Печи

Промышленные П.-устройства с камерой, огражденной от окружающей среды, предназначенные для получения материалов и изделий при тепловом воздействии на исходные в-ва. Теплота выделяется в результате горения топлива или превращения электрич. (реже солнечной) энергии. Осн. Части П. Теплогенератор (источник тепла). Рабочая камера, в к-рой находятся материалы или изделия. Теплоотборник, служащий для охлаждения изделий после их термич. Обработки. Устройства для подвода топлива или электрич. Энергии, а также для отвода продуктов сгорания. Механизмы для загрузки, транспортировки через П. И выгрузки материалов или изделий. Система автоматич. Управления работой П. Строит. Конструкции (фундамент, футеровка для ограждения рабочей камеры от окружающей среды, каркас для обеспечения необходимой прочности и крепления горелок или форсунок, кожух для герметизации П.

И обеспечения ее прочности). Устройства для утилизации тепла и продуктов сгорания топлива (рекуператоры, регенераторы). В большинстве П. Теплогенераторы и теплоот-борники совмещены с рабочей камерой. Классификация. П. классифицируют по термотехнол., теп-лотехн. И мех. Характеристикам, а также с учетом конструктивных особенностей, состояния и Cв-в печной среды (смеси в-в в рабочей камере кроме исходных материалов и целевых продуктов). По термотехнол. Признакам П. Подразделяют на физические, в к-рых получение продукта основано на целенаправленных физ. Превращ. Исходных материалов без хим. Взаимод. Между ними, и химические, в к-рых получение продукта основано на целенаправленных хим. Взаимод. Между исходными материалами. По характеру течения тер-мотехнол.

Процесса во времени различают П. Периодического и П. Непрерывного действия. По теплотехн. Признакам П. Подразделяют след. Образом. В зависимости от источника тепла выделяют. Экзотермич. (или пламенные), электротермич. (или электрич.), оптич. (в т. Ч. Гелиотермич., или солнечные) и смешанные П. В экзотермических П. Источником тепла м. Б. Исходные материалы, вводимое топливо (газообразное, жидкое либо твердое) или и то и другое одновременно. Электротермические П. Подразделяют на П. Сопротивления, дуговые, дуговые П. Сопротивления, электроннолучевые и индукционные. Различают также П. С теплогенерацией в рабочей камере и вне ее, со встроенными рекуператорами или без них, а также проходные (однократные) и рециркуляционные (многократные), в к-рых газообразный теплоноситель в рабочей камере используется соотв.

Один или много раз. В зависимости от вида теплообмена выделяют конвекционные, радиационные, кондуктивные и смешанные П. По мех. Признакам П. Подразделяются след. Образом. По способу транспортировки исходных материалов и полученных продуктов-на конвейерные, роликовые, рольганговые, вагонеточные и др. По характеру движения газовых потоков в рабочих камерах-на П. С криволинейными (круговыми, циклонными и др.) или прямолинейными потоками. По взаимной ориентации потоков исходных материалов и продуктов-на прямоточные, противоточные и перекрестные. Различают П. Контролируемого и неконтролируемого хим. Состава, вакуумные или работающие под давлением. П. Бывают с газовой, жидкой, твердой или смешанной печной средой. Последняя состоит из продуктов сгорания топлива, отходов физ.

И хим. Превращений исходных материалов и из специально вводимых компонентов, необходимых для защиты исходных материалов и продуктов от нежелат. Хим. Воздействий. По конструктивным признакам П. Подразделяются на шахтные, туннельные, кольцевые, ретортные, муфельные, тигельные, горшковые, ванные, трубчатые, полочные, камерные, вращающиеся, колпачковые, ямные, секционные, многоподовые с пульсирующим или шагающим подом и т. Д. Основные показатели работы П.-производительность, тепловая мощность, кпд. Производительность обычно измеряют кол-вом исходного материала (сырья), проходящего через нее в единицу времени, или кол-вом продукта, получаемого за определенное время, и выражается в т/ч или т/сут. Тепловая мощность, или полезная тепловая нагрузка (иногда наз.

