Рейтинг Energy Star

Источник: Home Depot

Печи, получившие рейтинг Energy Star, были выбраны в рамках программы, разработанной U.S. Министерство энергетики и Агентство по охране окружающей среды США как очень эффективные и эффективные в энергосбережении. Как правило, они потребляют на 20–30% меньше энергии, чем требуется в соответствии с требованиями правительства. Чтобы получить рейтинг Energy Star, у них должна быть годовая эффективность использования топлива более 90%.

Smart Technology

Источник: Home Depot

Если вы хотите убедиться, что ваша печь работает наилучшим образом, тогда вы захотите выбрать печь, укомплектованную интеллектуальной технологией.При покупке умной печи вам нужно будет обратить внимание на различные функции, так как не все они будут одинаковыми. Это означает, что ваша печь может иметь интеллектуальные элементы управления, которые могут напоминать вам, когда пришло время менять фильтр, автоматически настраивать зоны в вашем доме и даже контролировать воздушный поток. Кроме того, эта функция будет следить за температурой внутри и снаружи вашего дома и позволит вам контролировать свою печь, когда вас нет дома, с помощью компьютера, смартфона или планшета. Очевидно, что эти печи будут стоить дороже, но многие люди считают, что дополнительные функции стоят такой повышенной цены.

Купите его в Home Depot здесь: https://www.homedepot.com/p/Kelvinator-95-AFUE-80-000-BTU-2-Stage-Upflow-Horizontal-Residential-Natural-Gas-Furnace- KG7TC080D-35C / 206511956

Герметичное горение

Источник: Home Depot

Это не только защитит ваш дом от риска угарного газа, но и будет намного более энергоэффективным.Герметичные топки для сжигания сохраняют больше тепла, которое они создают, поэтому ваш дом будет эффективно отапливаться.

Купите его в Home Depot здесь: https://www.homedepot.com/p/Winchester-100-000-BTU-96-2-Stage-Variable-Speed-Multi-Positional-Gas-Furnace-W9V100- 421/202771093

Восходящий поток

Источник: Home Depot

Эти печи втягивают холодный воздух в печь через основание или верх. Затем они будут пропускать теплый воздух через верхнюю часть печи и станут отличным выбором, когда воздуховоды будут располагаться над печью.

Нисходящий поток

Источник: Home Depot

За счет забора холодного воздуха сверху и последующего выпуска теплого воздуха из нижней части этих печей они отлично подходят, когда воздуховод находится под печью.

Горизонтально

Источник: Home Depot

Эти печи лежат на боках, нагнетая холодный воздух с одной стороны и выпуская его с другой. Им не нужно много вертикального пространства, и они отлично подходят на чердаках или в подвалах.

Восходящий поток / горизонтальный

Источник: Home Depot

Эти печи можно использовать как левую или правую горизонтальную или восходящую печь.

Нисходящий поток / горизонтальный

Источник: Home Depot

Эти печи можно использовать как горизонтальные (правые или левые) или в нисходящие.

Multiposition

Источник: Home Depot

Этот тип печи может быть установлен в горизонтальном левом, горизонтальном правом, восходящем или нисходящем положениях.

Тонкости конструкции пиролизной печи

Конструктивные соображения могут иметь значение при выводе пиролизной технологии на рынок по сравнению с тем, чтобы закопать ее на кладбище пиролиза.

Проектирование печи пиролизера — сложный процесс. В конструкции есть нечто большее, чем просто изготовление коробки из углеродистой стали, облицовка стен огнеупором, прокладка технологических труб через нее и нагрев труб с помощью горелок. Хотя это может описывать этапы проектирования в расплывчатых деталях, в нем не отражаются сложности, связанные с проектированием пиролизной печи. Знание того, что следует учитывать и оценивать, может быть разницей между успехом и неудачей.

Основные соображения при проектировании системы пиролиза включают состав сырья, теплоту реакции пиролиза и кинетику реакции, теплопередачу, необходимую для достижения кинетики, конструкцию системы, обеспечивающую теплопередачу, а также пилотные испытания и масштабирование.

Состав сырья
Содержание влаги (MC) в сырье и состав определяют конструкцию пиролизера, поскольку они определяют необходимое тепло для пиролизера. MC легко определяется путем измерения потерь при сушке (LOD). Напротив, многие методы, используемые для определения состава сырья, требуют больших затрат времени в лаборатории и дороги, но получение состава имеет важное значение для проектирования.

Как минимум, Merrick & Co. выполняет окончательный и приблизительный анализ образцов сырья.В качестве альтернативы данные по обычному сырью доступны из общедоступных источников, таких как Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии в Голдене, Колорадо. Меррик часто выполняет характеристику сырья, используя данные из таких источников, как NREL, в качестве первого приближения, чтобы быстро запустить проекты. Фактический анализ сырья затем подтверждает использование этих данных в ходе реализации проекта.

Характеристика состава сырья помогает предсказать характер разложения. Различное сырье требует разной температуры и разного количества тепла для разложения.Если вы спроектируете пиролизер для неправильного состава сырья, он не будет работать эффективно. Что еще хуже, это может вообще не сработать.

