Тупикові блочно-каркасні печі з рециркуляцією гріючих газів в каналах

Один з основних напрямів розвитку економіки останнім часом є ресурсозбереження, зниження енергетичних витрат. Резервом цього може стати впровадження ресурсоощадного технологічного обладнання, перш за все хлібопекарських печей, а саме заміна цегляних печей, які мають прямоточне обігрівання , новимиблочно-каркасними печами з рециркуляцією гріючих газів – перспективним напрямком ресурсозбереження. Треба врахувати, що основна маса хліба виробляється в тупикових цегляних печах, які експлуатуються в одну-дві зміни, а пальникові пристрої в цих печах працюють цілодобово.

Принцип рециркуляційного (циклотермічного) обігрівання пекарної камери хлібопекарської печі (рис. 21) полягає в тому, що відпрацьовані в каналах відхідні гази з температурою 300-350°С частково знову подаються вентилятором рециркуляції в камеру змішування 7 топкового пристрою, де з’єднуються з гострими продуктами згоряння, які мають температуру вище 1500°С. Отримана суміш з температурою біля 600°С надходить по розподільчих каналах 8 в нагрівні металеві канали 2, що охоплюють робочу пекарну камеру 1. Газовидне або рідке паливо для спалювання подається у форсунку 5, де змішується з повітрям, яке, найчастіше, поступає від вентилятора. Камера згоряння 6 (топка) являє собою циліндр із жаростійкої сталі. Зовнішня поверхня циліндра омивається відпрацьованими відхідними газами, частина яких викидається в димову трубу 4.

Рис. 21. Принципіальна схема рециркуляційного обігрівання печей

Давно відомі зарубіжні конструкції тупикових печей з використанням циклотермічного обігрівання. Так в печі “Турнусофен”фірми “Вернер і Пфлейдерер” для обігрівання пекарної камери з колисковим конвеєром та керамічними подиками спроектована канальна система обігрівання з рециркуляцією гріючих газів в каналах за допомогою димососа. Система передбачала розташування одного головного і дванадцяти регулювальних пальників в каналах, об’єднаних в один контур завдяки обводним каналам [7]. Це дало можливість ефективно змінювати тепловий режим верхнього і нижнього обігрівання виробів в різних точках пекарної камери.

Ще більш вдала схема рециркуляційного обігрівання запропонована в тупиковій печі конструкції Ф. Слейда[7], де використано один пальник в системі, а в пекарній камері розташовано кілька рядів U-видних димогарних труб, з’єднаних з розподільними каналами і колекторами відбору відпрацьованих димових газів, які за допомогою вентилятора рециркуляції частково повертаються в змішувальну камеру.

Рис. 22. Схема печі Г4-ХПФ-12:

1 – нижній гріючий канал, 2 – пекарна камера, 3 – вікно, 4,6 – середні канали, 5 – колисково-ланцюговий конвеєр, 7 – верхній канал, 8 – пальник, 9 – камера згоряння, 10 – камера змішування, 11 – розподільча камера, 12 – ізоляція, 13 – парозволожуючий пристрій, 14 – вентиляційний пристрій, 15 – екран.

Печі поставляються на хлібозавод крупними блоками, мають систему рециркуляції, на них встановлюються блочні автоматизовані пальники низького тиску.

Основними перевагами нових блочно-каркасних печей порівняно з цегляними є:

- економічність (витрати газу знижуються на 30%);

- мобільність;

- можливість роботи в 1-2 зміни (термін виходу на режим 1 год 20 хв);

- можливість регулювання теплового режиму по зонах протягом короткого проміжку часу;

- висока ступінь заводської готовності;

- короткий термін монтажу 10-15 днів;

- випікання широкого асортименту від формового і подового хліба до здобних дрібноштучних виробів;

- забезпечення протягом доби зміни технологічних режимів для випікання різного асортименту виробів.

Печі Г4-ХПФ-21 та Г4-ХПФ-21М (табл. 2), як і піч Г4-ХПФ-12, призначені для випікання хлібобулочних виробів, які потребують особливої гігротермічної обробки. Зона зволоження цих печей виконана у вигляді “парового мішка” під час підйому конвеєра на третьому валу (рис. 22).

