Fronoiu George -Alexandru [604030]

Fronoiu George -Alexandru
Proiect de diploma
1
2. Cuptoare Industriale

Scopul unui cuptor industrial este de a aduce la o temperatura in timpul procesarii,
mai ridicata fata de temperatura ambientala, precum si cresterea eficientei unui sistem
inchis. Cuptoarele industriale tratează de obicei temperaturi mai mari de 400 grade Celsius.
Un cuptor industrial este un echipament utilizat pentru a furniza căldură pentru un
proces sau poate servi drept reactor care furnizează elemente de încălzire ale reacției.
Proiectarea cuptorului variază în funcți e de funcția sa, de sarcina de încălzire, de
tipul de combustibil și de metoda de introducere a aerului de combustie.
Căldura este generată de un cuptor industrial prin amestecarea combustibilului cu
aer sau oxigen sau din energie electrică. Căldura rezidu ală va ieși din cuptor ca gaz de
ardere.
Cuptoarele Pentru Procese industriale sunt denumite, de asemenea, Centrale
Termice Cu Ardere sau Centrale Termice Cu Ardere Directă. Acestea sunt proiectate în
conformitate cu coduri și standarde internaționale, dintre care cel mai frecvent sunt ISO
13705 (industria petrolului și a gazelor naturale – centrale termice Cu Arzător pentru
servicii generale de rafinare) si Standardul 560 (în călzire Cu Arzător pentru servicii
generale De Rafinare) al American Petroleum Institute (API).
2.1. Caracteristici constructive ale cuptoarelor industriale
Combustibilul curge în arzător și este ars cu aer furnizat de o suflantă de aer. Poate
exista mai m ult de un arzător într -un anumit cuptor care poate fi amplasat în celule care
încălzesc un anumit set de tuburi. De asemenea, arzătoarele pot fi montate pe podea,
montate pe perete sau montate pe acoperiș, în funcție de design. Flacarile incalzesc tuburile,
care, la randul lor, incalzesc fluidul in prima parte a cuptorului, cunoscut sub numele de
sectiunea radianta sau de caseta de foc. În această cameră în care are loc combustia, căldura
este transferată în principal prin radiație în tuburi din jur ul focului din cameră.
Lichidul care trebuie încălzit trece prin tuburi și este astfel încălzit la temperatura
dorită. Gazele rezultate din ardere sunt cunoscute sub denumirea de gaze de ardere. După
ieșirea din camera de ardere, majoritatea proiectelor cu ptorului includ o secțiune de
convecție în care se recuperează mai multă căldură înainte de a fi evacuate în atmosferă
prin coșul de gaze de ardere. (Htf = Lichid De Transfer Termic. Industriile își utilizează de
asemenea furnalele pentru a încălzi un lich id secundar cu aditivi speciali, cum ar fi
anticorozina și eficiența ridicată a transferului de căldură. Acest lichid încălzit este apoi

Fronoiu George -Alexandru
Proiect de diploma
2
circulat în jurul întregii instalații către schimbători de căldură care urmează să fie utilizați în
locul încălzirii di recte a liniei de produs, deoarece produsul sau materialul poate fi volatil
sau susceptibil de a se crăpe la temperatura cuptorului.)

2.1.1. Zona radianta
Secțiunea radiantă este locul în care tuburile primesc aproape toată căldura de la
flacără. Într -un cuptor vertical, cilindric, tuburile sunt verticale. Tuburile pot fi verticale sau
orizontale, plasate de -a lungul peretelui refractar, în mijloc etc. Sau dispuse în celule.
Prezoanele sunt utilizate pentru a menține izolația împreună ș i pe peretele cuptorului.
Acestea sunt plasate la aproximativ 1 ft (300 mm) distanță în această imagine a interiorului
unui cuptor.
2.1.2. Zona de convectie
Secțiunea de convecție este situată deasupra secțiunii radiante unde este mai rece
pentru a recupera căldura suplimentară. Transferul de căldură are loc prin convecție aici, iar
tuburile sunt curbate pentru a crește transferul de căldură. Primele trei rânduri de tuburi din
partea inferioară a convectiei și din partea superioară a secțiunii radian te reprezintă o zonă
de tuburi neprotejate (fără aripioare) și sunt cunoscute sub numele de secțiunea de protecție
("tuburi de șoc"), așa denumite, deoarece sunt încă expuse la o cantitate mare de radiații din
Figura 2.1.1