Теплота реакции пиролиза,
Кинетика реакции
Теплота реакции пиролиза — это количество тепла, необходимое для разложения и испарения летучих веществ в сырье. Важно отметить, что он не учитывает количество тепла, необходимое для повышения температуры сырья до температуры пиролиза, т.е., явное тепло.

Во время пиролиза происходит множество химических реакций. Некоторые из них являются экзотермическими, а другие — эндотермическими, и эти реакции различаются в зависимости от сырья. Из-за этой сложности опубликованные значения теплоты реакции пиролиза для исходного сырья сильно различаются. Проверка опубликованных значений посредством экспериментальных испытаний имеет решающее значение для обеспечения работоспособности пиролизера. Пиролизер никогда не должен разрабатываться исключительно на основе опубликованных значений теплоты реакции пиролиза.

Знание состава сырья и поведения при разложении каждого компонента позволяет моделировать общее поведение при разложении. Процент превращения каждого компонента зависит от температуры. Понимая кинетику реакции, можно определить требуемую температуру на выходе из полукокса и время пребывания. Программное обеспечение для моделирования пиролиза использует параметры реакции, такие как суммированные Miller & Bellan, для расчета выхода продукта в зависимости от температуры.

Проектирование теплопередачи, анализ
После того, как реакция пиролиза станет понятной, следующим шагом будет разработка системы теплопередачи, которая сможет ее реализовать.Термохимическое разложение пиролиза происходит в отсутствие кислорода, что требует косвенного нагрева сырья.

Горелки загораются в топку, выделяя дымовой газ, который действует как теплоноситель. Теплообмен внутри топочного ящика представляет собой сложное сочетание теплопроводности, конвекции и излучения. В некоторых конструкциях используются горелки с лучистыми стенками, которые нагревают огнеупор на стенках печи, которые затем излучают тепло в камеру пиролиза. Другие конструкции конвективно нагревают камеру пиролиза за счет продувки дымовых газов через стенки камеры пиролиза.

Независимо от используемой техники нагрева, модель теплопередачи должна точно учитывать все механизмы теплопередачи в конструкции печи. Моделирование конструкции теплопередачи печи вручную требует сложных и трудоемких ручных расчетов. К счастью, существует программное обеспечение Computational Fluid Dynamics, которое значительно увеличивает мощность и сложность моделирования теплопередачи. Программное обеспечение также обеспечивает визуализацию теплового дизеринга, что помогает идентифицировать горячие и холодные точки.

Без сложного моделирования проектирование системы пиролиза часто является предположением или методом проб и ошибок. Программное обеспечение CFD помогает избавиться от предположений при проектировании.

Независимо от того, как камера пиролиза нагревается снаружи, ее стенки нагревают биомассу за счет теплопроводности снизу и излучения сверху. Кроме того, газы, выделяющиеся во время реакции пиролиза, также нагревают биомассу за счет конвекции. Понимание природы этой теплопередачи и способов ее достижения представляет еще более сложные задачи.Программное обеспечение CFD еще раз помогает облегчить эти проблемы, точно моделируя конструкции, чтобы гарантировать, что они обеспечивают необходимую теплопередачу для осуществления реакций пиролиза.

Рекомендации по проектированию системы
После завершения проектирования процесса и теплопередачи команда разработчиков должна принять несколько важных решений в отношении материалов, опор труб и теплового расширения, систем подачи материала и внутреннего транспорта и, наконец, ремонтопригодности.

Материалы: Выбор материалов — один из наиболее важных аспектов конструкции пиролизера.Они должны быть способны работать при температурах, лежащих в зоне их ползучести, и при этом сохранять пластичность. Кроме того, они должны выдерживать термоциклирование, вызванное частыми остановками и запусками. Возможно, они также должны противостоять науглероживанию, коррозионному растрескиванию под действием хлоридов или сульфидному растрескиванию под напряжением, или даже всем трем. Обычно материалы для компонентов внутри короба печи представляют собой жаропрочные нержавеющие стали, такие как 304 H или 310, или сплавы с высоким содержанием никеля.

Чтобы справиться с жесткими требованиями, помощь опытного металлурга неоценима, особенно потому, что материалы, которые могут выдерживать такие тяжелые условия эксплуатации, как правило, очень дороги.Слепой выбор материалов может обойтись в миллионы и отложить проект на месяцы, если не на годы.

Опоры для труб и термическое расширение: Еще одним важным фактором при проектировании являются опоры для труб. Опоры для труб, допускающие тепловое расширение и сжатие, имеют решающее значение для предотвращения отказов трубопроводов. Опоры требуют экспертного проектирования, так как части могут находиться внутри и за пределами топочного бокса. Из-за сильного нагрева опоры внутри ящика обычно изготавливаются из нержавеющей стали 304 H или 310.Проблема еще больше усложняется тем фактом, что трубы испытывают тепловое расширение во всех направлениях. Эту проблему часто решает фиксация одного конца труб, позволяющая другому перемещаться во время термоциклирования. Обычно требуются ролики или скользящие пластины, а также опоры постоянного усилия. Учет этих статей в смете очень важен, так как они тоже довольно дороги.

