gazos; cuptoare cu amestec de combustibil (lichid şi gaz sau solid şi gaz); cuptoare electrice.
5) După modul de transmisie a c ăldurii •
•
•
•
•
cuptoare în care c ăldura se transmite materialului supus prelucrării datorită arderii combustibilului solid care se amestec ă cu materialul; cuptoare la care căldura se transmite materialului de la gazele de ardere (cuptoare cu flac ără); cuptoare în care c ăldura se transmite materialului prin pere ţii camerelor sau ai vaselor în care se află; cuptoare în care căldura se degajă în materialul supus prelucr ării, datorita reacţiilor exoterme; cuptoare electrice în care c ăldura se transmite materialului prin radiaţie de la un arc electric sau de la o rezistenta, prin conduc ţie de la rezistenţă, prin convecţie şi radiaţie de la gazele înc ălzite la rezistenţă, prin radiaţie şi conducţie de la pereţii încălziţi de rezistenţă şi prin trecerea curentului electric direct prin material.
6) După construcţia camerei de lucru • • • • • • •
cuptoare verticale; cuptoare cu camere; cuptoare cu vatra (fix ă sau mobilă); cuptoare cilindrice rotative orizontale sau u şor înclinate (5-10°); cuptoare tunel; cuptoare cu creuzete; cuptoare cu bazin.
Principii care stau la baza construc ţiei focarelor de cuptoare Procedeele de ardere a combustibilului sunt în func ţie de: . • natura combustibilului; • destinaţia cuptorului; • procesul tehnologic; • construcţia cuptorului; • capacitatea cuptorului .
Variantele utilizării combustibilului în cuptoarele industriale: I)
Arderea combustibilului solid direct pe gr ătar
cuptor
gaze de ardere
sortare uscare concasare
II)
Măcinarea prealabilă a combustibilului şi arderea lui sub formă de combustibil pulverizat cuptor sortare uscare concasare
III)
M
Combustibilul solid este gazeificat în instala ţii speciale
cuptor sortare uscare concasare
M
IV) Arderea combustibilului în cazanele unei microcentrale electrice, energia electric ă obţinută după o transformare prealabilă, utilizându-se pentru înc ălzirea electrică a cuptorului
Cuptoare cu temperaturi joase cu funcţionare continuă Temperatura în cameră: 800 ÷ 1000 ºC;
(200 ÷ 300 ) ºC 700 ÷ 800º C ( gaz furnal ) t inf = 650 ÷ 800º C ( gaz generator ) 700 ÷ 800º C ( gaz iluminat ) t cup
t
= inf +
Focar
Camera de lucru
gaze recirculate
Cuptoare cu temperaturi ridicate şi acţiune continuă t cup > 1000 ºC combustibil gazos
antecameră focar (pentru combustibili solizi)
Cuptoare cu acţiune discontinuă cu regim termic variabil
Bilanţul termic al cuptoarelor industriale Q=
Ecuaţia generală: QT = Qu
+
+
P p
kJ u. p. p.
Q p [kJ/u.p.p.] n
Căldura intrată: QT = Qcc
Q'
Q fc
+
∑ Q fi
+
Qex (+ Q L )
i =1 n
Căldura utilă: Qu
=
∑ Q fe
+
Qend
+
Q po
i =1
Căldura pierdută: Q p = Q ga + Qchga
+
Q praf
+
Qn.o
+
Q p ,c
+
Q p ,r + Q R
Indici tehnico-economici (specifici) P
•
Gradul de încărcare al cuptorului:
=
•
Gradul de încărcare mediu anual:
m =
•
Gradul de utilizare a capacit ăţii de producţie a cuptorului: Pan ψ ⋅ N an ϕ = ⋅ 100 [%]; Pt = 8760 ⋅ Pn ; ϕ = Pt 8760 Q Randamentul termic al procesului tehnologic: η t = u ⋅100 [%]; QT Qcc − Q p Randamentul utiliz ării combustibilului: η c = ⋅100 [%]; Qcc Q Coeficientul de recuperare a c ăldurii: ρ = rec ⋅100 [%]; QT Q Consumul specific de c ăldură: q = u (kJ/kg produs); Porar B Consumul specific de combustibil: b = (kg.cb./kg.produs). Porar
•
•
•
•
•
Pn
⋅
Pm Pt
100 [%]; ⋅
100 [%]; Pm
=
Pan N an
;