Також для заміни печей ФТЛ-2 запропонована тупикова колискова піч РЗ-ХПА площею поду 25 м² в блочно-каркасному виконанні, яка призначена для випікання хлібобулочних виробів з пшеничного борошна. Паливо – газ, рідке. Система обігрівання канальна (трубчаста) з рециркуляцією продуктів згоряння в трубчастих каналах, що інтенсифікує конвективний теплообмін в пекарній камері.

Підвищена продуктивність печі порівняно з ФТЛ-2 на 57%, зменшено витрати умовного палива на 65% (для батона 32-36 кг/т), втрати теплоти огорожею печі.

Піч тупикова у блочно-каркасному виконанні з канальним обігріванням К-ПХМ-25 (автори доц. НУХТ Ковальов О.В. та ін.) призначена на заміну цегляних печей типу ФТЛ-2. Піч (рис. 23) відрізняється тим, що використана камера згоряння 8 з рециркуляційним обігріванням, яка дає можливість знизити температуру у камері змішування 7 і гріючих каналах, зменшує витрати палива, товщину гріючих каналів. Крім того використання окремих модулів-блоків з теплоізоляцією у вигляді мінеральної вати 4 забезпечує високу заводську готовність та зниження маси конструкції, що в свою чергу дає можливість встановлювати піч в блочно-каркасному виконанні на будь-яких поверхах будівельних конструкцій.

Таблиця 2

Технічні характеристики печей

Хлібопекарна піч К-ПХМ-25 складається з пекарної камери 11 із завантажувально-розвантажувальним пристроєм 13 з кроком ланцюга 0,14 м, топкою 8 та гріючими верхніми 5, 6, і нижніми 12 каналами з шиберами.

Топково-пальниковий блок складається з камери згоряння (топки 8 з муфелем 9), пальника 10, камери змішування 7 нових продуктів згоряння з рециркуляційними, що відпрацювали в гріючих каналах і подаються димососом (вентилятором рециркуляції).

Рис. 23. Схема тупикової печі К-ПХМ-25

Модуль завантаження-розвантаження 1 складається з камери для парозволоження тістових заготовок 2, що знаходяться на колисках 14, пристроїв для видалення надлишку пари, приводного валу з блоком зірочок ланцюгово-колискового конвеєра. Модуль 1 впритул з’єднано з корпусом печі 3. Приводна станція має електродвигун, пасову і ланцюгову передачі, редуктор.

Пекарний модуль містить монтажні секції, верхню і нижню пекарні камери та приєднувальні патрубки. Газоходи оснащені шиберами для регулювання кількості гріючих газів.

Піч оснащена приладами для вимірювання і контролю параметрів технологічного процесу (температури в пекарній камері, тиску пари, тривалості випікання та ін.) і показників спалювання палива (тиску газу чи рідкого палива, тиску повітря біля пальників, розрідження в топці, температури продуктів згоряння в камері змішування, наявності факелу тощо).

Технічна характеристика печі К-ПХМ-25

Площа поду, м² – 25

Продуктивність, кг/год:

по батону (0,4 кг) – 430

Вид палива – газ природний, рідке паливо

Кількість колисок, шт – 38 (1920х350); 57 (1920х250)

Встановлена потужність, кВт – 7,2

Час виходу на робочий режим, хв

на газу – 40-90

на рідкому паливі – 50-100

Габарити, мм – 8450х3500х3600

Маса металоконструкцій, кг – 8500

На базі печей Г4-ХПФ виготовляються вистійно-пічні агрегати для формового хліба продуктивністю 12, 15, 20, 30 т/добу. У ВПА передбачена повна механізація усіх процесів, включаючи поділ та укладання тістових заготовок, змащення форм, випікання, вистоювання, обприскування хліба та вивантаження хліба з форм (табл. 3).

До складу ВПА входить: тістоподільник-укладач Ш33-ХДЗ-У; автоматичний змащувач форм, обприскувач хліба, піч Г4-ХПФ, шафа вистою. Піч має систему автоматичного регулювання температури в пекарній камері та засоби безпечної експлуатації. Шафа вистою має датчик і прилад контролю вологості та температури з виконавчими механізмами, що дозволяють підтримувати ці параметри у шафі.