Если часть горизонтальных технологических труб выступает за пределы корпуса печи, а пиролизер имеет несколько участков, в корпусе печи потребуются выдвижные панели, чтобы учесть их тепловое расширение. Эти панели должны герметизировать печь, позволяя трубам двигаться в продольном и вертикальном направлениях. Это также относится к вертикальным технологическим трубам, которые выступают за пределы корпуса печи. Для них требуются скользящие пластины, которые позволяют им расти в вертикальном направлении и перемещаться в продольном направлении.

Системы подачи материала и внутренней транспортировки: Важным аспектом конструкции, которому часто не уделяется должного внимания, является система подачи биомассы.Обычно это конвейеры, ковшовые элеваторы, бункеры и стопорные бункеры. По нашему опыту, многие конструкции пиролизеров не уделяют достаточно внимания или опыта системам обращения с сырьем, несмотря на то, что они часто являются основными причинами отказов системы пиролиза.

Решение очистить процесс от кислорода вместо простого ограничения поступления воздуха — еще одно важное соображение в процессе принятия решения. Для ограничения количества воздуха (кислорода), поступающего в систему, доступны различные типы клапанов.К ним относятся клапаны, такие как ножевые затворы или поворотные, и каждый тип имеет как свои преимущества, так и недостатки.

Если выходом является продувка кислородом, система, вероятно, требует вакуумирования. Однако использование вакуума сильно ограничивает возможности клапана. Тщательная консультация с поставщиками клапанов является обязательной для взвешивания компромиссов. Учет стоимости важен, потому что цены на клапаны сильно различаются в зависимости от типа.

Основным конструктивным решением пиролизера будет способ перемещения биомассы внутри печи.Использование здесь слова «базовый» вводит в заблуждение, потому что при использовании скребкового конвейера, шнекового шнека или какого-либо другого метода впереди еще много проблем. Компонент должен выдерживать высокие температуры и очень грязные условия, что затрудняет использование подшипников. Кроме того, очень важен учет теплового роста. И самое главное, движущееся устройство должно позволять нагрев биомассы.

Ремонтопригодность: Практически все конструкции пиролизеров требуют внешних платформ для обслуживания.Хотя их нетрудно сконструировать по сравнению с самим пиролизером, они все же могут легко стоить 300000 долларов, если пиролизер имеет несколько уровней. Платформы необходимы для обслуживания приводных агрегатов, горелок, опор труб и другого необходимого оборудования. Ежедневный запуск завода практически невозможен без условий для обслуживания оборудования.

Обработка газа: При обращении с паром, выходящим из камеры пиролиза, необходимо тщательно продумать конструкцию.Эти горячие пары, вероятно, содержат тяжелые углеводороды, которые легко конденсируются и образуют тяжелые масла и смолы при контакте с любыми более холодными поверхностями (например, выпускными трубопроводами, клапанами, фильтрационным оборудованием). Что еще хуже, пары также переносят частицы сажи, которые увеличивают риск закупоривания и закупоривания. Обращение с тяжелой нефтью, смолой и твердыми частицами полукокса — это основная точка отказа в системах пиролиза и газификации. Задача состоит в том, чтобы удалить твердые частицы сажи до того, как они попадут ниже по потоку, и предотвратить конденсацию тяжелых нефтей и смол.

Большинство конструкций пиролизных систем удаляют твердые частицы из паров пиролиза на выходе из камеры пиролиза. Они используют гравитационное осаждение, центробежное разделение (например, циклонный сепаратор) или фильтрацию, или их комбинацию. Удаление твердых частиц сохраняет качество продукта, помогает предотвратить закупорку на выходе и может снизить затраты на очистку сточных вод в некоторых конструкциях. Однако предотвращение конденсации становится критически важным для предотвращения засорения фильтра тяжелыми маслами и смолами. Фактически, трубопровод часто имеет электрический обогрев на всем пути от выхода пиролизера, через циклон и до охлаждающего оборудования.

Свечные или рукавные фильтры сложно реализовать успешно. Керамические сетки могут выдерживать технологические температуры, но эти типы фильтров требуют дополнительных конструктивных особенностей, чтобы продлить срок их службы. Для большинства конструкций требуется обратная пульсация фильтрующего материала для удаления угольной корки. Кроме того, важно поддерживать повышенную температуру и предотвращать конденсацию. Обычные методы — это нагнетание горячих дымовых газов и минимальное сжигание фильтров.

В целом, отказ от изгибов и фитингов в нагнетательном трубопроводе и размещение фильтрующего оборудования непосредственно на выходе (ах) камеры пиролиза снижает возможность конденсации и уноса твердых частиц.Кроме того, исследование конструкций, в которых горячие дымовые газы, выходящие из печи пиролизера, используются для нагрева нагнетательного трубопровода и фильтрующего оборудования, может быть экономичным способом предотвращения конденсации.

Пилотные испытания, масштабирование
Сохранение критических проектных характеристик во время масштабирования оборудования позволяет точно прогнозировать параметры процесса на основе данных, собранных во время пилотных испытаний. Понимание характеристик теплопередачи от опытного до полномасштабного пиролизера имеет важное значение.Существуют услуги по моделированию ожидаемой теплопередачи, которая служит основой для проектирования оборудования пилотной установки. Во время пилотного проекта сбор данных должен подтвердить расчетные данные о теплопередаче для использования при проектировании оборудования промышленного масштаба.

