Tungku industri adalah peralatan termal yang menggunakan panas pembakaran bahan bakar atau konversi energi listrik menjadi panas bahan atau benda kerja dalam produksi industri. Komponen utama tungku industri adalah: pasangan bata tungku industri, sistem pembuangan tungku industri, pemanas awal tungku industri dan perangkat pembakaran tungku industri.
Batu tungku industri
Fungsi pasangan bata adalah untuk membuat tungku industri menanggung beban suhu tinggi selama proses pemanasan atau peleburan, mengurangi kehilangan panas, menahan korosi kimia dan memiliki kekuatan struktural tertentu untuk memastikan proses pertukaran panas di tungku.
Pasangan bata terdiri dari lapisan tahan api dan lapisan isolasi termal. Untuk memastikan kekuatan dan kedap udara dari pasangan bata, struktur baja (disebut rangka tungku) digunakan untuk mengikat pasangan bata di pinggiran pasangan bata. Lapisan tahan api secara langsung menanggung beban suhu tinggi dan dampak mekanis, dan pada saat yang sama menanggung erosi kimia dari gas tungku atau cairan cair, dan sebagian besar terbuat dari batu bata tahan api standar dengan dimensi tertentu.
Sambungan bata dari pasangan bata umumnya terhuyung-huyung satu sama lain, meninggalkan sambungan ekspansi ukuran yang sesuai dalam jarak tertentu. Komposisi kimia dan sifat termal lumpur tahan api untuk pemasangan batu bata harus sesuai dengan batu bata tahan api, dan memiliki konsistensi dan plastisitas yang sesuai untuk memenuhi persyaratan konstruksi.
Bagian luar lapisan tahan api adalah lapisan isolasi, yang digunakan untuk menjaga lapisan tahan api tetap terisolasi untuk mengurangi kehilangan panas dari dinding tungku dan menurunkan suhu permukaan luar dinding tungku. Bata isolasi standar dengan kepadatan rendah dan konduktivitas termal rendah atau bahan serat seperti kapas dan kain kempa sering digunakan. komposisi.
Sistem pembuangan tungku industri
Sistem pembuangan asap tungku industri adalah sistem yang menggunakan cerobong asap atau alat mekanis untuk mengeluarkan gas buang di ruang tungku tungku industri keluar dari tungku. Memastikan pembuangan cerobong asap yang lancar merupakan kondisi penting untuk penggunaan normal tungku industri. Ketika knalpot buang tidak lancar, tekanan tungku akan meningkat, dan sejumlah besar gas buang akan keluar dari celah di sekitar tungku, yang akan meningkatkan kehilangan panas tungku dan mempengaruhi distribusi aliran udara yang seragam di tungku. Mengurangi keseragaman suhu tungku dan memperburuk lingkungan operasi.
Sistem pembuangan asap terdiri dari perangkat pembuangan asap yang menghasilkan hisap dan cerobong asap yang mengeluarkan gas buang. Perangkat pembuangan asap yang umum digunakan termasuk cerobong asap, kipas angin yang diinduksi atau pipa jet.
Knalpot cerobong didasarkan pada daya apung yang dihasilkan oleh densitas asap panas yang mengalir ke cerobong yang lebih kecil dari densitas udara di luar cerobong untuk mengatasi hambatan cerobong. Gas buang juga dapat dikeluarkan oleh kipas draft yang diinduksi, atau pipa jet dipasang di bagian tertentu dari sistem pembuangan asap untuk melepaskan gas buang dengan tekanan negatif yang dihasilkan oleh gas jet berkecepatan tinggi. Knalpot cerobong tidak mengkonsumsi daya, dan suhu knalpot tidak terbatas. Ketika hambatan pembuangan asap sangat besar dan tungku industri berjalan sebentar-sebentar, kipas angin yang diinduksi atau pipa jet dapat digunakan untuk mengeluarkan asap. Pipa jet cocok untuk menghilangkan gas buang suhu tinggi; kipas draft yang diinduksi cocok untuk menghilangkan gas buang suhu rendah.
Cerobong asap dibagi menjadi cerobong bata, cerobong beton dan cerobong pelat baja. Ada dua jenis cerobong asap: cerobong bawah tanah dan cerobong asap di atas. Cerobong bawah tanah sebagian besar terbuat dari batu bata, dan cerobong asap di atas harus terbuat dari pelat baja yang dilapisi dengan bahan tahan api.
Untuk mengurangi pencemaran gas buang ke lingkungan, atau untuk memasang preheater di cerobong asap untuk menghemat energi, perlu untuk meningkatkan ketinggian cerobong asap dan meningkatkan laju aliran gas buang di cerobong keluar untuk membuatnya lebih besar dari kecepatan angin maksimum lokal atau setidaknya tidak kurang dari 3 meter per detik untuk mencegah gas berbahaya dan asap dalam gas buang menyebar ke tanah.