Конвеєр ВПА має можливість плавної зміни швидкості руху (тривалості випікання) за рахунок використання перетворювача частоти струму.

Аналогічні ВПА (Г4-РПА-11С) на базі печі Г4-ХПФ випускаються для бубличних виробів. На загальному ланцюговому конвеєрі, який проходить шафу вистою, спеціальну ошпарочну камеру і піч, закріплено колиски (128 шт, з них в печі 32), де встановлена спеціальна сітка [11].

До печей цієї групи можна відносити печі марки ППП-Е (фірма , Чехія) тупикового типу, які мають рециркуляційне обігрівання двох пекарних камер, де розташовано два окремих сітчаних конвеєри. Вироби при випіканні пересаджуються з верхнього на нижній конвеєр за допомогою спеціального пристрою.

Таким чином двох’ярусна тупикова піч ППП-Е займає особливе місце серед промислових печей завдяки новим оригінальним технічним рішенням конструкції.

По-перше – це наявність двох окремих стрічкових сітчаних конвеєрів, компактність печі, що дозволяє удвічі зменшити виробничі площі, а саме площі основи та огорожень печі, металомісткість і втрати теплоти огородженнями печі порівняно з існюючими одноярусними тунельними печами тієї ж продуктивності [5];

Таблиця 3

Технічні характеристики ВПА

по-друге – вдала організація пересадки тістових заготовок з верхнього на нижній конвеєр в процесі випікання; а також – економія електроенергії при використанні тирісторного приводу і автоматичної системи керування; компактний привод і система натягу сітчаних конвеєрів, їх теплоізоляція; нова система парозволоження пекарної камери і організація теплової завіси біля неї, що покращує якість гігротермічної обробки тістових заготовок і тепловий режим верхнього ярусу печі (за даними фірми при випіканні житнього хліба можна зекономити значну кількість теплоти і збільшити об’ємний вихід хліба на 20%); піч має систему автономних пароводонагрівачів; де використовується теплота відхідних газів, що дозволяє знизити загальні втрати теплоти на 20%, та ін.

Дві пекарні камери 24 мають чотири теплові зони. В першій зоні здійснюється зволоження тістових заготовок парою з парозволожувального пристрою 2 або водою залежно від виду виробів, що випікаються. Водяний економайзер як утилізатор теплоти забезпечує піч насиченою парою для зволоження пекарної камери та підігрітою водою для обприскування.

Рис. 24. Схема печі ППП-Е 3,0 54.

Зона зволоження не має обігрівання зверху для покращання умов конденсації пари, вона відокремлена від іншої частини першої зони тефлоновими шторками. На вході і виході піч має теплові завіси 1, 13. Викид парів з пекарної камери здійснюється через зонти у витяжні труби 3. У той же час тістові заготовки після посадки на під активно підігріваються знизу від

 нижнього каналу першого ярусу, що забезпечує збільшення об’єму тіста-хліба.

Роликовий перекладач тістових заготовок 14 забезпечує плавну пересадку виробів з сітчаного конвеєра першого яруса на конвеєр другого ярусу для допікання.

Тирісторні приводи 26 сітчаних конвеєрів 5 роздільні, дозволяють плавно змінювати тривалість випікання виробів змінюючи частоту обертання приводу. Конвеєри мають натяжні вагові пристрої 25.

Керування піччю автоматизоване. Є можливість змінювати температурний режим для різного асортименту хлібобулочних виробів. Час розігрівання печі 1,5-2,5 год.

Технічні характеристики двох’ярусних печей надані в табл. 4.

УкрНДІПродмашем розроблено подібну до ППП-Е двох’ярусну тупикову піч з пересадкою виробів з верхнього сітчаного конвеєра на нижній марки А2-ХПК.2 (рис. 25), яка має площу поду 17,4 м² (табл. 4).

Рис. 25. Двох’ярусна піч А2-ХПК.2

Хлібопекарська піч з канальним циклотермічним обігріванням та реверсивними сітчаними конвеєрами марки ХПМ-16(01) свого часу була запропонована Галузевою лабораторією КТІХП (зараз НУХТ). Призначена для вироблення формового та подового хліба, хлібобулочних виробів пшеничних та житньо-пшеничних сортів на малих підприємствах хлібопекарської промисловості.