Понимание и оценка изменений отношения площади поверхности к объему от опытной камеры пиролиза к коммерческой имеет решающее значение для успешной работы. Пилотные установки меньшего размера обычно больше полагаются на теплопроводность, в то время как более крупные промышленные установки используют больше излучения и конвекции для передачи тепла биомассе.Неспособность понять и количественно оценить эти параметры увеличения масштаба приводит к недостаточному нагреву в промышленных масштабах.

Еще одна область, вызывающая беспокойство при расширении масштабов, — это транспортировка материалов. Часто во время пилотирования не обращают внимания на погрузочно-разгрузочное оборудование, но в коммерческих масштабах это может создать непредвиденные проблемы. Например, вывоз биомассы лопатой на вход пиролизера на пилотной установке может скрыть необходимость в поворотном клапане или питателе с живым дном, который равномерно подает биомассу и снижает попадание воздуха в промышленном масштабе.Как обсуждалось ранее, игнорирование погрузочно-разгрузочных работ может привести к огромным задержкам и дорогостоящим перерасходам.

Учитывая все вышесказанное, проектирование пиролизных печей включает множество этапов. Время, затраченное на планирование и правильное выполнение этих шагов, напрямую определяет уровень успеха, которого достигнет ваша технология. Типичный полный комплект производственных чертежей включает от 250 до 300 листов и может занять от 4 месяцев до 1 года, чтобы спроектировать печь и начать производство.Неспособность распознать это на начальном этапе может привести к проблемам с бюджетами и инвесторами в дальнейшем.

————————————— Боковая панель ——— ————————————————— ——-

Что можно и чего нельзя делать при проектировании пиролизера

Что нужно делать:
• Определите состав вашего сырья. Если вы проектируете не тот материал, ваш пиролизер может работать некорректно.
• Определите, подходит ли очистка процесса от кислорода или просто ограничение проникновения воздуха для вашей конструкции, и выберите клапаны соответственно.Имейте в виду, что может потребоваться вакуумный насос.
• Смоделируйте теплопередачу до самого исходного материала. Даже если тепло поступает в камеру пиролиза, оно может не попасть в биомассу и достичь необходимого преобразования.
• Определите время пребывания исходного материала в печи. Это позволяет избежать недоварки или переваривания биомассы.
• Выберите горелки перед подачей заявки на разрешение на выбросы. Решение этой проблемы после реализации горелок с достаточно низким уровнем выбросов, которые не существуют, вызывает ненужные головные боли и задержки.
• Выполните анализ напряжений в трубе, чтобы учесть термическое расширение и спроектировать опоры для труб. Предположение приводит к сбоям в использовании дорогих материалов и оборудования, а также к длительным задержкам.
• Учет газоочистки. Бэкэнд процесса вызывает большинство сбоев из-за затыкания.
• Наконец, правильное проектирование и тестирование погрузочно-разгрузочного оборудования имеет важное значение для непрерывной работы завода. Нет ничего хуже, чем простаивающая установка из-за сбоев при перемещении сырья.

Не делайте:
• Переходите прямо с рабочего стола к производству.Настольные системы в значительной степени зависят от теплопроводности, в то время как в производственных единицах преобладают излучение и конвекция. Разрабатывайте модели и следите за процессом проектирования для успешного масштабирования.
• Недооценивайте систему кормления. Перемещение биомассы является сложной задачей, и не имеет значения, насколько хороша ваша печь, если в нее не поступает сырье.

————————————— Боковая панель ——— ————————————————— ——-

Авторы: Брэдли Уэйтс,
Памела Баззетта и Кристал Бличер
Merrick & Co.
www.merrick.com
303-751-0741

Конструкция печи: множество проблем, которые можно решить

Сегодня многие процессы включают различные типы топочных печей с излучающими и конвекционными змеевиками, в которых находится процесс. Как и в случае с большинством механического оборудования, процесс обжига более горячий и длится дольше. Дизайнеры ищут материалы и конструкции, которые могут оправдать ожидания производства. С расширением ограничений надежность также становится проблемой. Из-за экзотических материалов, используемых в некоторых печах, катастрофический отказ обычно может привести к длительному простою из-за доступности материала.

Из-за этих экстремальных условий опорная конструкция змеевиков печи также работает на пределе возможностей. Часто скорость потока выше, а режим двухфазного потока приводит к потенциальным проблемам с вибрацией змеевиков. Часто возникает ситуация, когда требуются тяжелые опоры для предотвращения вибрации, но возникают проблемы с тепловым расширением. Чтобы усложнить проблемы для проектировщика, печные трубы обычно работают на кривой разрушения под напряжением в диапазоне ползучести материала.

Внутри процесса содержатся переходные условия процесса во время переключения подачи, которые иногда игнорируются. В течение этого переходного периода напряжение меняется со временем. Это событие с контролируемым напряжением и может быть ослаблено. По мере того, как возникают пиковые скорости напряжения / деформации, ползучесть ускоряется до тех пор, пока не произойдет саморелаксация и возникнут отклики системы, контролируемые нагрузкой. Эти переходные процессы могут значительно сократить срок службы затронутых компонентов.

