Հոֆմանի վառարանի շահագործման ընթացակարգերը և խնդիրների լուծումը (պարտադիր ընթերցանյութ սկսնակների համար)

Հոֆմանի վառարանը (Չինաստանում հայտնի է որպես անիվային վառարան) վառարանի տեսակ է, որը 1856 թվականին գերմանացի ինժեներ Գուստավ Հոֆմանի կողմից հորինվել է աղյուսների և սալիկների անընդհատ թրծման համար: Հիմնական կառուցվածքը բաղկացած է փակ շրջանաձև թունելից, որը սովորաբար կառուցված է թրծված աղյուսներից: Արտադրությունը հեշտացնելու համար վառարանի պատերին տեղադրվում են մի քանի հավասարաչափ տեղադրված վառարանի դռներ: Մեկ թրծման ցիկլը (մեկ կրակի գլխիկ) պահանջում է 18 դուռ: Աշխատանքային պայմանները բարելավելու և պատրաստի աղյուսներին ավելի շատ ժամանակ տրամադրելու համար կառուցվել են 22 կամ 24 դռներով վառարաններ, ինչպես նաև կառուցվել են երկու կրակով վառարաններ՝ 36 դռներով: Օդային խցանները կառավարելով՝ կրակի գլխիկը կարող է ուղղորդվել շարժման, ինչը հնարավորություն է տալիս շարունակական արտադրություն ունենալ: Որպես ջերմատեխնիկական վառարանի տեսակ, Հոֆմանի վառարանը նաև բաժանված է նախնական տաքացման, թրծման և սառեցման գոտիների: Սակայն, ի տարբերություն թունելային վառարանների, որտեղ աղյուսե նախշերը տեղադրվում են շարժվող վառարանի վագոնների վրա, Հոֆմանի վառարանը գործում է «նախշը շարժվում է, կրակը մնում է անշարժ» սկզբունքով: Երեք աշխատանքային գոտիները՝ նախնական տաքացումը, թրծումը և սառեցումը, մնում են անշարժ, մինչդեռ աղյուսե նախշերը շարժվում են երեք գոտիներով՝ թրծման գործընթացն ավարտելու համար: Հոֆմանի վառարանը գործում է տարբեր կերպ. աղյուսե նախշերը դարսված են վառարանի ներսում և մնում են անշարժ, մինչդեռ կրակի գլխիկը շարժվում է օդամեկուսիչների միջոցով՝ հետևելով «կրակը շարժվում է, նախշերը մնում են անշարժ» սկզբունքին: Հետևաբար, Հոֆմանի վառարանի նախնական տաքացման, վառման և սառեցման գոտիները անընդհատ փոխում են դիրքերը՝ կրակի գլխիկի շարժմանը զուգընթաց: Բոցի առջևի տարածքը նախատեսված է նախնական տաքացման, բոցը՝ վառման, իսկ բոցի հետևում գտնվող տարածքը՝ սառեցման համար: Աշխատանքային սկզբունքը ներառում է օդամեկուսիչի կարգավորումը՝ բոցը ուղղորդելու վառարանի ներսում դարսված աղյուսները հաջորդաբար վառելու համար:

I. Գործառնական ընթացակարգեր.

Նախնական այրման նախապատրաստում. այրման նյութեր, ինչպիսիք են վառելափայտը և ածուխը: Եթե օգտագործվում են ներքին այրման աղյուսներ, մեկ կիլոգրամ հումքը մինչև 800–950°C այրելու համար անհրաժեշտ է մոտավորապես 1,100–1,600 կկալ/կգ ջերմություն: Այրման աղյուսները կարող են լինել մի փոքր ավելի բարձր՝ ≤6% խոնավության պարունակությամբ: Որակավորված աղյուսները պետք է դասավորվեն վառարանի երեք կամ չորս դռների մեջ: Աղյուսների դասավորումը հետևում է «ավելի ամուր վերևում և ավելի թույլ ներքևում, ավելի ամուր կողքերում և ավելի թույլ մեջտեղում» սկզբունքին: Աղյուսների կույտերի միջև թողեք 15-20 սմ հրդեհային ալիք: Այրման գործողությունները լավագույնս կատարվում են ուղիղ հատվածների վրա, ուստի այրման վառարանը պետք է կառուցվի ծռումից հետո՝ վառարանի երկրորդ կամ երրորդ դռան մոտ: Այրման վառարանն ունի վառարանի խցիկ և մոխրի հեռացման անցք: Հրդեհային ալիքների ածխի մատակարարման անցքերը և քամուց պաշտպանված պատերը պետք է կնքված լինեն՝ սառը օդի ներթափանցումը կանխելու համար:

Բռնկում և տաքացում. Մինչև բռնկումը ստուգեք վառարանի մարմինը և օդամեկուսիչները՝ արտահոսքի համար: Միացրեք օդափոխիչը և կարգավորեք այն՝ վառարանի վրա թեթևակի բացասական ճնշում ստեղծելու համար: Տաքացման արագությունը կարգավորելու համար վառեք փայտը և ածուխը վառարանի վրա: Օգտագործեք փոքր կրակ՝ 24-48 ժամ թխելու համար, չորացնելով աղյուսի նախշերը՝ միաժամանակ հեռացնելով խոնավությունը վառարանից: Այնուհետև մի փոքր բարձրացրեք օդի հոսքը՝ տաքացման արագությունը արագացնելու համար: Ածուխի տարբեր տեսակներ ունեն տարբեր բռնկման կետեր. շագանակագույն ածուխը՝ 300-400°C ջերմաստիճանում, բիտումային ածուխը՝ 400-550°C ջերմաստիճանում և անտրացիտը՝ 550-700°C ջերմաստիճանում: Երբ ջերմաստիճանը գերազանցում է 400°C-ը, աղյուսների ներսում գտնվող ածուխը սկսում է այրվել, և յուրաքանչյուր աղյուս դառնում է ջերմության աղբյուր՝ ինչպես ածխի գունդ: Երբ աղյուսները սկսում են այրվել, օդի հոսքը կարող է ավելի մեծացվել՝ հասնելու համար նորմալ այրման ջերմաստիճանին: Երբ վառարանի ջերմաստիճանը հասնում է 600°C-ի, օդամեկուսիչը կարող է կարգավորվել՝ բոցը վերահասցեագրելու հաջորդ խցիկ՝ ավարտելով բռնկման գործընթացը:

Վառարանի շահագործում. Հոֆմանի վառարանն օգտագործվում է կավե աղյուսներ թրծելու համար՝ օրական 4-6 վառարանի խցիկի թրծման արագությամբ: Քանի որ վառարանի գլխիկը անընդհատ շարժվում է, յուրաքանչյուր վառարանի խցիկի գործառույթը նույնպես անընդհատ փոխվում է: Երբ վառարանը գտնվում է վառարանի գլխիկի առջև, դրա գործառույթը նախնական տաքացման գոտին է՝ 600°C-ից ցածր ջերմաստիճաններով, օդային կափույրը սովորաբար բացվում է 60-70%-ով, իսկ բացասական ճնշումը՝ -20-ից մինչև 50 Պա: Խոնավությունը հեռացնելիս պետք է ձեռնարկվեն խիստ նախազգուշական միջոցներ՝ աղյուսի նախշերի ճաքերը կանխելու համար: 600°C-ից մինչև 1050°C ջերմաստիճանային գոտին թրծման գոտին է, որտեղ աղյուսի նախշերը ենթարկվում են ձևափոխման: Բարձր ջերմաստիճանների դեպքում կավը ենթարկվում է ֆիզիկական և քիմիական փոփոխությունների՝ վերածվելով կերամիկական հատկություններով պատրաստի աղյուսների: Եթե թրծման ջերմաստիճանը չի հասնում վառելիքի անբավարար քանակի պատճառով, վառելիքը պետք է ավելացվի խմբաքանակներով (յուրաքանչյուր անցքի համար ≤2 կգ ածխի փոշի), ապահովելով այրման համար բավարար թթվածնի մատակարարում (≥5%)՝ վառարանի ճնշումը պահպանելով թեթևակի բացասական ճնշման տակ (-5-ից -10 Պա): Աղյուսի նախնական մասերը լիովին թրծելու համար պահպանեք հաստատուն բարձր ջերմաստիճան 4-6 ժամ: Թրծման գոտուց անցնելուց հետո աղյուսի նախնական մասերը վերածվում են պատրաստի աղյուսների: Այնուհետև ածխի մատակարարման անցքերը փակվում են, և աղյուսները մտնում են մեկուսացման և սառեցման գոտի: Սառեցման արագությունը չպետք է գերազանցի 50°C/ժ՝ արագ սառեցման պատճառով ճաքերի առաջացումը կանխելու համար: Երբ ջերմաստիճանը իջնում ​​է 200°C-ից ցածր, վառարանի դուռը կարող է բացվել մոտակայքում, և օդափոխությունից և սառեցումից հետո պատրաստի աղյուսները հանվում են վառարանից՝ ավարտելով թռչման գործընթացը:

II. Կարևոր նշումներ

Աղյուսների դարսում. «Երեք մաս թրծելիս, յոթ մաս թրծելիս»։ Թրման գործընթացում աղյուսների դարսումը կարևորագույն նշանակություն ունի։ Կարևոր է հասնել «ողջամիտ խտության»՝ գտնելով աղյուսների քանակի և դրանց միջև եղած բացերի միջև օպտիմալ հավասարակշռությունը։ Չինաստանի ազգային ստանդարտների համաձայն՝ աղյուսների համար օպտիմալ դարսման խտությունը 260 հատ է մեկ խորանարդ մետրի համար։ Աղյուսների դարսումը պետք է համապատասխանի «վերևում խիտ, ներքևում նոսր», «կողքերում խիտ, մեջտեղում նոսր» և «օդային հոսքի համար տեղ թողնելու» սկզբունքներին՝ խուսափելով անհավասարակշռությունից, որտեղ վերևի մասը ծանր է, իսկ ներքևը՝ թեթև։ Հորիզոնական օդային խողովակը պետք է համընկնի արտանետման անցքի հետ՝ 15-20 սմ լայնությամբ։ Աղյուսի կույտի ուղղահայաց շեղումը չպետք է գերազանցի 2%-ը, և պետք է ձեռնարկվեն խիստ միջոցներ՝ կույտի փլուզումը կանխելու համար։

Ջերմաստիճանի կարգավորում. Նախնական տաքացման գոտին պետք է դանդաղ տաքացվի. ջերմաստիճանի արագ բարձրացումը խստիվ արգելվում է (ջերմաստիճանի արագ բարձրացումը կարող է խոնավության արտահոսք առաջացնել և ճաքեր առաջացնել աղյուսե նախշերի վրա): Քվարցի մետամորֆիկ փուլի ընթացքում ջերմաստիճանը պետք է պահպանվի կայուն: Եթե ջերմաստիճանը իջնում ​​է պահանջվող ջերմաստիճանից ցածր և անհրաժեշտ է արտաքինից ավելացնել ածուխ, արգելվում է խտացված ածուխ ավելացնել (տեղային գերայրումը կանխելու համար): Ածուխը պետք է ավելացվի փոքր քանակությամբ մի քանի անգամ մեկ անցքի միջոցով, յուրաքանչյուր ավելացում պետք է լինի 2 կգ մեկ խմբաքանակի համար, և յուրաքանչյուր խմբաքանակի միջև ընկած ժամանակահատվածը պետք է լինի առնվազն 15 րոպե:

Անվտանգություն. Հոֆմանի վառարանը նույնպես համեմատաբար փակ տարածք է: Երբ ածխածնի մոնօքսիդի կոնցենտրացիան գերազանցում է 24 PPM-ը, անձնակազմը պետք է տարհանվի, և օդափոխությունը պետք է ուժեղացվի: Մոլորակացումից հետո մշակված աղյուսները պետք է ձեռքով հեռացվեն: Վառարանի դուռը բացելուց հետո, աշխատանքի մտնելուց առաջ նախ չափեք թթվածնի պարունակությունը (թթվածնի պարունակությունը > 18%):