Pemanas awal tungku industri
Sebuah perangkat yang menggunakan panas limbah dari gas buang yang dikeluarkan dari tungku industri untuk memanaskan udara pembakaran dan bahan bakar gas. Setelah memasang pemanas awal di tungku industri, karena pemulihan panas, bahan bakar dapat dihemat dan suhu tungku dapat dengan mudah ditingkatkan untuk mempercepat laju pemanasan. Preheater tungku industri dibagi menjadi dua jenis: tipe pertukaran panas dan tipe penyimpanan panas.
1. Pemanas awal pertukaran panas
Preheater pertukaran panas dibagi menjadi dua jenis: preheater logam dan preheater keramik. Mereka semua menggunakan panas limbah dari gas buang yang dikeluarkan dari tungku untuk memanaskan dinding pemanas awal melalui pertukaran panas radiasi dan pertukaran panas konveksi, dan kemudian memanaskan udara atau gas yang mengalir melalui sisi lain dinding dengan cara yang sama, yaitu , panaskan.
Dinding pemanas awal logam memiliki konduktivitas termal yang besar, dindingnya bisa sangat tipis, dan kedap udaranya bagus. Itu dapat memanaskan udara hingga sekitar 600 ° C. Ini adalah pemanas awal yang banyak digunakan. Konduktivitas termal dinding pemanas awal keramik kecil, tetapi dapat menahan suhu gas buang yang lebih tinggi dan juga dapat memanaskan udara hingga sekitar 600 °C.
Pada awal 1920-an, preheater berbentuk tabung atau jarum dari besi cor sebagian besar digunakan dalam tungku industri. Setelah tahun 1940-an, preheater tubular, preheater berseri-seri silinder, preheater jet, dan blok besi cor yang terbuat dari baja banyak digunakan. Ada preheater blok untuk pipa baja dan sebagainya.
Mode aliran gas buang dan udara di preheater dibagi menjadi tiga jenis: aliran maju, aliran balik dan aliran silang. Dari perspektif peningkatan kinerja perpindahan panas, lebih baik untuk mengadopsi metode arus berlawanan untuk mendapatkan suhu pemanasan awal yang lebih tinggi; dari perspektif mengurangi suhu dinding dan meningkatkan masa pakai pemanas awal, lebih baik untuk mengadopsi metode hilir; Antara hilir dan hulu. Pemanas awal jet memiliki mode aliran yang unik. Gas yang dipanaskan sebelumnya dikeluarkan dari lubang-lubang kecil yang tersusun rapat di ban dalam dengan kecepatan tinggi untuk menyiram permukaan pertukaran panas dari tabung luar dan membuat lapisan batas fluida memiliki sifat turbulen, sehingga menghasilkan pertukaran panas yang kuat. .
Pemanas awal regeneratif
Preheater regeneratif adalah ruang regeneratif, yang merupakan badan bata checker yang terbuat dari batu bata tahan api. Untuk memungkinkan pemanasan awal udara secara terus menerus, tungku perlu dilengkapi dengan dua regenerator, yang masing-masing dalam keadaan penyimpanan panas atau pemanasan awal.
Proses perpindahan panas adalah: gas buang dimasukkan ke dalam regenerator, sebagian panas dari gas buang diserap oleh batu bata checker (penyimpanan panas), setelah 10-30 menit, gas buang secara otomatis terputus dengan membalikkan perangkat, dan udara diperkenalkan sebagai gantinya. Penyimpanan panas tubuh bata memanaskan udara (pemanasan awal); juga setelah 10 sampai 30 menit, udara terputus, dan kemudian gas buang dimasukkan. Ini adalah siklus yang terbalik. Regenerator yang digunakan dalam tungku pemanas dapat memanaskan udara hingga 600-700 °C dan memiliki masa pakai yang lama.
Perangkat pembakaran tungku industri
Suatu alat yang digunakan untuk mewujudkan proses pembakaran bahan bakar pada tungku industri yang menggunakan bahan bakar sebagai sumber panasnya. Menurut persyaratan pemanasan tungku api, berbagai perangkat pembakaran harus memastikan:
Pastikan pembakaran bahan bakar yang sempurna di bawah kondisi beban termal yang ditentukan;
Proses pembakaran stabil dan dapat terus memasok panas ke tungku;
Arah api, bentuk, kekakuan, dan daya sebar memenuhi persyaratan jenis tungku dan proses pemanasan;
Struktur sederhana, mudah digunakan dan dirawat.
Proses pembakaran berbagai bahan bakar berbeda, sehingga struktur perangkat pembakaran juga berbeda. Perangkat pembakaran dapat dibagi menjadi beberapa jenis bahan bakar gas, cair, dan padat.