Можно резюмировать несколько основных вопросов проектирования печи следующим образом:

1.Соответствие технологическим требованиям

2. Материал трубы печи

3. Возможная вибрация

4. Малоцикловая термическая усталость

5. Разрушение трубок под напряжением

6. Предел ползучести труб

7. Разрушение под напряжением и ползучесть опор

8. Переходные процессы в процессе

9. Динамика жидкости в печи

10. Конструкция горелки

11. Органы управления печью

Каждый раз, когда владельцы желают модернизировать свою печь, рекомендуется просмотреть одиннадцать пунктов выше вместе с вашим специалист по печи или консультант.

Во многих конструкциях печей типичный механический анализ ограничивается упругим откликом системы. Это связано со сложностью проведения пластического анализа на ползучесть. Хотя анализ упругости хорош для расчета первого прохода, он не дает адекватного определения перераспределения нагрузки, которое произойдет при ползучести.

С помощью современных конечно-элементных инструментов можно точно оценить печь, учитывая пластическую реакцию с ползучестью. Кроме того, был сделан большой прогресс в области изготовления трубок.Теперь можно точно оценить механический отклик, чтобы гарантировать надежную работу печи. Эти же инструменты также используются для изучения использования возможных современных материалов в печи. Подпрограммы ползучести и упругой пластики включены в модели конечных элементов для оценки реакции. Всегда полезно разработать численные испытания на растяжение для сравнения с фактическими данными испытаний. Это также должно быть сделано в диапазоне ползучести. Важно проверить модель, прежде чем переходить к реальной модели печи.Другой аспект — определение фактического веса всех компонентов и оборудования. Как правило, печная арматура тяжелая и в некоторых случаях специально выкована для данной конфигурации. Важно учитывать эффекты затенения в лучистой части печи. Эти эффекты могут привести к изгибу трубы и заклиниванию опорных механизмов от запуска до отключения.

Инструмент вычислительной гидродинамики также используется для оценки распределения температуры и потока в печи.Дизайнеры могут моделировать численно и прогнозировать реакцию печи. Эти модели включают размещение горелки с учетом локальных условий теплопередачи. Общие характеристики теплопередачи могут быть улучшены для оптимизации конструкции и повышения производительности.

При правильном подходе и инструментах опытный проектировщик печи может разработать механически надежную печь с высокоэффективной топкой. Все проектные работы должны выполняться под руководством инженера, компетентного в проектировании печи.

Для получения дополнительной информации посетите сайт www. knighthawk.com или позвоните по телефону (281) 282-9200.

различных типов печей — блог Design Air Inc.

Выбор подходящей печи может быть сложной задачей. На рынке представлено множество брендов и стилей; каждый из них отличается множеством способов. Команда Design Air готова помочь разобраться в информации и найти лучшую печь для вас и вашей семьи. Одним из важных факторов, которые мы учитываем, является тип печи, который вас интересует: одноступенчатая, двухступенчатая или модулируемая печь с регулируемой скоростью.

Одноступенчатая печь
Как следует из названия, одноступенчатая печь имеет только одну стадию работы. Она производит только максимальное количество тепла, на которое рассчитана печь, без каких-либо изменений климатических условий внутри или снаружи дома. По сути, печь включается или выключается. Поскольку печь работает только на максимальном нагреве, стоимость эксплуатации выше, и она обеспечивает меньший комфорт, чем другие доступные варианты. Несмотря на эти недостатки, одноступенчатая печь пользуется популярностью, поскольку ее установка обычно обходится дешевле.

Двухступенчатая печь
Двухступенчатая печь имеет два уровня работы: низкий и высокий нагрев. При слабом нагреве печь работает на 65-70% мощности, в то время как при сильном нагреве требуется 100% мощности. Благодаря своей способности балансировать между этими двумя уровнями, эта печь работает эффективно, используя настройку низкой температуры большую часть времени и работая более длительными и частыми циклами. Это создает равномерно распределенный уровень комфорта, так как печь допускает снижение комнатной температуры только на 2-3 градуса перед повторным обжигом.Двухступенчатая печь также тише, чем одноступенчатая, так как работает в основном при небольшом нагреве. В целом, двухступенчатые печи — отличный вариант для тех, кто ищет компромисс в функциональности, экономии энергии и стоимости установки.

Модулирующая печь с регулируемой скоростью
Модулирующая печь с регулируемой скоростью вращения имеет лучшие показатели энергоэффективности и домашнего комфорта. Эта печь использует двухступенчатую установку и повышает эффективность за счет добавления нагнетателя с регулируемой скоростью.Воздуходувка с регулируемой скоростью может автоматически регулировать свою скорость в диапазоне от 40% до 100% мощности. Это позволяет лучше контролировать воздушный поток и лучше использовать энергию, поскольку печь может полностью регулировать свою работу в соответствии с условиями дома. Дополнительные преимущества включают повышенный контроль влажности, более тихую работу и лучшую фильтрацию воздуха, поскольку вентилятор работает с меньшей скоростью в течение более длительных периодов времени. Хотя установка печей с регулируемой скоростью обходится дороже, экономия энергии с течением времени намного превышает экономию одно- или двухскоростной печи.

Чтобы решить, какая печь лучше всего подходит для вашего дома, бюджета и стиля жизни, позвоните по телефону (406) 251-7997 или запишитесь на прием онлайн сегодня, чтобы получить бесплатную оценку жилья со специалистом Design Air Home Comfort.