Fronoiu George -Alexandru
Proiect de diploma
3
caseta de foc. Zona secțiunii radiante chiar î nainte ca gazele de ardere să intre în secțiunea
de protecție și în secțiunea de convecție denumită zona de margine.
Tubulatura încrucișată este localizată în mod normal în exterior, astfel încât
temperatura să poată fi monitorizată și să se poată calcula eficiența secțiunii de
convecție. Geamul de vizitare din partea de sus permite personalului să vadă forma și
configurația flăcării de sus și să inspecteze vizual dacă are loc o flacără cu impact. Flacăra
se înghite când flacăra atinge tuburile și provoacă mici pete izolate de temperatură foarte
ridicată.
2.1.3. Bobina radianta
Aceasta este o serie de tuburi orizontale/verticale de tip ac de păr conectate la capete
(cu curburi de 180°) sau elicoidale în construcție. Bobina radiantă absoarbe căldura prin
radiație. Acestea pot fi de o singură cursă sau de mai multe curse, în funcție de scăderea
presiunii din partea procesului permisă. Bobinele și curburile radiante sunt situate în cutia
radiantă. Materialele cu bobine radiante variază de la oțel carbon proiectat pentru
temperatură scăzu tă la oțel aliat proiectat pentru temperatură înaltă. Acestea sunt susținute
de pereții laterali radiabili sau atârnate de acoperișul radiant. Materialul acestor suporturi
este, în general, oțel din aliaj înalt. În timpul proi ectării bobinei radiante, se acordă atenție
dilatarii(în condiții de încălzire).
2.1.4. Arzatorul
Arzătorul din cuptorul vertical, cilindric, ca mai sus, se află în podea și se ridică. Unele
cuptoare au arzătoare cu ardere laterală, cum ar fi locomotivele. Plăcile de arzător sunt
fabricate din material refractar la temperatură ridicată și se află în locul în care este flacăra.
Registrele de aer amplasate sub arzător și la ieșirea suflantei de aer sunt dispozitive cu
flapsuri sau aripioare mobile care contro lează forma flăcării, indiferent dacă acestea se
răspândesc sau chiar se învârtește în jurul lor. Flacarile nu trebuie sa se raspandesc prea
mult, pentru ca acest lucru va provoca o flacara care se va opri. Registrele aeriene pot fi
clasificate ca fiind pr imare, secundare și, dacă este cazul, terțiare, în funcție de momentul
introducerii aerului.
Registrul de aer primar furnizează aer primar, care este primul care urmează să fie
introdus în arzător. Aerul secundar este adăugat pentru a suplimenta aerul primar.
Arzătoarele pot include un premixer pentru amestecarea aerului și a combustibilului, pentru
o mai bună ardere înainte de introducerea acestuia în arzător. Unele arzătoare utilizează
chiar și abur ca premix pentru a preîncălzi aerul și pentru a crea o mai bună amestecare a
combustibilului și a aerului încălzit. Podeaua cuptorului este realizată în cea mai mare parte
dintr -un material diferit de cel al peretelui, de obicei material refractar greu de castat,
pentru a permite tehnicienilor să meargă pe podea în timpul întreținerii.