Также теплопроизводительностью), соответствует кол-ву тепла, воспринимаемого сырьем в П. В единицу времени. Выражается в МВт. Кпд показывает, насколько эффективно используется тепло, получаемое при сжигании топлива, и составляет обычно 0,6-0,8. Процессы, протекающие в П. В рабочей камере одновременно осуществляются термотехнол., теплотехн. И мех. Процессы, в к-рых участвуют исходные материалы, продукты, печная среда и футеровка. К мех. Процессам относятся перемещение в рабочей камере исходных материалов, продуктов и печной среды, к-рые должны создавать в рабочей камере оптим. Условия для осуществления термотехнол. Процессов. Термотехнол. Процессы весьма разнообразны. К физ. Процессам, в частности, относятся. 1) тепловая активация металлов и сплавов, к-рую проводят, напр., для их подготовки к послед.

Пластич. Деформации (ковке, прокату, волочению и др.). 2) термич. Обработка исходных материалов-способ изменения их структуры и Cв-в в заданном направлении путем их нагревания и охлаждения с определенным режимом изменения т-р во времени и по объему П. Напр., отпуск и нормализация стали заключаются в нагреве ее до т-р соотв. Ниже нижней критической или выше (на 20-50 0C) верхней критической, выдерживании при этих т-рах и послед. Охлаждении, что приводит к повышению пластичности и ударной вязкости стали. 3) плавление исходных материалов, осуществляемое для послед. Придания металлам и сплавам заданных форм, получения сплавов и твердых р-ров заданного хим. Состава и физ. Cв-в, термич. Рафинирования расплавл. Металлов, направл.

Кристаллизации и зонной плавки при выращивании монокристаллов и глубокой очистки металлов и т. Д. 4) испарение исходных материалов, осуществляемое, напр., для селективного разделения расплавов и при первичной переработке нефти. 5) термич. Обезвоживание жидких отходов - эффективный способ снижения загрязнения окружающей среды, в результате к-рого получают твердый сухой остаток в виде порошка или гранул. К хим. Термотехнол. Процессам относятся, в частности, крекинг, коксование, пиролиз, варка стекла, термохим. Рафинирование (очистка от примесей) металлов, возгонка (перевод в-ва из твердого состояния в газообразное, напр. При получении желтого фосфора), термосинтез (получение при высоких т-рах CaC2, CS2 и др.), термич.

Разложение сложных хим. В-в (используется, напр., при получении кальцинир. Соды, техн. Углерода), высокотемпературная деструкция углеводородного сырья (напр., для получения из нефти низших олефинов и жидких продуктов пиролиза - бензола, толуола и др.), термич. Обезвреживание отходов (распад их на нейтральные к окружающей среде в-ва), а также обжиг, сжигание, выплавка, хим.-термич. Обработка металлов. Обжиг - термич. Обработка материалов с целью направл. Изменения их физ. Cв-в и хим. Состава. При этом исходный материал сначала нагревают до определенной т-ры, выдерживают при ней и затем охлаждают с заданной скоростью. Обжиг применяют для термич. Подготовки руд и их концентратов к послед. Переработке, для получения конечных хим.

Продуктов и изделий (ртути, сурьмы, извести, керамики, эмалей, красок и др.). Различают обжиг с получением порошка и обжиг со спеканием. При обжиге могут протекать процессы дистилляции, пиролиза, диссоциации, синтеза новых соед. Из исходных, спекания, кальцинации (напр., разложение NaHCO3) в сочетании с разл. Хим. Р-циями. По химизму протекающих процессов выделяют неск. Видов обжига. Окислит. Обжиг применяют для перевода сульфидов металлов в оксиды, иногда с получением окускованного материала (как, напр., при произ-ве меди, цинка, никеля). Окислительно-сулъфа-тизирующий обжиг применяют перед гидрометаллургич. Переделом для перевода цветных металлов в р-римые в воде сульфаты, железа-в нерастворимые в воде оксиды.

С помощью окислительно-возгоночного обжига из медеэлектро-литных шламов удаляют селен благодаря окислению его до SeO2, к-рый возгоняется. При окислительно-спекающем обжиге медеэлектролитные шламы спекают с содой для перевода селена в водорастворимые селенит и селенат натрия, а теллура-в р-римый в к-тах теллурат натрия. Окислит.-восстановит, обжиг отличается от окислительного введением в шихту нек-рого кол-ва угля, что приводит к образованию летучих низших оксидов и, т. Обр., облегчает выделение в газообразном состоянии компонентов, высшие оксиды к-рых слаболетучи. Восстановит. Обжиг применяют для получения металлов или их низших оксидов из высших, напр. MnO из концентрата MnO2. С помощью восстановит. Магнетизир.

