Общая характеристика трубчатых печей как единицы технологического оборудования. Типы трубчатых печей

Трубчатая конструкция печей позволяет выполнять ряд термической обработки металлов и других материалов. В зависимости от габаритов могут устанавливаться в промышленных цехах, научных лабораториях и для обслуживания небольших мастерских.

Устройство и принцип работы трубчатой печи

Трубчатые печи применяют для разогрева сырья и для получения различных химических реакций под действием высоких температур.

Печи применяют для получения температуры, что нельзя достичь, применяя пар. В большинстве случаев трубчатые печи закупают для нефтехимической промышленности с целью получить реакционные превращения нефтепродуктов.

Также часто использует оборудование на химических производствах. Трубчатую печь разработали русские инженеры Шухов и Гаврилов. На современном рынке имеется большое многообразие видов и конструкций, но несмотря на разные устройства трубчатых печей, во всех имеются основные, неизменные элементы:

• рабочая камера;
• огнеупорная футеровка;
• змеевик;
• горелка, куда помещается топливо для сгорания;
• дымовая труба.

Принцип работы печи основан на сжигании газа или мазута при помощи горелки, расположенной на стенках камеры или поду радиационной камеры. Сгоревшие газы после поступают в камеру конвекции, далее направляются по дымоходной трубе в атмосферу. Полученный продукт по нескольким (или одному) потокам проходит в трубы змеевика, перемещается через трубы экранов в камере радиации, и, после нагрева до нужной температуры, выходит из печи.

Главный технологический приём, ведущий к получению целевого продукта – высокое тепловое воздействие на исходный материал, помещенный в рабочую секцию. Важная часть оборудования – радиационный отсек. Это своеобразная камера сгорания. Передача тепла осуществляется с помощью излучения, полученная высокой температурой газов. Тепло, которое образуется в результате горения продукта, – первичное. Это основной источник тепла, поглощаемый в радиационной секции. В результате создается поглощающая поверхность.

Двухскатная двухкамерная трубчатая печь (поперечный разрез)

Футеровка образует отражающую поверхность, которая в теории не должна поглощать тепло, переданное через печь – тепло переходит излучением прямо на змеевик. Только 80% получаемого тепла направляется в камеру радиации, всё остальное – в конвективную секцию.

Конвекционная камера предназначена для применения физического тепла сгораемого продукта. Температура составляет около 900 градусов по Цельсию.

Разогретое углеродное сырье сначала перемещается в змеевик, расположенный внутри конвекционной камеры, а после направляется в печные змеевики камеры радиации. Благодаря использованию противоточного движения, можно в полной мере использовать тепло, полученное при результате сжигания.

Назначение

Трубчатая печь является аппаратом предназначенным для передачи нагреваемому продукту тепла выделяющегося при сжигании топлива в топочной камере печи.

 Рис.1 – Трубчатая печь

Устройство и принцип работы трубчатых печей

Трубчатые печи – это цилиндрическая конструкция с вращающимся барабаном и непрерывным циклом работы. Используется не только для термической обработки металла, но и для разогрева и технологической обработки сыпучих веществ. Первая конструкция предназначалась именно для обработки цементного клинкера.

Корпус агрегата – это цилиндрическая основа, изготовленная из жаропрочной стали. Внутренняя поверхность защищена слоем футеровки. Максимальный диаметр – 5000 мм, а длина может достигать 200 м.

Виды и типы трубчатых печей>

Трубчатая печь цена на которую вполне доступна, отличается превосходными характеристиками, отличительными особенностями, стоимостью и производительностью. Как правило, эксплуатация трубчатых печей не сложна. Они просты в использовании, важно только соблюдать меры предосторожности, чтобы не навредить ни себе, ни сотрудникам производственного процесса. Также стоит отметить, что горизонтальная трубчатая печь более удобна в использовании, чем другие разновидности. Трубчатая печь пиролиза более доступна и продуктивна, чем аналогичные устройства. К слову, производство трубчатых печей — трудоемкий процесс, который отнимает довольно много времени. При этом очень важно следить за тем, чтобы в процессе производства, соблюдались все существующие технологии. Трубчатая нагревательная печь подойдет для использования в нефтехимической промышленности, где ее задействуют для высокотемпературного нагрева и реакционных превращений разжиженных и газообразных продуктов. Перед приобретением данного устройства важно удостовериться в его исправности и только после этого покупать его. Назначение трубчатых печей заключается в том, чтобы использовать их для прогрева окружающей среды. Обычно этот процесс может достигать более высоких показателей, которых можно добиться при помощи пара. Цилиндрические трубчатые печи можно приобрести в соответствующих организациях, которые занимаются продажей данного оборудования. Трубчатая муфельная печь также отличается высокими показателями производительности и мощности. Ее можно приобрести даже по очень низкой стоимости.