Конструкция вертикальной шахтной печи

Конструкция и принцип работы вертикальной шахтной печи уходят корнями в глубокую древность. Существуют веские доказательства того, что железо было восстановлено из оксидов для удовлетворения потребностей человечества задолго до появления зарегистрированной цивилизации, фактически до 3500 г. до н. Э.C. По крайней мере, 5500 лет человек сопоставляет умы с природой, чтобы найти лучшие методы извлечения этого наиболее распространенного, но необходимого металла из ее рук.

Фундаментальная простота и экономичность шахтных печей продолжала стимулировать и продвигать их научные разработки в плавильной промышленности вплоть до сегодняшних огромных доменных печей. Такая печь с диаметром пода 30 футов способна производить 4000 тонн ТМ в сутки. Эта мотивация стимулировалась до такой степени, что в течение нашей жизни мы, вероятно, увидим больше революционных изменений в конструкции и эксплуатации такой шахтной печи, чем было сделано за все предыдущие 5500 лет прогрессивной эволюции.

Как уже указывалось, печь в основном представляет собой газо-твердотельный теплообменник. Газовая среда служит для передачи тепла от твердого материала, уже обработанного, к новым твердым веществам, предварительно нагретым до температуры реакции. Температура твердых тел достигает максимума, когда теплоемкость газовой среды и твердых тел равны. Поскольку этот тип печи используется в основном для непрерывных процессов, возникает необходимость добавить элемент времени. Таким образом, максимальная температура твердых веществ будет поддерживаться в зоне реакции, когда теплоемкость в единицу времени (массовая скорость в фунтах в минуту, умноженная на удельную теплоемкость в B.t.u, на фунт) газовой среды, равна теплоемкости в единицу времени (фунты в минуту, умноженные на удельную теплоемкость) твердых веществ.

Основная печь, из которой выводятся все конструкции шахтных печей, представляет собой «одинарную шахту печи», показанную на Рисунке 5. В этой печи загруженная руда или шихта вводится вверху и течет вниз под действием силы тяжести, противодействуя потоку газообразного теплоносителя. средний (далее «ветер»).

Верхняя часть печи используется для непрерывного подогрева нисходящей шихты за счет восходящего потока ветра.Максимальная температура технологической реакции возникает на промежуточном уровне в шахте.

Следующей базовой печью с точки зрения относительной сложности является «двухкамерная печь», показанная на рисунке 6. Чтобы получить более точный и более чувствительный контроль над основной переменной процесса, а именно температурой зоны реакции, «подпитка» Потребность в топливе обеспечивается прямым сжиганием твердого, жидкого или газообразного топлива во внешней камере сгорания.

И верхняя, и нижняя печи поддерживают соотношение теплоемкости приблизительно один к одному. Эта модификация приводит к тому, что топливная эффективность приближается к эффективности простой шахты, а гибкость управления приближается к таковой у двухкамерной печи, но создает две новые проблемы, не встречающиеся ни в одном из других основных типов. Первая из этих проблем заключается в том, что мелкая пыль уносится предварительно нагретым воздухом при прохождении через нижнюю печь. Когда эта увлеченная пыль проходит через фронт пламени, она становится мягкой и липкой.

Четвертый тип вертикальной шахтной печи, который следует описать, — это так называемая «двухкамерная печь со вспомогательным рекуператором», показанная на Рисунке 8.Здесь печь разделена на два отдельных отсека, расположенных одно над другим, для выполнения функций нагрева и охлаждения соответственно. Охлаждение гранул в нижнем отделении является полностью отдельной операцией от процесса затвердевания и может контролироваться для получения любой желаемой температуры выпуска гранул без влияния на затвердевание в верхнем отсеке.

Пятая фундаментальная концепция дизайна также предусматривает использование внешнего пылеуловителя и рекуператора для преодоления недостатков, присущих конструкции с тремя плитами, при небольшом снижении эффективности, но при восстановлении полного контроля над температурой и распределением ветрового потока.На рисунке 9 схематически изображен принцип самовосстановления двух печей.

Основы работы с печью для начинающих

Большинство домовладельцев могут договориться по крайней мере о двух вещах о печах: 1) они обычно находятся в подвале, за жуткой дверью, которую вы никогда не открываете, и 2) иногда они издают странные звуки, и самое простое решение — списать это на дом с привидениями. .

Однако печи — это гораздо больше, чем просто толстый кусок стали.Они используют пар, горячую воду, воздух, электричество или природный газ, чтобы обеспечить территорию качественным теплом. Существуют также различные типы печей, в том числе промышленные печи и металлургические печи, но мы будем придерживаться домашних печей, с которыми большинство людей знакомо.

Чтобы помочь вам освежить в памяти типы печей, категории функций и детали печи, вот разбивка Warner Service для начинающих:

Типы бытовых печей (по проекту):

• Одноступенчатая: Эта печь либо включена, либо выключена.Других этапов работы нет, потому что он всегда работает с максимальной скоростью, выкачивая самый горячий воздух и используя максимальную скорость.
• Двухступенчатая: Эта печь имеет две стадии работы: полную и пониженную. Это перемещает воздух с меньшей скоростью.
• Модуляция: Эта печь непрерывно регулирует температуру и скорость воздуха в зависимости от требуемого тепла и наружной температуры.