III. Հաճախակի անսարքություններ և խնդիրների լուծում

Հոֆմանի վառարանի արտադրության մեջ տարածված խնդիրներ՝ խոնավության կուտակում նախնական տաքացման գոտում և թաց աղյուսների կույտերի փլուզում, հիմնականում թաց աղյուսների բարձր խոնավության պարունակության և խոնավության վատ ջրահեռացման պատճառով: Խոնավության ջրահեռացման մեթոդ՝ օգտագործեք չոր աղյուսե նախշեր (մնացորդային խոնավության պարունակությամբ 6%-ից ցածր) և կարգավորեք օդամեկուսիչը՝ օդի հոսքը մեծացնելու համար, ջերմաստիճանը բարձրացնելով մինչև մոտավորապես 120°C: Դանդաղ կրակման արագություն. Հաճախ անվանում են «կրակը չի բռնկվում», սա հիմնականում պայմանավորված է թթվածնի պակասով այրմամբ: Անբավարար օդի հոսքի լուծումներ՝ մեծացրեք խցիկի բացվածքը, բարձրացրեք օդափոխիչի արագությունը, վերանորոգեք վառարանի մարմնի ճեղքերը և մաքրեք ծխնելույզից կուտակված աղբը: Ամփոփելով՝ համոզվեք, որ այրման խցիկին մատակարարվում է բավարար քանակությամբ թթվածին՝ թթվածնով հարուստ այրման և ջերմաստիճանի արագ բարձրացման պայմաններ ապահովելու համար: Աղյուսի մարմնի գունաթափում (դեղնացում)՝ անբավարար սինտերացման ջերմաստիճանի պատճառով. Լուծում. համապատասխանաբար ավելացրեք վառելիքի քանակը և բարձրացրեք կրակման ջերմաստիճանը: Սև սրտով աղյուսները կարող են առաջանալ մի քանի պատճառներով՝ ներքին այրման հավելանյութերի ավելցուկ, վառարանում թթվածնի պակաս, որը ստեղծում է վերականգնող մթնոլորտ (O₂ < 3%), կամ աղյուսներ, որոնք լիովին չեն այրվում: Լուծումներ՝ Նվազեցնել վառելիքի ներքին պարունակությունը, ավելացնել օդափոխությունը՝ թթվածնի բավարար այրման համար, և համապատասխանաբար երկարացնել բարձր ջերմաստիճանի հաստատուն ջերմաստիճանի տևողությունը՝ աղյուսների լիարժեք այրումն ապահովելու համար: Աղյուսի դեֆորմացիան (գերայրումը) հիմնականում առաջանում է տեղայնացված բարձր ջերմաստիճաններից: Լուծումները ներառում են առջևի օդամեկուսիչի բացում՝ բոցը առաջ տանելու համար, և հետևի կրակի կափարիչի բացում՝ վառարանի մեջ սառը օդ մտցնելու և ջերմաստիճանը իջեցնելու համար:

Հոֆմանի վառարանը իր գյուտից ի վեր օգտագործվել է 169 տարի և ենթարկվել է բազմաթիվ բարելավումների և նորարարությունների: Այդ նորարարություններից մեկը վառարանի հատակին օդային խողովակի ավելացումն է՝ չոր տաք օդը (100°C–300°C) չորացման խցիկ ներմուծելու համար՝ միաայրման անիվային վառարանի գործընթացի ընթացքում: Մեկ այլ նորարարություն է ներքին այրված աղյուսների օգտագործումը, որոնք հորինել են չինացիները: Ածուխը մանրացնելուց հետո այն ավելացվում է հումքին՝ ըստ անհրաժեշտ կալորիականության (մոտավորապես 1240 կկալ/կգ հումք է անհրաժեշտ ջերմաստիճանը 1°C-ով բարձրացնելու համար, որը համարժեք է 0.3 կկալ-ի): «Վանդա» աղյուսի գործարանի սնուցող մեքենան կարող է ածուխը և հումքը խառնել ճիշտ համամասնություններով: Խառնիչը մանրակրկիտ խառնում է ածխի փոշին հումքի հետ՝ ապահովելով, որ կալորիականության շեղումը վերահսկվի ±200 կՋ/կգ սահմաններում: Բացի այդ, տեղադրված են ջերմաստիճանի կառավարման և PLC համակարգեր՝ օդային կափույրի հոսքի արագությունը և ածխի սնուցման արագությունը ավտոմատ կերպով կարգավորելու համար: Սա բարձրացնում է ավտոմատացման մակարդակը՝ ավելի լավ ապահովելով Հոֆմանի վառարանի շահագործման երեք կայունության սկզբունքները՝ «կայուն օդային ճնշում, կայուն ջերմաստիճան և կայուն բոցի շարժում»։ Նորմալ աշխատանքը պահանջում է ճկուն կարգավորումներ՝ հիմնված վառարանի ներսում առկա պայմանների վրա, և զգույշ շահագործումը կարող է արտադրել որակյալ վերջնական աղյուսներ։