Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.
Скачать (прямая ссылка):
В настоящее время теория печей, базирующаяся на теории теплообмена, теории тепловых балансов, газомеханики и теории горения топлива, позволяет строить высокопроизводительные и высокоэкономичные печи на заводах различных отраслей промышленности.
Целый ряд теоретических изысканий по теории печей представляет приоритет ученых Советского Союза.
8
Общая схема устройства печи и назначение ее отдельных элементов. Промышленная печь в общем случае состоит из основных элементов, указанных на рис. 1-1.
В топочном устройстве (топке) химическая энергия топлива превращается в физическое тепло газов, частично передающих его обрабатываемому материалу. В топкб могут сжигаться различные виды топлива: газообразное (природный газ, коксовый, генераторный и т. д.), жидкое ^мазут) и твердое (каменный и бурый угли, кокс, антрацит, дрова и торф). В зависимости от рода топлива, типа печи, ее назначения и производительности топочное устройство имеет ту или иную конструкцию и размеры.»
В рабочем пространстве печи осуществляется заданный технологический процесс (плавление шихты, нагрев различных изделий и т. д.). Материал лежит на поду печи, имеющем форму ванны (у плавильных, печей) или плоскости (у нагревательных и обжиговых печей). Материал чаще всего •перемещается в рабочем пространстве при помощи того или иного транспортного устройства. В плавильных печах шихта неподвижна, но загрузка шихты обязательно механизируется.
1 — топочное устройство; 2 — рабочее пространство; 3 — регенеративное устройство: 4 — котел-утилизатор; 5 — дымосос; 6 — вентилятор.
Устройство рабочего пространства должно быть таким, чтобы передача тепла от газов к материалу осуществлялась наиболее рациональным способом и в количестве, обеспечивающем требуемую производительность печи. Форма рабочего пространства различна: оно может иметь вид камеры '(камерные печи), шахты 1(шахтные печи), туннеля (туннельные печи) и т. д. В рабочем пространстве непрерывным потоком движутся дымовые газы. Роль движения газов в процессе теплообмена очень велика, и, кроме тсго, движение газов является средством управления процессами теплообмена и горения. Размеры рабочего пространства зависят от производительности печи и теплового режима ее работы. Например, печи для нагрева стальных заготовок встречаются с площадью пода от 0^5 до '60 м2 и более, а вращающиеся печи для обжига цементного клинкера имеют длину барабана до 150 м и более.
Для сохранения высоких температур дымовых газов в рабочем пространстве печи ее стенки выполняют из огнеупорных и теплоизоляционных материалов, являющихся плохими проводниками тепла. Следовательно, охлаждение газов в рабочем пространстве идет в значительной мере за счет полезной отдачи тепла нагреваемому материалу.
Внутренняя поверхность огнеупорной кладки используется как косвенная поверхность нагрева для передачи тепла от газов к материалу лучеиспусканием.
В регенеративном устройстве физическое тепло дымовых газов, уходящих из рабочего пространства печи, частично регенерируется, т. е. передается теплоносителю, направляющемуся снова в рабочее пространство печи. Регенерация осуществляется при помощи- воздуха или воздуха и газообразного топлива (если печь работает на газе), подогреваемых теплом отходящих дымовых газов.
При подогреве воздуха и газообразного топлива температура горения топлива повышается, а следовательно, повышается и температура рабочего пространства печи. Во многих случаях достижение температур, необходимых для данного технологического процесса, невозможно без высокого подогрева воздуха и газообразного топлива. Так, например, выплавка стали в мартеновских печах, для осуществления которой температура факела (потока горящих газов) в плавильном пространстве должна составлять 1 800—2 000°С, была бы невозможна без подогрева воздуха и газа до 1 000—1 200°С. При отоплении промышленных печей низкокалорийным местным топливом (влажные дрова, торф, бурый уголь) работа их без подогрева воздуха часто даже невозможна. При подогреве газа и воздуха повышается также экономичность работы печи, т. е.
9
уменьшается относительный (удельный) расход топлива, а к. п. д. соответственно возрастает.
Аппаратами, в которых производится подогрев воздуха и газообразного топлива, являются регенераторы и рекуператоры. В обжигательных печах силикатной промышленности тепло, аккумулированное в обожженных изделиях, после завершения обжига (кирпича, цементного клинкера и т. д.) регенерируется при помощи воздуха, поступающего на горение.
Теплоиспользующее устройство служит для использования тепла отходящих газов. Очень часто в этих газах при выходе из рабочего пространства содержится тепла значительно больше, чем требуется для нагрева воздуха и газообразного топлива. В таких случаях устанавливают котлы-утилизаторы для получения пара или нагрева воды, используемых для технологических целей, для отопления и вентиляции производственных цехов и т. д. За счет работы котлов-утилизаторов общая тепловая экономичность установки может быть значительно повышена. На рис. 1-1 котел-утилизатор расположен за рекуператором, но в некоторых случаях выгоднее, наоборот, рекуператор устанавливать за котлом.