Категории бытовых печей (по эффективности и функциональности):

• Естественная тяга: этот метод позволяет теплому воздуху подниматься по трубам, сделанным из дерева или металла.Трубы направляют теплый воздух в вентиляционные отверстия в полу или стенах по всему дому. Печи с естественной тягой могут работать практически на любом типе топлива, в них мало элементов управления и нет нагнетателя.
• Принудительный воздух: этот метод перемещает теплый воздух с помощью воздуходувок. Позднее эта печь была спроектирована для размещения систем кондиционирования воздуха, но в целом печи с принудительной подачей воздуха имеют низкую энергоэффективность.
• Принудительная тяга: в этом методе используются нагнетатели воздуха для горения, которые пропускают воздух через теплообменник, что повышает энергоэффективность.Также в нем можно разместить системы кондиционирования воздуха.
• Конденсация: в этом методе используются трубы из ПВХ и высокоэффективный теплообменник, которые забирают холодный воздух, пропускают его через воздушный фильтр с помощью циркуляционного вентилятора и перераспределяют теплый воздух по всему дому.

Основная анатомия печи в помещении:

• Воздушный фильтр: Используется для фильтрации поступающего воздуха, улавливания мусора, пыли, волос и других болезнетворных микроорганизмов, переносимых по воздуху
• Возврат холодного воздуха: место, где циркулирующий воздух из вашего дома возвращается в печь для повторного нагрева, а затем выходит обратно в ваш дом
• Воздуходувка отсека: обеспечивает циркуляцию воздуха по всему дому
• Электродвигатель нагнетателя: используется для питания нагнетателя / вентилятора
• Дымоход: Пластиковое или металлическое вентиляционное отверстие, через которое выводятся потенциально опасные побочные продукты вашей печи, в том числе молекулы окиси углерода, за пределы вашего дома
• Газовая горелка: источник тепла печи
• Газовый клапан: позволяет пламени горелки быть на высоком и низком уровне, перекрывает поток газа в печь, если контрольная лампа гаснет.
• Теплообменник: повторно нагревает фильтрованный воздух
• Вентилятор с рекуперацией тепла (опция): передает влажность между внутренними и наружными воздушными потоками для поддержания баланса, восстанавливает около 85 процентов потерь тепла
• Пилотная лампа: небольшое газовое пламя, которое используется для зажигания большой горелки, которая нагревает циркулирующий воздух через печь

Заявление об ограничении ответственности : Из-за высокой эффективности конденсационных печей они могут поставляться с дополнительными деталями, которые не были упомянуты выше.Щелкните здесь, чтобы получить подробную анатомию конденсационной печи.

Печи по-прежнему являются громоздкими и громкими приборами, которые живут в вашем подвале за закрытыми дверями, но, надеюсь, вы немного больше понимаете, как они работают, какие типы предлагаются и что находится внутри. Если вам нужна дополнительная информация или вы хотите запланировать профилактический осмотр какой-либо бытовой техники, свяжитесь с Warner Service сегодня.

Энергосбережение в новых конструкциях печей

Операции по плавке чугуна сталкиваются с той же проблемой, что и электрические печи и вагранки — окислением расплавленного металла.Окисление вызывается контактом расплавленного железа с атмосферой. В прошлом году на этих страницах мы подробно рассмотрели факторы, способствующие окислению при плавлении EF, и технологии противодействия этому. Купольная плавка сталкивается с более серьезной проблемой: во время цикла плавления образуется гораздо больший объем оксида железа.

При вагранке дутьевой воздух контактирует с опускающимися каплями расплавленного металла, мгновенно образуя покрытия из оксида железа на поверхности капель. Воздействие атмосферного контакта на расплавленный металл значительно выше при вагранке; Этого нельзя избежать, что увеличивает величину потерь от окисления в вагранке по сравнению с плавкой ЭФ.

На протяжении многих лет его сторонники рекламировали плавление EF для лучшего контроля химического состава железа. Эта претензия объясняется меньшими потерями от окисления при плавлении EF.

Купольная плавка была предпочтительна для увеличения объемов производства, но качество металла временами ухудшалось. Проблема качества металла связана с оксидом железа, который образуется во время плавления, но процесс, с помощью которого это происходит, неизвестен большинству вагранок.

Цикл плавления вагранки необходимо изучить, чтобы точно определить, как возникают потери на окисление и как их можно преодолеть.

Дутьевой воздух поступает в купол через фурмы, выходящие в зону плавления. Насыщенный кислородом воздух контактирует с раскаленным коксом, вызывая возгорание и выделяя тепло. При этом насыщенный кислородом воздух контактирует с опускающимися каплями расплавленного металла. Нельзя избежать образования оксида железа на поверхности капель. Если дутьевой воздух содержит молекулы кислорода, необходимые для горения, всегда образуется оксид железа.

Обдувочный воздух, насыщенный кислородом, доступен только в ограниченной зоне на мелководье на уровне фурмы.В остальной части купола отсутствуют молекулы кислорода, способные образовывать оксид железа. В этой области, называемой каналом фурмового канала, температура достигает 5 000 9 0003 ° 9 0006 F, что вызывает частичное испарение всего присутствующего. Расплавленное железо, оксид железа и коксовая зола SiO ₂ испаряются, поднимаются по вагранке в виде газа и снова конденсируются в жидкость над зоной плавления. Этот процесс, идентичный тому, что происходит в доменных печах, распределяет жидкий оксид железа по верхней вагранке. Все ингредиенты вагранки покрыты оксидом железа.Таким образом, при нормальной работе все вагранки загрязняются оксидом железа.