Обжига слабомагн. Железную руду переводят в искусств. Магнетит. Восстановительно-металлизирующим обжигом получают губчатое железо и железные порошки, восстановительно-дистилляционным - сурьму. Восстановительно-сульфатизи-рующий обжиг служит для переработки бедных никель-кобальтовых руд, восстановительно-хлорирующий обжиг-для облегчения извлечения Ti, Nb и Cu из никелевых концентратов (обжиг производится в присут. Газообразного хлора). Восстановительно-хлорирующий сегрегац. Обжиг осуществляют в присут. Твердого восстановителя с добавкой хлоридов Na и Ca и используют для подготовки труднообогатимых руд цветных металлов к флотации или магн. Сепарации. Хлорирующий обжиг применяют для перевода ценных компонентов руды в легкорастворимые или легколетучие хлориды (напр., при произ-ве титана и циркония).

В результате декарбонизир. Обжига удаляют карбонаты Ca, Mo, Ba (напр., при обжиге известняка, доломита, магнезита, фосфорита). Кальцинирующий обжиг применяют для удаления конституц. Влаги и CO2 (при произ-ве соды, извести и т. Д.). Дистилляц. Обжиг-отгонка в парообразном состоянии из руды или ее концентратов ценных составляющих (напр., Sb, Hg, As), к-рые затем конденсируют. Обжиг проводят для получения минер. Вяжущих в-в (портландцемента, высокообжигового гипса и др.), искусств. Пористых заполнителей (керамзита, вспученного перлита, аглопирита и др.). Иногда обжиг совмещают со спеканием руды или концентрата с активными добавками (сода, мел и т. Д.) или компонентами шихты (обжиг с окускованием) для облегчения послед.

Обработки. Сжигание-процесс горения исходных горючих материалов для получения новых продуктов или освобождения хим. Энергии. В П. Сжигают сероводород, серу, фосфор, ацетилен, уголь, мазут, пропан, бутан, прир. Газ и др. Выплавка металлов-процесс получения металлов из руд и шихт, основанный на полном их расплавлении и разделении расплава. Таким образом получают сталь, чугун, никель, кобальт, свинец, черновые медь и кадмий, олово, сурьму и др. (см. Металлургия). Хим.-термич. Обработка металлов-процесс диффузионного насыщения пов-сти металла разл. Хим. В-вами при повыш. Т-рах для придания металлам повыш. Износостойкости, жаростойкости, коррозионной стойкости, уста-лостной прочности и др. Св-в. При хим. Превращениях исходных материалов в П.

Наряду с целевыми продуктами образуются твердые, жидкие и газообразные отходы, нек-рые из к-рых экологически вредны. Эти отходы перерабатывают на новые полезные продукты или подвергают хим. Либо термич. Обезвреживанию в других П. Термотехнол. Процессы, приводящие к появлению экологически вредных реакц. Газов, необходимо осуществлять так, чтобы эти газы не контактировали с дымовыми газами, получаемыми при сжигании топлива. Конструкции П. В зависимости от целей и характера термотехнол. Процессов конструкции П. Имеют свои особенности. В качестве примера на рис. 1 приведена схема герметизированной электрической ванной П., предназначенной для получения желтого фосфора. Она имеет круглую форму и футерована углеграфитными блоками, а верх.

Часть стенки - шамотными кирпичами. Осн. Конструктивный элемент этой П.-ванна 6. В ней осуществляются превращ. Исходных материалов и получается желтый фосфор, к-рый возгоняется и выводится из П. В боковых стенках ванны установлены летки 10 для выпуска шлака и феррофосфора. Ванна заключена в металлич. Кожух 4, к-рый обеспечивает ее мех. Прочность и герметичность. Ванна сверху закрывается сводом 8 из жаропрочного железобетона. На своде установлена электроизоляц. Газонепроницаемая металлич. Крышка 3. На своде и крышке имеются отверстия для прохода электродов 7, течек (отверстий) 2 для подачи исходных материалов и отводов газообразных продуктов. Передача электроэнергии электродам, удерживание, регулирование их положения в ванне осуществляется с помощью электрододержателей 1.

