Энергосбережение в индукционных печах

Индукционные печи достаточно широко применяются в тяжелой промышленности Украины. Поэтому вопрос о рациональном энергоменеджменте их использования важен для энергосбережения в металлургии, горнодобывающей и других отраслях промышленности.

Индукционные печи (установки индукционного нагрева) основаны на выделении тепла при взаимодействии переменного электромагнитного поля с проводящими электрический ток материалами (металлы, графит и др.). Переменная электромагнитная волна, проникая в тело проводника, индуцирует в нём токи «Фуко», которые и вызывают в теле нагрев. В связи с тем, что источники тепла находятся внутри тела, нагрев можно производить за минимальное время, подбирая соответствующим образом частоту электромагнитной волны. При достаточно больших частотах источники тепла сосредоточатся на поверхности и нагрев будет «поверхностный». И наоборот, при сравнительно малой частоте электромагнитного поля, проводник будет нагреваться по всей глубине. Такой нагрев называется «сквозной».

Мероприятия по экономии электроэнергии в индукционных печах.
1. Правильная эксплуатация печи, поддержание футеровки и электрооборудования в хорошем состоянии, соблюдение графика ППР;
2. Поддержание высоких значений коэффициента мощности;
3. Поддержание оптимального уровня «болота» при сливе металла;
4. Организация круглосуточной эксплуатации печей взамен одно- или двухсменной работы печей;
5. Снижение до минимально необходимых значений времени простоя печи;
6. Замена малоэффективных, морально и физически изношенных печей на современные печи с более высоким КПД.

В промышленности, особенно в металлургии, нашли широкое применение индукционные плавильные печи. По конструкции они подразделяются на канальные и тигельные.

  Рис 1. Канальная печь  

1 - расплавленный металл; 2 - футеровка; 3 - канал; 4 - индуктор; 5 - магнитопровод

Канальные печи (рис. 1) по конструкции и схеме замещения аналогичны силовому трансформатору, у которого индуктор является первичной обмоткой, а в качестве вторичной обмотки выступает один виток расплавленного металла 1, находящегося в канале 3 из огнеупорного материала 2. Также, как и у трансформатора, имеется магнитопровод, выполненный из трансформаторной стали 5. Футеровка 2 защищает индуктор 4 от расплавленного металла. Индуктор выполняется из меди (чаще из труб) и имеет интенсивное принудительное охлаждение. Металл нагревается в канале и под действием электромагнитных сил выбрасывается в ванну 1, где находится расплавленный металл. Для электропитания канальных печей используют промышленную частоту.

Тигельные печи (рис. 2.) состоят из индуктора, который охватывает тигель, выполненный из огнеупорного материала. Для снижения потерь энергии на рассеяние магнитного потока вокруг индуктора устанавливаются пакеты из трансформаторной стали. На индуктор подается переменное напряжение промышленной, средней или высокой частоты. Переменная электромагнитная волна попадает в металл, находящийся в тигле, нагревает, расплавляет и доводит металл до нужной температуры.

 

  Рис. 2. Тигельная индукционная печ  

 
В печах средней частоты обычно металл сливается полностью. Производительность печи существенно зависит от укладки шихты в тигле.

Необходимым условием экономичной работы тигельной печи промышленной частоты является неполный слив металла, оставляя «болото» ‒ не менее 25÷30% жидкого металла. Это объясняется тем, что при неполном сливе металла при одном и том же напряжении мощность, потребляемая печью, будет выше, чем при начальной стадии плавки одной мелкой шихты. А наиболее рациональным режимом эксплуатации таких печей является режим с частыми отборами металла небольшими порциями ‒ по 20÷30% от емкости тигля. При этом после каждого слива надо добавлять соответствующую порцию шихты.

По материалам ПМКЭУ «PATRIOT»

PATRIOT-NRG uses cookies to personalize content and your experience on our website. By continuing to browse this page, you agree to its use of cookies.
Read more I agree