Тепловые установки непрерывного действия. Туннельные и вертикальные пропарочные камеры, конструктивные особенности, схемы работы и принципы обогрева. ТЭП работы.

Туннельные пропарочные камеры. Схема работы, принципы обогрева.

Непрер-го действия: туннельные камеры горизонтального типа (туннельные, щелевые) и камеры вертикального типа

Принципиальная тепловая схема камеры непрерывного действия:

1, 2, 3, 4 и 5 - завесы; 5, 7, 8 и 9 - вентиляторы; 10 - калориферы; 11 - паропровод вне камеры; 12 - трубопровод острого пара в камере; 13 - паровые регистры из оребренных труб; 14 - рельсовые пути; 15 - регистры охлаждения воздуха

Эти камеры представляют собой туннель, где непре­рывно или периодически передвигаются вагонетки с изде­лиями, которые загружаются подъемниками с одного торца, а выгружаются снижателями с противополож­ного. Подъемники оборудованы толкателями для подачи вагонеток в камеру, перемещения их по камере и выдачи на снижатель.

Ограждения камер выполняют из кирпича и железоБа.Торцы закрывают гибкими шторами: брезентовыми, резиновыми, эластиковыми и др.Длина камер горизонтального типа - от 73 до 127,5; высота - 0,6-7; ширина - 2,5-5,5 м. По длине камеры разде­лены на стационарные зоны:подогрева, изотермического прогрева и охлаждения. В каждой зоне постоянно под­держиваются требуемые tно-влажностные усло­вия. 3оны отделены одна от другой воздушными завесами, которые устанавливаются и на торцах камер. Назначение воздушных завес: предотвращать переход паровоздушной смеси из одной зоны в другую и выход смеси в цех или засасывание в камеру холодного воздуха из цеха. Трехъярусные камеры выполнены в виде одного общего тон­неля, не имеющего диафрагм по высоте. Длина камер непрерывного действия определяется производи­тельностью конвейеров, кол-вом ярусов или изделий, уклады­ваемых на вагонетки, и продолжительностью принятого цикла теп­ловой обработки. В последние годы стали применять камеры, обогреваемые главным образом, циркулирующим воздухом, нагреваемым в калориферах и увлажняемым в случае необходимости острым паром. Применяют также камеры, в которых основное кол-ве тепла вносится острым паром и в незначительной степени теши поступает от калориферов или регистров. Теплоносителем служит паровоздушная смесь, подаваемая в камеру центробежным вентилятором. Воздух всасывается вентилятором в нижней зоне - через три горизонтальных короба. Конфигурация щелей в коробах (для за­бора воздуха) обеспечивает равномерное распределение засасыва­емого воздуха по длине щели и соответственно по ширине каме­ры. Вентилятор нагнетает воздух в четыре воздушные завесы, установленные в торцах камеры и на границах зоны изотермиче­ской выдержки. Перед подачей в первые три воздушные завесы воздух нагревают в пластинчатых калориферах. На торце, со стороны подачи изделий, и внутри камеры, в кон­це зоны изотермической выдержки, были навешены гибкие шторы из про­резиненной ленты. Со сто­роны выдачи изделий установили металличе­ские верхнеподвесные шторы, открывающиеся выталкиваемыми из камер вагонетками. Скорости воздуха в живом сечении камеры приблизительно составляли: в первой части зоны подогрева 0,35 м/сек, во второй части 0,9 и в зоне изотермической выдержки 0,4 м/сек. Середина зоны подогрева оборудована воздухозаборным устройством, расположенным по бокам камеры, которое засасывает горячий воздух и подает его в начало и конец зоны подогрева, а также в воздушные завесы. По пути движения воздух подогревается в калориферах до 100-115° С и подается в камеру через короба равно­мерной раздачи. Короба установлены