Типы трубчатых печей по особенностям конструкции

Типы трубчатых печей, применяемых для термообработки различных материалов, бывают компактными, вращающимися, раскладными. Кроме того, их можно разбить на категории по следующим признакам:

• Тип конструкции – вертикальные, цилиндрические, с наклонным сводом.
• Число камер топки – одна, две, более.
• Вид сжигания топлива – горение с пламенем или без.
• Облучение циркуляционных труб – одностороннее, двухстороннее.
• Форма отсека для сгорания – в виде цилиндра, короба, прочего.
• Размещение магистрали змеевика – горизонтальное, вертикальное.

Классификация трубчатых печей может быть проведена по способу теплопередачи и потоку сырья. Разделяют три подвида:

• Радиантный.
• Конвекционный.
• Радиантно-конвекционный.

Трубчатая печь SNOL 0,5-1250

Для печей данного типа нет четко разработанной классификации, поскольку они отличаются большим числом конструктивных и технологических особенностей

Преимущества и недостатки

Чтобы решить, нужна ли трубная печь на определенном производстве, следует ознакомиться с плюсами и минусами оборудования.

Плюсы печи:

1. Малые габариты.
2. Небольшое количество тепловых потерь.

Каждая печь имеет не только положительные стороны, но и некоторые недостатки.

Минусы:

1. Несколько или одну трубу нет возможности отключить при аварийном состоянии агрегата. Для этого потребуется обесточивать весь аппарат.
2. Расчеты трубчатой печи показывают, что происходит не экономичное использование полученной температуры в двух камерах.
3. Трубы змеевика забиваются из-за попадания сгораемых продуктов, что используются в процессе. Из-за этого происходит увеличенный расход топлива.

Применение печей

В промышленности трубчатые вакуумные печи применяются для выполнения огромного количества технологических операций. Температурный режим работы трубчатых вакуумных печей варьируется от 250 до 1000 градусов. В отдельных моделях трубчатых печей температура может превышать 1000 градусов.

На сегодняшний день спектр использования трубчатых печей следующий:

1. Металлургия;
2. Нефтепереработка;
3. Лабораторные исследования;
4. Медицина;
5. Пищевая промышленность;
6. Авиастроение;
7. Радиотехника.

Применение печей – для медицины

Применение трубчатых вакуумных печей позволяет добиться повышения качества обрабатываемой продукции путем проведения термической обработки – отжига, плавки, закалки и других процессов.

Устройство трубчатой печи

Устройство трубчатых печей представляет собой не сложный механизм, выполненный из жаропрочных и износоустойчивых материалов. Независимо от типа оборудования, техника имеет схожую производственную схему. Трубчатые лабораторные печи состоят из:

• Фундамента. Основание изолируется от агрессивного термического воздействия. На нем находится вся масса оборудования.
• Корпуса. Металлический короб вмещает все рабочие элементы и узлы конструкции.
• Футеровки. Приспособление защищает каркас от воздействия критичных температур.
• Змеевиков. Скованные трубы не имеют швов. Они являются базовой составляющей оборудования и работают при различных условиях.
• Дымовой трубы. Магистраль не только создает необходимую тягу в топке, но и отводит лишние испарения и примеси.

Согласно ГОСТу, трубчатые печи делятся на многокамерные и секционные модели. Также предусмотрено цилиндрическое и узкокамерное оборудование.

Электропечь трубчатая SNOL 0,4-1250 LXC 04

Сфера использования

Из-за своих характеристик, разные варианты трубчатых печей имеют различные сферы применения.

