Энергосбережение в нагревательных печах

Никитенко А.

В.

Руководитель: Кошкина О. Ф.

и промышленности строительных материалов составляет около 20%, это говорит о

том, что 80% топлива сжигаемого в печах, не производит полезной тепловой работы.

Существующая ситуация

обстоятельство, что эксплуатируемый в настоящее время парк печей
представлен в основном

агрегатами, построенными во второй половине прошлого века. Существовавшая в то время концепция строения печей предусматривала обеспечение высокой производительности, а вопросам экономии не уделялось должного внимания. В следствии чего удельный расход топлива на единицу продукции в странах СНГ 2-5 раз превышает показатели промышленно-развитых стран.

Причины

потери с уходящими дымовыми газами - 65%. Также существенны потери

теплопроводностью через футеровку печи и на ее периодический разогрев - 25% . За счет несовершенства процесса сжигания топлива теряется до 10%.

Основные виды потерь

в термических печах циклического действия, когда в цикл термообработки входит

охлаждение печи до низкой температуры.
Футеровка, выполненная из плотных шамотных огнеупоров, может поглощать больше теплоты, чем садка металла. Уменьшение количества теплоты, поглощаемой футеровкой, достигается путём применения материалов имеющих малую теплоёмкость, теплопроводность и относительно низкую плотность, например из огнеупорных волокон. Экономия топлива в термических печах циклического действия достигает при этом 30%.

Теплоёмкость футеровки

в любых печах, однако надежная тепловая изоляция, в том числе

с применением волокнистых или ультралегковесных изделий, позволяет сократить эти потери до 5% от тепловой мощности печи. Срок эксплуатации волокнистой изоляции составит 8-15 лет. В то время как чаще всего арочный свод из шамотного кирпича требует капитального ремонта уже после трех лет эксплуатации.
Для проходных печей сокращаются простои стана на остановках печи и разогревах за счёт быстрого выхода печи на режим. Печь может выходить на режим работы в 1150 0С за 40 минут, вместо 12 – 14 часов при шамотной футеровке.

Теплопроводность

Они позволяют осуществлять более глубокую утилизацию тепла дымовых газов путём

подогрева, как воздуха, так и газообразного топлива до 900-1000 градусов.
В конце 20 века произошло революционное событие в развитии конструкций нагревательных печей, связанное с изобретением и промышленным применением, так называемых регенеративных горелок (РГ), определившее направление мирового печестроения в 21 веке.

развитой поверхностью теплообмена, объединенный с горелочным устройством. Насадка регенератора выполняется

из материала имеющего сотовую структуру, с большой удельной поверхностью теплообмена.
Поверхность на 1м3 подобной насадки 10-35 раз больше, чем у насадок выполняемых ранее из огнеупорного кирпича. Температура подогрева воздуха в компактных регенераторах всего на 100 оС ниже температуры дыма на входе в регенератор, поэтому регенераторы аккумулируют до 85-90% тепла уходящих из печи дымовых газов и возвращают его в печь.
Расход топлива при этом сокращается на 45-70%.

Регенеративная горелка

сек , происходит реверсирование потоков теплоносителей, и процесс повторяется для

горелки ранее находившейся в режиме дымоудаления.

Принцип работы

необходимость в строительстве материалоёмких огнеупорных дымовых каналов за печью. Дым

с температурой 100 – 150 С удаляется из регенераторов по дымоходам, изготовленным из обычных стальных труб.
Появляется возможность малоокислительного нагрева стали в печах с открытым пламенем путем неполного сжигания топлива, поскольку дожигание может происходить в насадке регенератора.

Дополнительные возможности

ведущие производители горелочного и печного оборудования, такие как WS, Hotwork,

Stordy, Bloom, North American, Chugai-Ro, Jasper VS и другие. Затраты на исследования и создание промышленных образцов потребовали больших затрат, достигших сотен миллионов долларов. Результатом явилось создание нового класса газогорелочного оборудования, позволяющего значительно сократить энергопотребление. В настоящее время в мире эксплуатируются более 4000 печей использующих регенеративные горелки в системе отопления.

Промышленное применение

печей является создание системы автоматического управления тепловым режимом в зависимости

от темпа выдачи, марки стали и типа размера заготовки. Это позволяет производить нагрев заготовки до заданной температуры, при минимальном расходе топлива и образовании окалины. Для расчёта температуры металла, применяется математическая модель, так как не существует практического способа получения этой информации путем прямого измерения. Математическая модель рассчитывает двухмерное тепловое состояние заготовки, во время её нахождения внутри печи. Внедрение таких систем на проходных печах позволяет получать до 10% экономии топлива.

Автоматизация технологии

   Печь предназначена для нагрева кузнечных заготовок перед ковкой до

температуры 1260 oС. Применены: система отопления регенеративными горелками и волокнистая футеровка. Экономия топлива составит 65%.

предназначены для термообработки стрелочных переводов из высокомарганцовистых сталей при температуре

до 1200 С. Применены: система отопления регенеративными горелками и волокнистая футеровка.
Система АСУ предусматривает автоматическое ведение процесса по заданному графику термообработки, с сохранением параметров процесса неограниченное время и возможностью вывода на печать. Экономия топлива составит 76%.

прокатных валков при температурах до 1200 С., применены регенеративные горелки

и волокнистая футеровка. АСУ предусматривает работу системы отопления в импульсном режиме, что позволяет устойчиво вести процесс при низких температурах с высокой точностью. Также применена система автоматического сохранения параметров процесса. Экономия топлива составит 55%.

отливок из высокомарганцевых сталей. Используется импульсное управление регенеративной системы отопления. Футеровка

из волокнистых материалов. Экономия топлива составит 72%. 

Рекомендуемые реконструкции

стальных прокатных валков при температурах до 1200 С., применены регенеративные

горелки и волокнистая футеровка. АСУ реализована на контроллерах Siemens и предусматривает работу системы отопления в импульсном режиме, что позволяет устойчиво вести процесс при низких температурах с высокой точностью. Также применена система автоматического сохранения параметров процесса. Экономия топлива составит 70%.

Рекомендуемые реконструкции

внедрение энергосберегающих мероприятий.
Одной из основных причин высокого энергопотребления на предприятии

является отсутствие эффективной системы управления энергопотреблением, которая включает цикл «планирование - выполнение - проверка - корректировка». Предлагается внедрить систему энергетического менеджмента, которая обеспечит эффективное управление топливно-энергетическими ресурсами предприятия.