Fronoiu George -Alexandru
Proiect de diploma
4
Un cuptor poate fi aprins manual de o flacără pilot mică sau în unele modele mai
vechi. În prezent, majoritatea flăcărilor sunt aprinse de un transformator de aprindere (cum
ar fi bujiile de aprindere ale unei mașini).
Flacăra pilot folosește gaz natural în timp ce flacăra principală poate utiliza atât
motorină, cât și gaz natural. Atunci când se utilizează combustibili lichizi, se utilizează un
pulverizator; în caz contrar, combustibilul lichid se va turna pur și simplu pe pod eaua
cuptorului și va deveni un pericol.
2.1.5. Suflantele
Suflantele se găsesc în secțiunea de convecție. Deoarece această secțiune este
deasupra secțiunii radiante și mișcarea aerului este mai lentă din cauza aripioarelor,
funinginea tinde să se acumule ze aici. Suflul de aer se face in mod normal cand eficienta
sectiunii de convectie este diminuata. Aceasta se poate calcula prin analizarea variației de
temperatură de la tubulatura încrucișată și la ieșirea din secțiunea de convecție.
Suflantele utilizeaz ă medii de curgere, cum ar fi apa, aerul sau aburul, pentru a
îndepărta depunerile din tuburi. Acest lucru se realizează de obicei în timpul întreținerii cu
suflanta de aer pornită. Există mai multe tipuri diferite de funingine utilizate. Suflantele de
perete de tip rotativ sunt montate pe pereții cuptorului care ies în afară între tuburile de
convecție. Lanturile sunt conectate la o sursă de abur cu orificii care îi sunt perforate la
intervale de -a lungul lungimii. Când este pornit, se rotește și suflă fun inginea de pe tuburi și
afară prin stivă.
2.1.6. Dirijorul de fum
Este o structura cilindrica din capatul tuturor schimbatoarelor de caldura.Tevile de sub el
colecteaza gazele de ardere si le ridica in atmosfera, unde nu va pune in pericol personalul.
Amor tizorul de stivă din interiorul unor lucrări precum o sup apă fluture și reglează tirajul
(diferența de presiune dintre admisia aerului și ieșirea aerului) din cuptor, ceea ce înseamnă
că trage gazele de ardere prin secțiunea de convecție. Amortizorul de stivă reglează de
asemenea căldura pierdută prin stivă. Pe măsură ce atenuatorul se închide, cantitatea de
căldură care iese din cuptor prin coș scade, dar presiunea sau debitul din cuptor creste, ceea
ce ii poate pune in pericol pe cei ce lucreaza in pre ajma s a daca exista scurgeri de aer din
cuptor, flacarile pot sa scape din foc sau chiar sa explodeze daca presiunea este prea mare.
2.1.7. Izolarea
Izolarea este o parte importantă a cuptorului, deoarece îmbunătățește eficiența prin
reducerea la minimum a pierderilor de căldură din camera încălzită. Materialele refractare,
cum ar fi cărămizile refractare, ciment și fibrele ceramice, sunt utilizate pentru
izolare. Podeaua cuptorului este, în mod normal cimentata iar pereții sunt închisi sau

Fronoiu George -Alexandru
Proiect de diploma
5
lipiti. Fibra ce ramica este utilizata in mod obisnuit pentru acoperisul si peretele cuptorului
si este clasificata in functie de densitatea sa si apoi de temperatura maxima .
2.1.8. Fundatiile
Stalpii din beton sunt temelia pe care se monteaza instalatia de incalzire. Proiectarea
stâlpilor și a întregii fundații se face pe baza capacității portante a solului și a condițiilor
seismice predominante în zonă. Șuruburile Fundației sunt încolțite în fundație după
instalarea radiatorului.
2.1.9. Cai de acces
Corpul încălzitorului este prevăzut cu uși de acces în diferite locuri. Ușile de acces trebuie
utilizate numai în timpul închiderii instalației de încălzire. În timpul funcționării, ușile de
acces sunt bine înfiletate cu ajutorul garniturilor de temperatură înalt ă rezistente la scurgeri.
2.2. Tipuri de cuptoare industriale