1. Perangkat pembakaran bahan bakar gas
Biasanya disebut burner, fungsi utamanya adalah untuk mengirim gas dan udara ke tungku untuk pembakaran (juga dibakar di dalam burner) sesuai dengan proporsi tertentu dan kondisi pencampuran tertentu, dan untuk memenuhi persyaratan api dari proses pemanasan tungku. Menurut situasi pencampuran gas dan udara di burner, itu dibagi menjadi api dan burner tanpa api.
Ciri-ciri flame burner adalah gas dan udara tidak tercampur atau hanya tercampur sebagian di dalam burner, kemudian dibakar sambil diaduk setelah disemprotkan ke dalam tungku, sehingga nyala api lebih panjang dan memiliki garis yang jelas. Saat menggunakan pembakar api, cara utama untuk mengintensifkan pembakaran dan mengatur nyala api adalah dengan mengubah kondisi pencampuran gas dan udara, seperti membagi gas dan udara menjadi banyak aliran kecil, membuat aliran gas dan aliran udara berpotongan pada sudut tertentu. , atau menggunakan perangkat berputar Meningkatkan aliran udara untuk mempercepat pencampuran, dll. Gambar 1 menunjukkan kompor gas dengan satu tabung.
Pembakar gas tabung tunggal
Ciri-ciri burner flameless adalah gas dan udara tercampur merata di dalam burner, dan dapat langsung terbakar setelah disemprotkan keluar dari burner. Nyala api sangat pendek dan tidak ada kontur api yang jelas. Pembakar tanpa api yang biasa digunakan dalam tungku industri adalah pembakar jet, yang menarik udara pembakaran yang dibutuhkan langsung dari atmosfer dengan efek pancaran gas, mencampurnya secara merata dalam tabung pencampur, dan kemudian memasuki saluran pembakaran yang terbuat dari bahan tahan api. Selesaikan reaksi pembakaran.
Mulai tahun 1960-an, untuk memenuhi kebutuhan proses pemanasan baru, burner berkecepatan tinggi dengan kecepatan outlet gas lebih dari 100 m/s, burner api datar dengan api berbentuk cakram, burner dan preheater, dan outlet gas buang muncul. berturut-turut. Perangkat asap merupakan pembakar pemanasan sendiri yang tidak terpisahkan. Untuk mengurangi polusi gas NOX yang berbahaya bagi lingkungan, berbagai jenis perangkat pembakaran baru seperti pembakar oksida nitrogen rendah juga telah dikembangkan.
2. Perangkat pembakaran bahan bakar cair
Biasanya disebut grease nipple, atau nozzle. Bahan bakar minyak perlu diatomisasi dan kemudian dibakar. Oleh karena itu, selain kinerja dasar perangkat pembakaran umum, nozzle bahan bakar juga harus memiliki kemampuan atomisasi yang baik untuk memastikan pembakaran bahan bakar yang sempurna. Menurut metode atomisasi, nozel dapat dibagi menjadi nozel tekanan rendah, nozel tekanan tinggi, nozel mekanis dan nozel cangkir putar. Di antara mereka, nozel tekanan rendah dan nozel tekanan tinggi banyak digunakan.
Nosel bertekanan rendah menggunakan semua udara pendukung pembakaran sebagai media atomisasi, dan mengatomisasi minyak dengan momentum aliran udara. Ukuran partikel atomisasi adalah 80-100 mikron, tekanan udara umumnya 2940-7840 Pa, dan nyala api selama pembakaran umumnya 600-1400 mm.
Nosel bertekanan tinggi menggunakan uap atau udara bertekanan sebagai media atomisasi, dan tekanan umumnya setinggi (3～12) × 105 Pa. Karena tekanan media atomisasi tinggi, kecepatan ejeksi dapat mencapai atau melebihi kecepatan suara, sehingga kapasitas atomisasi nosel bertekanan tinggi lebih rendah daripada tekanan rendah. Nosel oli kuat, dan ukuran partikel yang dikabutkan dapat mencapai 20-30 mikron, tetapi perlu menambahkan saluran untuk mengalirkan udara pembakaran dan fasilitas pemandu aliran udara yang sesuai.
3. Perangkat pembakaran bahan bakar padat
Untuk tungku industri yang menggunakan bahan bakar padat, biasanya digunakan metode pembakaran unggun batubara lump dan metode pembakaran jet batubara bubuk. Alat pembakaran dengan metode pembakaran berlapis batu bara lump disebut ruang bakar, yang terbagi menjadi ruang bakar batu bara buatan dan ruang bakar batu bara mekanis. Batubara gumpalan ditumpuk di atas perapian dengan perangkat manual atau mekanis, dan udara pendukung pembakaran melewati lapisan batubara dari dasar perapian dari bawah ke atas untuk menyelesaikan reaksi pembakaran. Ruang pembakaran batubara mekanis dari perapian reciprocating.