на расстоянии 7,5 м от входа и 0,45 м от конца зоны подогрева. Tа изделий в начале зоны поднимается до 35° С, т. е. изделия предварительно выдерживаются, а в конце - до 80-90⁰ С. Из зоны подогрева воздух отсасывается и подается в четыре воздушные завесы: две в торцах камеры и две на границах зоны, изотермического прогрева. Воздух, подаваемый в первые три воздушные завесы (считая со стороны загрузки), предварительно подогревается в ка­лориферах, а подаваемый в четвертую завесу, проходя через такой же калорифер, подогревает в нем воду, кото­рая поступает в зону охлаждения и через перфорирован­ные трубы-разбрызгиватели увлажняет остывающие изде­лия. Нагретый и увлажненный воздух из зоны охлажде­ния вновь поступает в зону подогрева или выбрасывается в атмосферу. В зоне охлаждения (на расстоянии 15 м от торца со стороны снижателя) на уровне вагонеток первого яруса установлен воздухозаборник. Засасываемый им холодный воздух подогревается в калорифере до 90-110° С и по­ступает в камеру через короба равномерной раздачи, установленные на расстоянии 26 м от того же торца. Объем воздуха, циркулирующего в камере, состав­ляет 47000 м³. Воздух в калориферах подогревается глухим паром. Конденсат от каждого калорифера по общему конденсатопроводу поступает в котельную. Пар подается в камеру по системе регистров и перфо­рированных труб. Схема теплоснабжения приведена на рис. 36. Регистры расположены на полу камеры и за­нимают почти всю ее длину, за исключением участка в зоне охлаждения длиной 20 м от торна со стороны сип-жителя. Всего в камере 36 регистров (18 пар), сгруппи­рованных в три группы по 12 шт. Каждым из регистров состоит из 15 труб диаметром 3 дюйма и длиной 5 м. Эти трубы подсоединены к коллектору диаметром 4 дюйма. Из общего паропровода пар поступает в ре­гистры всех камер. Каждая группа регистров имеет свой конденсатопровод с подпорной шайбой. Все три конденсатопровода выходят к торцу камеры со стороны подъем­ника, где объединяются в один, на котором установлен конденсационный горшок. Острый пар подается только в начало зоны подогрева н в конец зоны изотермического прогрева. В обоих слу­чаях перфорированные трубы расположены вблизи воз­душных завес. Пар интенсивно перемешивается с горя­чим воздухом н равномерно распределяется внутри камеры. К преимуществам многоярусных туннель­ных камер можно отнести экономию произ-венной площади, одинаковый срок обработки н темп передвиже­ния изделий на каждом ярусе. Основной недостаток: большие потери тепла через торцы и разность t относительной влаж­ности среды по ярусам. Эти недостатки привели к необ­ходимости разделения ярусов сплошными горизоптальными перегородками на одноярусные щели [41] и стр-ву туннельных камер горизонтального типа не­большой высоты, так называемых щелевых. К недостаткам многоярусных и щелевых камер можно отнести сложность подачи кондициониро­ванной паровоздушной смеси; необходимость нижнего подогрева камер глухим паром для устранения недогрева изделий, расположенных внизу; недостаточную защиту торцовых проемов камер от выброса греющей среды вверху и засоса холодного цехового воздуха снизу, что увеличивает затраты тепла. К тому же тепло осты­вающей продукции практически не используется, что увеличивает и без того высокий удельный расход тепло­носителя. В щелевых камерахвысота входа намного (в 4—6 раз) меньше ширины. Располагают их на полу цеха или заглубляют в грунт. В последнем слу­чае на перекрытии камеры находится формовочное обо­рудование. Теплоносителем служит пар или электро­энергия. Типы щелевых камер разнообразны.

