Vysokoteplotné pece: typy, vlastnosti, použitie

Vysokoteplotné spracovanie materiálov je jednou z kľúčových operácií v mnohých priemyselných odvetviach, kde je tepelná expozícia zahrnutá do zoznamu hlavných technologické procesy. Podmienky organizácie tohto postupu môžu byť odlišné, čo tiež spôsobuje rozdiely v charakteristikách použitého zariadenia. Vo všeobecnosti je segment agregátov, vďaka ktorému sa vykonáva intenzívne tepelné spracovanie, tvorený vysokoteplotnými priemyselnými pecami.

Klasifikácia zariadení podľa princípu výroby tepla

K dnešnému dňu neexistuje univerzálny spôsob výroby tepelnej energie, ktorý by bol rovnako vhodný pre rôzne prevádzkové podmienky. Je však možné rozlíšiť úzku skupinu nasledujúcich typov najpopulárnejších pecí používaných na vysokoteplotné vykurovacie úlohy:

• Palivo. Tradičný spôsob výroby tepla, ktorý sa vyrába z chemickej energie pri spaľovaní tuhých, plynných a kvapalných palív.
• Elektrický. Široký segment jednotiek, ktoré sú pohodlné a bezpečné na používanie. V kategórii vysokoteplotných elektrických pecí sa rozlišujú aj modernejšie indukčné a elektrické oblúkové modely. Spoločnou nevýhodou takéhoto zariadenia sú vysoké náklady na elektrickú energiu, ktorá sa vynakladá vo veľkých objemoch.
• Autogénny. Pece tohto typu pracujú v dôsledku Gorenje reakcií a oxidácie prvkov obsiahnutých v spracovaných obrobkoch. Napríklad počas čistenia kvapalnej liatiny kyslíkom dochádza k procesu oxidácie uhlíka s prirodzeným uvoľňovaním tepla. Je zrejmé, že použitie autogénnych pecí je ekonomicky výhodné, pretože prakticky nie sú potrebné žiadne ďalšie palivové články, ale nie všetky výrobné zariadenia zabezpečujú technologické procesy s oxidáciou a gorenje v normálnom režime. Spravidla to platí pre oblasti metalurgického spracovania kovov a zliatin.

Komorové pece

Toto je jeden z najčastejšie návrhy vysokoteplotnej jednotky určenej na zabezpečenie tepelných účinkov s rýchlym ohrevom na požadovanú úroveň. Aby sa zachovala jednotnosť distribúcie tepelnej energie vo výrobných zariadeniach sa dodatočne používajú špeciálne plynové a oxidačné médiá. Maximálny režim vykurovania pre vysokoteplotné komorové pece dosahuje 1800 ° C, ak hovoríme o štandardných priemyselných modeloch pre metalurgickú výrobu. Elektrina zvyčajne funguje ako zdroj energie – energetický potenciál sa v priemere pohybuje od 0,5 do 3,5 kW.

Rúrkové pece

Rôzne vysokoteplotné modely pecných zariadení s možnosťou smerového prívodu tepelných tokov. Konštrukcia poskytuje vykurovacie a samostatné bloky, ktorých rotačná mechanika umožňuje vykonávať prácu v rôznych uhloch v závislosti od aktuálnych požiadaviek. Niektoré modely rúrkových vysokoteplotných pecí sú vybavené kremenným reaktorom s plynotesnými hlavami. Toto konštrukčné riešenie poskytuje efekt dvojitého spaľovania plynov, čo tiež vytvára podmienky na minimalizáciu počiatočných zdrojov paliva. Ako žiariče tepla sa zvyčajne používajú sekčné vykurovacie a izolačné moduly, ktoré zabezpečujú vykurovanie až do 1200 ° C.

Vlastnosti muflových pecí

Na efektívnu prevádzku v agresívnom prostredí sa používajú rôzne typy muflových pecí, ktoré sa často vyskytujú v procesoch priemyselného spracovania surovín. Môžu sa použiť, keď sú plyny, prach, para, voda a iný priemyselný odpad priamo vystavené štruktúre. Problémy izolácie sú riešené špeciálnymi tepelne odolnými materiálmi. Pre vysokoteplotné pece pracujúce v teplotnom rozmedzí od 1150 °C do 1300 ° C sa používajú najmä keramické prvky, ktoré nielen chránia pec pred negatívnymi vonkajšími vplyvmi, ale prispievajú aj k rovnomernému rozloženiu tepla zvonku. Konštrukcia môže obsahovať aj špeciálne nosné rúry, cez ktoré je teplo účelne vyžarované pozdĺž určitých obrysov a na krátke časové obdobia.

Taviace pece

Spravidla ide o jednotky s malou vykurovacou komorou určené na údržbu kompaktných obrobkov. Cieľové materiály na spracovanie v takýchto peciach zahŕňajú neželezné kovy, ktoré vyžadujú špeciálne podmienky tepelnej expozície. Existujú aj špeciálne rady modelov na vykonávanie operácií v laboratóriu, vybavené odlievacím žľabom s možnosťou presného dávkovania taveniny. Priemerné rýchlosti ohrevu vo vysokoteplotných peciach tohto typu sa pohybujú od 1000 °C do 1500 °C s možnosťou presnej regulácie. Niektoré modifikácie jednotiek na streľbu tiež patria do rovnakej odrody.

Hlavné charakteristiky pecí

Aj v rámci rovnakého typu vysokoteplotnej priemyselnej pece sa prevádzkové parametre môžu líšiť vo veľkých rozsahoch. Priemerné ukazovatele, s ktorými najčastejšie pracujú veľké výrobné podniky, možno znázorniť takto:

Organizácia pracovného toku

Inštalácia zariadenia sa vykonáva stacionárnym spôsobom, niekedy si vyžaduje predbežné zariadenie základu vo forme tepelne odolného cementového poteru. Pec je dodávaná s potrebnými komunikačnými a technologickými vybavenie pre kŕmenie polotovarov. Niektoré komponenty technickej podpory sú zahrnuté v základnom balíku. Napríklad chladiaci systém je často implementovaný pomocou ventilátora. Vysokoteplotné pece s vodným chladiacim systémom sú vybavené obehovým čerpadlom vhodnej kapacity, ktoré je integrované do miestnej infraštruktúry zásobovania vodou. Ovládanie dnes takmer vo všetkých priemyselných vykurovacích jednotkách zabezpečujú programátori so snímačmi a regulátormi prevádzkových parametrov. Termostaty môžu byť integrované do centrálnych riadiacich systémov podniku, čo umožňuje komplexne monitorovať výkon zariadení vo všeobecnom kontexte výrobného procesu, berúc do úvahy charakteristiky paralelných technologických operácií.

Záver

Hlavnou oblasťou použitia tohto zariadenia je metalurgia, ako aj niektoré odvetvia chemického a potravinárskeho priemyslu. Ale aj v rámci takýchto produkcií sú procesy tepelnej expozície heterogénne. Keď sa technológie spracovania stávajú zložitejšími, mení sa aj prístup k organizácii operácií tepelnej expozície. Požiadavky na konštrukčné riešenie vysokoteplotných pecí sa tiež zvyšujú. Materiály pre z takýchto zariadení sú dnes zastúpené nielen nástrojové ocele, ale aj žiaruvzdorná keramika, ktorá uľahčuje a praktizuje údržbu konštrukcií. Menia sa aj prístupy k riadeniu pecí. Zavedenie rovnakej automatizácie s programovateľnými modulmi zvyšuje efektivitu riadenia pracovného toku a zároveň zvyšuje životnosť zariadenia a znižuje spotrebu energie vďaka vyváženému riadeniu.