П. Непрерывно охлаждается водой. Рис. 1. Электрич. Руднотермич. Печь для получения фосфора. 1 -электрододер-жатель. 2-течки. 3-крышка. 4-кожух ванны. 5-водоохлаждение ванны. 6-ванна. 7-электроды. 8-свод. 9 - трансформатор. 10-летка. Рис. 2. Вращающаяся печь. 1-откатная головка. 2-горелка. 3-барабан. 4-бандаж. 5-венцовая шестерня. 6-пыльная камера. 7-наклонная течка. 8-опорная станция. 9-опорно-упорная станция. 10-механизм привода. На рис. 2 приведена схема вращающейся П., в к-рой осуществляется обжиг сыпучих материалов (шамота, магнезита, доломита, керамзита, боксита, марганцевой, цинковой и др. Руд, киновари и т. Д.). Эта П. Имеет цилиндрич. Рабочую камеру - барабан 3, выполненный из огнеупорного кирпича и заключенный в стальной корпус, на к-ром установлены бандажы 4 и венцовая шестерня 5.

Бандажами П. Устанавливается на упорные и опорные ролики, к-рые смонтированы на металлич. Рамах и находятся на бетонном фундаменте (опорно-упорная станция 9). Загрузка исходного материала производится по наклонной течке 7, расположенной в пыльной камере 6, а разгрузка осуществляется через откатную головку 1, в к-рой установлена горелка (или форсунка) 2 для сжигания топлива. Перемещение исходного материала вдоль продольной оси П. Осуществляется благодаря вращению корпуса, установленного под углом 2-4°. К горизонту. Во вращение П. Приводится спец. Механизмом привода 10. В месте соединения корпуса П. С пыльной камерой и откатной головкой установлены уплотняющие устройства. В рабочей камере нек-рых П. Имеются внутри-печные теплообменники для интенсификации обжига.

В нашей стране эксплуатируются вращающиеся П. Диаметром от 1 до 7 м и длиной от 12 до 230 м. На рис. 3 приведена схема многоподовой П., предназначенной для обжига сыпучих материалов (сульфидов металлов, магнезита, извести, золото- и серебросодержащих руд и т. Д.). Она выполнена из огнеупорных и теплоизоляц. Материалов. Снаружи заключена в стальной кожух. Топливом в ней может служить мазут или прир. Газ. Рабочая камера имеет форму вертикального цилиндра, разделенного горизонтально расположенными подами 1 на неск. Кольцевых реакц. Камер с разл. Температурными режимами. На подах имеются отверстия 2, расположенные попеременно на периферии или в центре, для пропускания исходного материала и печных газов. Перемещение по подам с одноврем.

Перемешиванием обжигаемого материала осуществляется перегребающим устройством, состоящим из центрального пустотелого вала 6 и закрепленных в нем рукояток с гребками 5 (мех. Мешалками). Центральный вал и рукоятки охлаждаются воздухом, подаваемым от вентилятора 7. Этот воздух затем м. Б. Использован для сжигания топлива. Перегребающее устройство приводится во вращение механизмом привода 8, состоящим из электромотора и спец. Редуктора, расположенного под П. Исходный материал загружают на верх. Под через шнек 4 и гребками перемещают до отверстия на нем, через к-рое он подается вниз-на след. Под, совершая сложный зигзагообразный путь по всем подам, и выгружается внизу П. На нек-рых кольцевых камерах снаружи П. Установлены горелки 10 для сжигания газообразного топлива (топливного газа), полученные дымовые газы в смеси с газами, к-рые выделяются при протекании термотехнол.

Процессов, являются теплоносителями, движутся по рабочим камерам вверх и выводятся из П. Мазутное топливо сжигается в спец. Отдельно стоящей топке 9, и образовавшиеся газы по футеров. Трубе подаются в П. Диаметр промышленных П. Обычно 1,6-6,8 м, число подов 4-16, общая пов-сть подов составляет 6,5-370 м 2. // .