Радиационные печи используются на объектах промышленного назначения, где требуется нагреть предмет до 300 градусов, а также если необходимо сжечь дешевые виды топлива.

Конвекционными печами нагревают среду, чувствительную к большим температурам, и требующую мягкого нагрева. В качестве примера можно привести керосин и бензин, то есть, летучие продукты, получаемые из нефти.

Этот вид печи применяется чаще остальных в промышленности из-за разнообразия конструкций, а также эксплуатационных параметров.

Основные показатели работы трубчатых печей

Главные показатели – это производительность, полезная тепловая нагрузка, а также КПД.

Производительность высчитывают по тепловым и материальным балансам установки. Это число может колебаться согласно расчетов трубчатой печи – от 50 до 15 тыс. т/сут.

Полезная тепловая нагрузка высчитывается из теплоты, которая была затрачена при нагревании и испарении выбранного продукта, а также на перегрев водяного пара, если в печи установлен пароперегреватель.

Имеется несколько разновидностей КПД:

1. Топливный – это отношение всего поглощенного тепла к количеству тепла, что было получено исключительно при горении топлива, не учитывая физическое тепло, и которое попадает через воздух, водяной пар и топливо.
2. Термический – это отношение общего количества получаемого поглощаемого тепла к количеству тепла, что была выделена при горении топливного материала, учитывая теплоемкость топлива, воздуха, а также распыляющей среды. Расчеты трубчатой печи показывают, что топливный КПД не должен опускаться ниже 90%. Величина его будет напрямую зависеть от сгорания топлива, а также потерь тепла через корпус.

Производители

Купить такое оборудование лучше у официальных дилеров или заказать прямую поставку от завода изготовителя. Не советуем обращаться к непроверенным продавцам, предлагающих дорогостоящую технику в полцены, такая покупка может обернуться напрасной тратой денег.

Приведем несколько компаний производителей, одних из лидеров рынка такого оборудования:

• питерская компания «Nabertherm» выпускает компактную технику для лабораторий и домашних мастерских, являющуюся оптимальным решением по соотношению цены и качества;
• компания «Borel» производит прочные и производительные агрегаты для различных областей применения;
• печи для специальных исследований от фирмы «THERMCONCEPT Dr. Fischer GmbH & Co. KG» из Германии. Официальный дистрибьютор – компания «THERMCONCEPT» осуществит подбор, доставку и монтаж промышленного оборудования;
• универсальная трубчатая печь «SNOL 0,3/1250» как и вся техника этого производителя выполняет целый спектр термической обработки материалов в лабораторных и промышленных масштабах.

к содержанию ↑

Муфельная трубчатая вакуумная печь

Муфельная трубчатая вакуумная печь представляет собой агрегат, который позволяет проводить термическую обработку заготовки. С ее помощью производится обработка металла, пластика, керамики и других материалов. Отличительная особенность муфельной печи – наличие муфеля, который служит для защиты обрабатываемой заготовки от топлива или масла. Наличие этих веществ при термической обработке некоторых материалов оказывает на него негативное воздействие.

Принцип работы муфельной трубчатой вакуумной печи:

1. Печь предварительно прогревается до рабочей температуры;
2. В муфель загружается обрабатываемая заготовка;
3. Муфель перемещается в рабочую зону печи;
4. В течение заданного промежутка времени заготовка подвергается термической обработке;
5. Муфель извлекают из печи, заготовку подвергают остыванию.

Муфельная трубчатая вакуумная печь

Лабораторные муфельные вакуумные печи имеют сравнительно низкую мощность, поэтому не подходят для термической обработки металлов. Они предназначены для лабораторного анализа. Для этого в ее рабочей камере имеется несколько ячеек, куда устанавливаются колбы и пробирки. В медицине с помощью муфельных вакуумных печей проводят стерилизацию инструмента.

Сфера применения муфельных вакуумных печей:

• Переплавка черных, драгоценных и цветных металлов;
• Термическая обработка металлов – закалка, отжиг, отпуск;
• Сушка материалов из древесины;
• Термическая обработка изделий из керамики и стекла.