Щелевая камера с паронагревом представляет собой туннель длиной 127,3; шириной из противоположного торца. Подъемник поднимает и толкателем выталкивает вагонетку с изделием на перекрытие камеры. Мат-л, поступив­ший в камеру, может подогреваться либо паром, либо ТЭНами. При нагреве паром для его подачи используют двухсторонние стояки, причем первая пара стояков рас­полагается на расстоянии 20-25 м от входа с шагом от 2 до 6 м, а последняя - на расстоянии 35-40 м от выг­рузочного торца камеры. Пар смешивается с воздухом, образуя паровоздушную смесь. Для улучшения исполь­зования теплоты пара устраивают рециркуляцию: паро­воздушную смесь отбирают у загрузочного конца камеры и возвращают в конец зоны подогрева. Рецир­куляция помогает уменьшить потери пара, проникающе­го в зону охлаждения за счет его передвижения к загру­зочному концу камеры. Кроме того, в этих же целях между зоной изотермической выдержки и охлаждения устраивают воздушные завесы или перегородки из термостойкой резины. Воздушные завесы в целях экономии тепла устраивают и в месте загрузки камеры. Макси­мальный нагрев изделий при использовании пара со­ставляет 80-85 °С, ибо в данном случае в камере кроме пара находится воздух. Принцип работы: Вагонетка с изделием в форме 1 поступает на снижатель 2, оборудованный толкателем. Снижа-п опускает вагонетку па уровень рельсов щелевой камеры 4, и толкатель выталкивает вагонетку со снижатсля в камеру. При этом вагонетка с изделием проходит под механической шторой 3, которая предохраняет торец, камеры от выбивания паровоздушной смеси и проника­ния в нее холодного воздуха. Одновременно вагонетка с изделием усилием толкателя продвигает весь поезд, находящийся в камере, и последняя вагонетка также че­рез герметизирующую штору 5 выдвигается па подъем­ник 6, который поднимает вагонетку па уровень пола, откуда она транспортируется на пост распалубки изде­лий. Изменяя ритм загрузки вагонеток можно повы­шать или снижать производительность камеры. Изделия в камере последовательно проходят зоны подогрева, изотермического прогрева и охлаждения. Длину каждой зоны регулируют включением или вы­ключением нужного кол-ва блоков тэнов, расположенных енных на полу камеры между рельсами. Всего в камере 12 блоков. Они размещены на расстоянии 5,5 м от за­грузочного торца и 19 м от торца со стороны выдачи. Тэны подсоединены к сети напряжением 380 в и имеют суммарную мощность 1000 квт. Расход электроэнергии достигает 100 квт • чм3. Щелевые камеры прокатных ста­нов имеют длину около 60 л. Изделия в них укрывают резиновой или стальной лентой, натянутой на барабаны. Во воемя работы стана лента перемещается в рез-те сцепления с поверхностью изделий. В станах стальная лента прижимается к поверхности изделия металлическими валками. Давление достигает 4-5 кн/м2 и регулируется гидроцилиндрами, расположенными по обе стороны ленты. Пригружают изделия только в на­чале зоны тепловой обработки. Это повышает эффектив­ность прогрева и предохраняет поверхность Ба от вспучивания. Прогревается Б снизу контактным способом от формующей ленты, под которую через поперечные кол­лекторы, имеющие по четыре патрубка, подается острый пар (tа 100-110° С). Распределение пара между патрубками регулируют вентилями. Через 30- 40 мин в Бе устанавливается максимальная tа 95-98° С, сохраняющаяся до конца тепловой обра­ботки, длительность которой составляет 2ч для изделий из тяжелого Ба и 4 ч - из легкого. Скорость форму­ющей ленты в первом случае 30, во втором - 15 м/ч.

Применение подогретых Бных смесей позволяет сократить цикл тепловой обработки до 1,5 ч для тяжелого Ба и до 3 ч для керамзитового. При этом скорость формующей ленты в первом случае равна 40 м/ч, а во втором - 30 м/ч. Для устойчивой тепловой обработки Ба на стане требуется постоянное давление пара, что обеспечивает заданную продолжительность нагрева и ликвидирует излишние потери тепла. С этой целью на каждом патрубке устанавливают дроссельную диафрагму вместо вентиля, так как с помощью последнего трудно обеспечить равно­мерное распределение пара.

К недостаткам многоярусных и щелевых камер можно отнести сложность подачи кондициониро­ванной паровоздушной смеси; необходимость нижнего подогрева камер глухим паром для устранения недогрева изделий, расположенных внизу; недостаточную защиту торцовых проемов камер от выброса греющей среды вверху и засоса холодного цехового воздуха снизу, что увеличивает затраты тепла. К тому же тепло осты­вающей продукции практически не используется, что увеличивает и без того высокий удельный расход тепло­носителя. Из сказанного следует, что конструкция щелевых и многоярусных горизонтальных камер туннельного типа требует усовершенствования, чтобы удельные расходы тепла на единицу продукции были сведены к мини­муму Преимущества горизонтальных камер тун­нельного типа: возможность механизации и автоматиза­ции тепловой обработки изделий; пониженный расход тепла вследствие однократного нагрева ограждающих конструкций и использования тепла охлаждающихся изделий; высокий коэф-т использования оборудо­вания. Однако очень дороги и занимают много места. Вертикальные пропарочные камеры. В поисках способа более рационального использования теплоты и уменьшения площади цеха проф. Л. А. Семенов предло­жил вертикальную пропарочную камеру.