В доменных печах сжигание кокса регулируют, чтобы способствовать образованию больших количеств оксида углерода, который химически восстанавливает оксид железа. Оксид железа — основной ингредиент для плавки в доменных печах.

В куполах оксид железа не должен быть частью металлической шихты, а присутствует только в качестве загрязнителя. Необходимо учитывать тот факт, что оксид железа распределяется по всему верхнему куполу во время нормальной плавки.

Оксид железа был определен как основная причина проблем плавления EF. Это справедливо и для вагранки. Образование оксида железа невозможно остановить при плавлении вагранки, что означает, что необходимо разработать какой-то метод для нейтрализации его присутствия.

Производство оксида железа в каналах канала фурмы и, в конечном итоге, загрязнение всей вагранки невозможно остановить. Но с загрязнением оксидом железа в верхней вагранке можно бороться, регулируя расход кокса. При содержании кокса, превышающем 12%, образуется достаточно оксида углерода для химического восстановления осажденного из паровой фазы оксида железа в верхней зоне плавления.При содержании кокса менее 12% остается некоторое количество оксида железа, что приводит к окислению кремния на начальных стадиях плавления железа, происходящих в верхней зоне плавления.

Ключ к успеху . Чтобы добиться успеха, операторы вагранки должны понимать, что оксид железа всегда образуется во время нормальных циклов плавки и всегда происходит загрязнение оксидом железа верхней зоны плавления. Потери кремния при окислении могут превышать пятьдесят процентов в худшем случае.

Помимо потерь кремния в верхней зоне плавления, значительное окисление углерода происходит в зоне канала канала фурмы, высокотемпературной зоне вагранки.Эти потери углерода могут превышать один процент углерода, присутствующего в расплавленном чугуне, что очень важно с учетом общих уровней углерода около 3,50% C. Более одной трети углерода, содержащегося в расплавленном чугуне, может быть потеряно в результате окисления.

Важная рабочая точка . Потери углерода на уровне канала качения фурмы не учитывались в большинстве вагранок. Химический состав расплавленного железа при отводе отражает химический состав металла до того, как загрязнение оксидом железа распространится по куполу.Уровни углерода и кремния, присутствующие в этой точке, представляют собой почти истинный химический состав без потерь на окисление. Потери от окисления быстро растут по мере продолжения плавления, при этом потери достигают установившегося состояния через 1,0-1,5 часа после начала плавления.

Сравните химию разветвления с химией хода вагранки через один час. Убедитесь сами в уровне потерь от окисления, которые обходятся вашим литейным производственным чистым убыткам, намного превышающим все, что вы предполагали ранее.Доля кокса может достигать 6-7% при раскислении в процессе плавки вагранки. Нормальный уровень кокса вагранки составляет 10% -14%.

Впрыск DeOX в фурму мгновенно уменьшает оксид железа, образующийся в каналах фурмы. DeOX не может остановить образование оксида железа, но он мгновенно уменьшает объем оксида после его образования. Оксид железа восстанавливается до инертных побочных продуктов, которые больше не поставляют атомы кислорода в расплавленное железо. Это единственный материал, который позволяет это сделать. Купола необходимо раскислить, и обработка металла DeOX — единственный метод для этого.

Важная новая технология. Потери углерода в результате окисления, всегда происходящие в каналах купола фурмы, останавливаются за счет раскисления, как и испарение оксида железа и его распространение по куполу.

Купольная плавка дает прямые химические результаты при нейтрализации оксида железа. Оксид железа, безусловно, оказывает наибольшее пагубное влияние на работу вагранки, и в прошлом его присутствие не контролировалось из-за невозможности противодействовать ему. Обработка металла DeOX устраняет это ограничение, и теперь вагранка может не содержать загрязнений оксидом железа.

Расход кокса вагранки. Сегодня нормы кокса увеличиваются для увеличения содержания углерода в выплавленном чугуне. Как правило, увеличение количества углерода минимально по сравнению с потерями углерода, происходящими в дорожках качения фурмы.

Потери углерода в дорожках качения превышают один процент, и обычно требуется увеличение количества кокса для повышения уровня углерода на 0,10–0,15% C. Потери углерода в результате окисления, происходящие в дорожках качения, в конечном итоге становятся огромным источником повышения уровня углерода.

Купола эффективно плавят железо при 6% -7.Уровень кокса составляет 5%, что продолжается и сейчас на предприятиях по литью металлов в США. Но как только применяется ограничение плавки, требующее увеличения уровня углерода из кокса, нормы кокса повышаются. Устранение потерь от окисления углерода способствует снижению содержания кокса на 6-7%.

Контроль окисления. Тепло выделяется в вагранке за счет сгорания кокса, который представляет собой процесс окисления. Успешная эксплуатация вагранки позволяет беспрепятственно продолжать горение кокса, но подводит черту к окислению железа.Необходимо противодействовать образованию оксида железа; это не остановить.