Муфельная трубчатая вакуумная печь, предназначенная для обработки керамических изделий, отличается усиленным корпусом, выполненным из жаропрочной стали. Нагревательные элементы изготавливаются из вольфрама, платины, молибдена.

Принцип действия трубчатых печей

Принцип работы трубчатой печи заключается в равномерном распределении температурного градиента в камере и одинаковом воздействии на обрабатываемую основу. Функционирование можно разделить на несколько ступеней:

• Образование газа внутри основного сектора и процесс первичного сжигания. Способствуют этому горелки, расположенные в боковых частях камеры.
• Попадание газа в радиационный отсек. Оттуда испарения направляются в сектор конвекции, для осуществления последующих процессов.
• Переход по технологическому змеевику. От него материал движется по экранным трубам, для достижения определенной отметки нагрева.
• Выход материала за пределы печи. При попадании сырья в отсек охлаждения выполняется его первичное остывание.

Эксплуатация трубчатых печей связана с высокими температурами, поэтому правила безопасности необходимо соблюдать неукоснительно. Прежде чем оператор будет допущен к технологическому процессу, он должен пройти инструктаж. Современные электропечи дают возможность быстро и предельно точно выполнять производственные задачи и различные исследования.

Работа с трубчатой печью может быть начата только после ее тщательной проверки. Трубопровод и змеевики должны быть герметичны и прочны. Футеровку необходимо просушить. Также исправной должна быть система блокировки и автоматизации

Узнать о правилах эксплуатации трубчатых печей, особенностях и возможностях конструкций можно у специалистов компании «Лабор». Звоните, мы ответим на все Ваши вопросы!

Особенности эксплуатации

Схема эксплуатации печи выглядит следующим образом:

1. Пуск.
2. Наладка.
3. Поддержание режима работы.
4. Остановка.
5. Проведение ремонта.

Пуск осуществляется только после того, как специалисты проводят тщательную проверку всего оборудования. Печь готова к эксплуатации в случае, если:

1. Монтажные работы полностью завершены.
2. Проведены гидравлические испытания змеевика и всех вращающихся вдоль печи труб.
3. Параметры герметичности их прочность устройства совпадают с регламентом.
4. Футеровка печи полностью высушена, и все элементы в исправном состоянии.
5. Проверена система автоматизации и блокировки.

Пуск осуществляется в установленной последовательности:

1. Проверяется исправность всего оборудования и контрольно-измерительных приборов, установленных на печи, а также топливо, подходящее по инструкции.
2. Шибер находится в открытом состоянии.
3. Все люки плотно закрываются и продуваются водяным паром в течение 20 минут.
4. Топливная система подготавливается к работе.
5. Насосы настраивают в работоспособное состояние, чтобы отладить расход потоков выше минимальных значений.
6. Пламя форсунок зажигается, топливо подается.
7. Идёт контроль за устойчивостью горения. Если горелки тухнут, то их запускают снова.

Чтобы произвести поддержание оборудования в нормальном режиме, необходимо постепенно повышать температуру горения. Скорость нагрева не должна превышать 50 градусов в час. Также во время наладки постепенно увеличивают количество работающих горелок. Если необходимо – повышают нагрузку. После достижения необходимых параметров начинается ввод в нормальный режим эксплуатации.

Пуск трубчатых печей осуществляется только после того, как специалисты проводят тщательную проверку всего оборудования

Остановка может быть аварийной или нормальной. Аварийная осуществляется, если происходит сгорание труб, или прекращается подача сырья.

Нормальная остановка выглядит следующим образом:

1. Отключаются горелки, пока температура не понизится до 60 градусов.
2. Когда необходимая температура будет достигнута, отключают насос, закрывают задвижки.
3. При снижении давления в змеевике, ниже давления водяного пара, его подают в змеевик и оставляют на несколько часов, пока нужная концентрация углеводородной смеси не придет в норму.

Ремонт осуществляется для бесперебойной работы оборудования в течение долгого времени. Для обеспечения ремонтных работ приглашается бригада специалистов. Своими силами не следует вскрывать и заменять составные части, поскольку это может привести к серьезным, опасным для жизни, последствиям.