Конструкция

1 – форма, 2 – рольганг, 3 – положение; 4 - камера, 5 – Бная коробка, 6 - теплоиз-ый слой, 7 – стальная крышка, 8 – передаточная тележка, 9 – захваты, 10 – пазы, 11- гидродомкраты; 12 – защелки, 13 - защелки.

Для уменьшения теплопотерь через ограждающие конструкции камера снаружи покрыта асбестоЦными плитками. Внизу имеется проем высотой в 1 и ши­риной в 5,1 м для загрузки формовагонеток 3x6 м с из­делиями. Выгрузка их производится через боковой про­ем высотой 1 и шириной 7,5 м. Пар в камеру подается через перфорированное кольцо с отверстиями диаметром 4 мм, расположенное в верхней части камеры. Давление пара на вво,де в камеру регулирует регуля­тор давления «после себя». Регулировка теплового ре­жима производится только изменением подачи пара в нее, вследствие чего изменяется высота границы па­ровой зоны. Внутри камеры смонтированы механизмы транспор­тирования обеспечивающие через каждые 11 мин подъ­ем форм в верхнее положение, передвижение их по го­ризонтали и опускание форм вниз, где они садятся на передаточную тележку и вывозятся из камеры. Сте­ны камеры толщиной 220 мм выполнены из монолитно­го железоБа, снаружи покрыты теплоизоляционным слоем из минеральной ваты и оштукатурены асбозуритом. Перекрытие камер состоит из разъемных металличе­ских крышек, заполненных теплоизоляционным мат-лом. Загрузка и выгрузка форм с изделиями производит­ся через проемы в торцовых сторонах камеры. Механизмы транспортирования состоят из гидроподъемника, гидроснижателя и переда­точной тележки. Гидроподъемник расположен в подъемной части камеры, гидроснижатель - в опускной. Конструкция их, одинакова и состоит из стола, направляющих колонн, гидропривода, плунжерного гидроцилиндра и отсекателя. Передаточная тележка перемещает формы из подъемной части в опускную. Она представляет собой раму в виде портала с четырьмя жесткими консолями для опирания форм. Тележка пере­мещается канатом лебедки, установленной вне камеры. Стены камеры из сборного или монолитного железоБа снаружи покрыты теплоизоляционным слоем из минеральной ваты и оштукатурены асбозуритом. Общая толщина стен около 220 мм. Перекрытие изготовлено из разъемных метал­лических щитов, заполненных теплоизоляционным мат-лом. Изделия размещают в камере в два шта­беля по 6-10 форм-вагонеток в каждом. При большой производительности конвейера и малой высоте здания камеру оборудуют двумя подъемниками и двумя снижателями. Размеры загрузочного проема на 5-10 см превышают габариты форм-вагонеток, высота проема обычно не превышает 1 м. Камера № 1 оборудована четырьмя гидроподъемни­ками, два из них установлены в подъемной части и два - в опускной. Такое решение обусловлено малой высотой здания, не позволяющей разместить 24 формы в две сто­пы. Кол-во форм, одновременно находящихся в ка­мере, определено циклом конвейера в 21-22 мин и вре­менем тепловой обработки 8-9 ч. Камера № 2 оборудована двумя гидроподъемника­ми: один в подъемной части, другой - в спускной. Од­новременно в ней находятся 14 форм с изделиями. Продолжительность тепловой обработки составляет 10 - 12 ч, что соответствует циклу в 45-50 мин/ Tа среды в камерах замеряется термомет­рами сопротивления, показания которых передаются на самопишущий мост. Термометры установлены в 4 точ­ках по высоте камеры в трех ее сечениях (начале, сере­дине и конце). Контроль tы в камере осуществ­ляется 12-точечным электронным мостом. Регулирова­ние границы паровоздушной зоны в камере ведется по термометрам сопротивления, установленным в среднем сечении камеры. Термометры передают команду на кла­пан исполнительного механизма регулятора подачи пара. Изделия по выходе из камеры имеют достаточно низкую tу, что уменьшает возмож­ность появления трещин. Средняя прочность изделий после тепловой обработ­ки составляет 81,5% проектной прочности. По сравнению с существующими камерами непре­рывного действия туннельного типа площадь, занимае­мая вертикальной камерой ускоренного твердения, в 5 раз меньше