Переваги печі – інтенсифікація теплообміну в каналах печі за рахунок збільшення швидкості продуктів згоряння. Процес випікання періодичний.

Піч являє собою металічну секційну конструкцію, яка складається з корпусу, де розташовані 2 пекарні камери, система обігрівання, топка, розподільчі короби, транспортуючі газопроводи, гріючі канали, збірні короби, запобіжні пристрої, димова труба, пристрої для гігротермічної обробки тістових заготовок, зовнішня обшивка, приводні та натяжні станції, сітчані конвеєри печі, витяжний зонт, система контрольно-вимірювальних приладів і автоматики (рис. 26).

Рис. 26. Схема тупикової печі ХПМ-16(01)

Для зручності завантаження і розвантаження в пекарних камерах установлені реверсивні сітчані поди 3 під кутом 2°, що дає кращий обзор і зменшує вентиляційні втрати пекарної камери.

Пристрій для зволоження пекарної камери 13 має дві ємності з металоломом в бокових карманах пекарної камери, в які подається вода після завантаження тістових заготовок.

Відпрацьовані гази подаються в збірний короб 12, потім на вентилятор рециркуляції № 4 (N = 3 кВт). На виході з вентилятора частина газів викидається в димову трубу через вихідний патрубок 6, а частина – надходить у газопровід та кільцевий канал 8 навкруги топки.

Під час випікання вироби в пекарній камері знаходяться в нерухомому стані. Для рівномірного обігрівання виробів та його інтенсифікації використовується циркуляція середовища пекарної камери, для чого слугують турбулізатори-крильчатки 10.

Передній приводний вал конвеєра 1 винесений за межі пекарної камери та з’єднаний з мотор-редуктором, а натяжний – в підшипниках має можливість переміщення для натягу конвеєра. На валах встановлено барабани з зірочками для закріплення сітчаного поду на ланцюгах кроком 25,4 мм. Привод автоматично вимикається при повному виході чи вході поду в пекарну камеру, яка закривається дверцятами 2.

Всі елементи печі встановлені на несучому каркасі з швелерів та кутиків. Як ізоляційний матеріал 14 використовується шлаковата марки 150, мінеральні плити, базальтова вата і плити.

Освітлення пекарної камери здійснюється від мережі змінного струму напругою 36 В. Передбачений контроль основних технологічних параметрів, автоматичне регулювання по температурі газів в камері змішування і корекція по температурі середовища пекарної камери. Тривалість випікання регулюється за допомогою реле часу від 10 до 60 хв. (табл. 4).

Піч ХПМ-16(01) подібна до печі марки “Сенатор” фірми “Вернер і Пфлейдерер” (Німеччина) [4, ІІ, рис. IV-18]. Топка в ній розташована під конвеєрами (2-3 шт.) знизу (табл. 4). Ця ж фірма випускає печі “Матадор МД” з циклотермічним обігріванням кількох пекарних камер тупикового типу, де кількість висувних подів від 3 до 6 шт. Паливо – рідке або газовидне. Широка гама типорозмірів (продуктивності) і можливого асортименту хлібобулочних виробів (табл. 4).

Піч ХПМ-16(02) виконана з електрообігрівом, в каналах встановлюються електронагрівачі з ніхромових спіралей в керамічних дисках загальною потужністю 158 кВт. Топка відсутня. Вентилятор рециркуляції використовується для обдування електронагрівачів з метою рівномірного обігрівання пекарної камери та збільшення строку роботи нагрівачів.

Таблиця 4

Технічні характеристики багатоярусних тупикових печей

Контрольні питання

1. Можливість ресурсозбереження в тупикових печах.

2. В чому полягає принцип рециркуляції ?

3. Будова і особливості печі Г4-ХПФ.

4. Переваги блочно-каркасних печей перед цегляними.

5. Які печі можуть замінити піч ФТЛ-2 ?

6. Будова печі К-ПХМ-25.

7. Особливості агрегатів Г4-РПА.

8. Будова і особливості печей ППП-Е.

9. Назвіть марки двох’ярусних тупикових печей.

10. Переваги двох’ярусних печей із стрічковими конвеєрами.