и расход пара на тепловую обработку 1 м3 изделия в плотном теле в 3-4 раза меньше (120-130 кг). Принцип работы такой камеры заключается в следующем. Перенос форм из подъемной части камеры в спуск­ную осуществляется передаточной тележкой. Рама тележки выполнена в виде портала, на опорных балках которого имеются четыре жестких консоли, служащие опорой лап формы. В движение тележки приводятся ка­натом от лебедки, установленной вне камеры. Подача пара в камеру производится че­рез перфорированное кольцо и автоматически регулируется при помощи клапана с исполнительным механизмом, установленного на паропроводе перед камерой. Для контроля давления пара в паропроводе установлены ма­нометры. Форма, поступая в подъемную часть камеры, посте­пенно перемещается вверх, затем передвигается передаточной тележкой в спускную часть и постепенно пере­мещается вниз. Формы подаются в камеру и выталки­ваются из нее толкателями по рольгангу через открытые проемы в торцах камеры. Механизмы камеры работают автоматически в определенной последовательности. По окончании цикла тепловой обработки форма с издели­ем выходит из камеры и поступает на пост распалубки. Такая достаточно сложная, требую­щая высокой культуры произ-ва, механическая ра­бота камеры явилась тормозом для ее широкого рас­пространения. ТВО в такой камере осу­ществляется просто. Пар через трубопровод подается в перфорированную трубу, расположенную в верхней части по всему периметру камеры. В момент пуска ка­меры в ней находится воздух, пар смешивается с ним, образуя паровоздушную смесь. Новые порции пара, ко­торый непрерывно подается в камеру и легче паровоз­душной смеси, занимают верхнюю часть камеры, вытес­няя паровоздушную смесь к низу. Т.о., в верхней части камеры образуется и все время поддерживается среда чистого пара с tой 100 °С. Ниже в камере есть паровоздушная смесь с меньшей tой. Т.о., изделия, проходя путь по камере, показанный стрелками, сначала нагреваются, потом выдерживаются при 100 °С, а затем, опускаясь вниз, охлаждаются. Режим, создан­ный в камере, экономичен. Расход пара в вертикальных камерах 100-150 кг/м³ изделий, что в 1,5-2 раза мень­ше, чем в ямных камерах. Конструкций вертикальных камер за последнее время создано несколько. Некоторые имеют по одному подъемному и снижающему гидросто­лу, некоторые запроек-ны на подъем и опускание соответственно двух и даже четырех штабелей изделий одновременно. Конструкции новых камер упрощены, что повышает надежность работы их механической части. В камерах вертикального типа используется есте­ственное расслоение пара и воздуха по высоте. В верхней зоне по высоте создается среда чистого насыщенного пара tой 100° С. Ниже на высоте камера заполнена паровоздушной смесью, tа которой у пола 20-30 и по мере подъема изделий повы­шается до 100° С. Подогреваются и охлаждаются изде­лия по принципу противотока: нагретые до 100° С, опус­каясь, охлаждаются, встречая холодную среду, а свеже­отформованные при подъеме встречают все более горячую и влажную среду. Т.О., нижняя часть камеры для движущихся вверх свежеотформован­ных изделий служит зоной подогрева, а для изделий, опускающихся с высоты - зоной охлаждения. В камеры поступает пар давлением 0,18 - 0,2 Мн/м2. Расход пара 100-150 кг/м3 изделий, что в 1.3-2 раза меньше, чем в ямных камерах. Основное достоинствовертикальных камер - их устойчивый тепловой режим, что упрощает эксплуа­тацию, позволяет, точно планировать сроки тепловой обработки и обеспечивает возможность организации поточной технологической линии. Эти камеры особенно экономичны при расширении мощности и организации тепловой обработки на уже существующих заводах, так как они занимают в 2 - 3 раза.меньшую площадь,, чем ямные, и в 10 - 12 раз меньшую, чем туннельные камеры той же пропускной способности.

К недостаткам вертикальных камер можно отнести возможность выхода из строя механизмов, нахо­дящихся в среде чистого насыщенного пара, и низкий коэф-т использования объема камеры.