Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.
Скачать (прямая ссылка):
</х.н= 0,02QP =0,02-38,4-103 = 110 кдж/кг.
Коэффициент использования топлива прн холодном воздухе (20 °С) и t0 г = = 1 260 °С
189 + 289 110 + 0 + 23750 _ _
^¦сп—'1 + 38,4-103 38,4-10* 0,375.
Калориметрическая температура сгорания за счет подогрева воздуха до ?В = 800°С увеличится с iiK=2 050°C до 4к = 2 560оС (расчет приведен ранее, в примере 5-1).
Производительность печи вследствие повышения температуры в печи увеличится (по шихте) с Gi=31,5 т/ч до G2 = 61,2 т/ч, а удельный съем продукции с gi = =3,9 т/(м2-сутки) до ^2 = 7,52 т/(м2 ¦ сутки), т. е. более чем в два раза (расчет для краткости опущен).
Определим экономию топлива, расходуемого в отражательной печи по формуле (7-19):
32= 1_ф = 1_^1-/ j
2 4l2HOnZl ^ Qjj y]f
0,375 1,17 (л , 12220
“1 — 0,693 ’ 1,275 + 38,4-103-0,77 ) °>3(30о/«)-
здесь z 1 и 2г — коэффициенты, учитывающие потерн в окружающую среду. По данным княги (Л. 19] эти потери на 1 м2 пода составляют 62,8—125,6 Мдж/ (м2 ¦ ч).
Считая печь хорошо изолированной, принимаем yi—0,081, тогда
1 1 Z1= ~JT~ 0,081 ~1 ’^75-
%иеп 0,375
Прн работе на горячем воздухе г/а = 1,25 - 0,081 = 0,102 н г2=--------0 102 ~ 1.17.
1 — 0,693
Экоиомия Эг составляет около 30%- Кроме того, котел-утилизатор, вырабатывающий пар энергетических параметров в количестве 30 т/ч, дает экономию топлива в размере Э3=25,6%. Общая экономия топлива составит:
Э2+Э3=30+25,6=55,6%-
142
7-5. РЕГЕНЕРАТОРЫ И РЕКУПЕРАТОРЫ ДЛЯ НАГРЕВА ВОЗДУХА И ГАЗА
Как было указано выше, подогрев воздуха и газа осуществляется в регенераторах или рекуператорах путем использования тепла дымовых газов, уходящих из рабочих камер печей. Регенераторы применяются в мартеновских сталеплавильных печах, в которых подогрев воздуха и газа доходит до 1 ООО—1 200°. Кроме того, регенераторы применяются в печах для варки стекла, для нагрева крупных стальных слитков перед прокаткой. Описание таких печей приведено в гл. 1. Принцип работы регенераторов заключается в попеременном нагреве двух теплоемких кирпичных насадок (решеток) газами, выходящими из рабочей камеры печи, с последующим пропуском через нагретую насадку подогреваемого газа или воздуха. Подогрев газа или воздуха в регенераторах связан с переключением последних то на нагрев,-то на охлаждение. Это требует периодических перемен направления движения пламени в рабочей камере печи, что вызывает необходимость переключения топочных устройств; таким образом, весь процес работы печи становится реверсивным. Это усложняет конструкцию печи и удорожает ее эксплуатацию, но способствует равномерному распределению температур в рабочем пространстве печи.
Конструкция и расчет кирпичных регенераторов приведены в ряде руководств [Л. 4], Недостатком их является громоздкость из-за слабого теплообмена.
Принцип работы рекуператора представляющего собой поверхностный теплообменник, состоит в непрерывной передаче тепла, дымовых газов, уходящих из рабочей камеры печи, нагреваемому воздуху или газообразному топливу.
Рекуператор характеризуется непрерывным движением газов в одном направлении, что сильно упрощает конструкцию печей и удешевляет строительство и эксплуатацию.
На рис. 7-6 показан распространенный керамический рекуператор, в котором трубы составляются из восьмигранных керамических элементов, а пространство между трубами перекрыто фасонными плитками.
Внутри труб движутся дымовые газы, а снаружи (в поперечном направлении)— нагреваемый воздух. Толщина стенок труб составляет 13— 16 мм и представляет значительное термическое сопротивление. Коэффициент теплопередачи (отнесенный к воздушной поверхности) составляет 6—8 вт/(м2‘град). Элементы керамических рекуператоров изготовляются из шамотной или из какой-либо другой более теплопроводной огнеупорной массы с последующим обжигом. В отдельных случаях применяются карборундовые рекуператоры, так как карборунд выгодно отличается от шамота высокой теплопроводностью и термической прочностью. Преимуществами керамических рекуператоров являются
143
Рис. 7-6. Трубчатый керамический рекуператор.
1 — нагретый воздух; 2 — дымовые газы; 3 — холодный воздух; 4 — керамические трубы; 5 — перегородки»
их высокая огнеупорность и хорошая термическая стойкость — материал не портится при пропуске через рекуператор дымовых газов с очень высокой температурой. К недостаткам керамических рекуператоров относятся их малая плотность, большая теплоемкость, плохая теплопередача от дымовых газов к воздуху и расстройство соединений элементов от сотрясений и перекосов. Эти недостатки сильно ограничивают распространение керамических рекуператоров, и они применяются лишь в непрерывно действующих печах, установленных в цехах, где нет механизмов ударного действия (например, паровых молотов).
Наибольшее распространение получили металлические рекуператоры, имеющие наиболее благоприятцые перспективы развития. Экономическая целесообразность установки таких рекуператоров подтверждается быстрой окупаемостью затрат на сооружение (0,25—0,35 лет).
Металлические рекуператоры отличаются эффективной теплопередачей, малой теплоемкостью, а следовательно, быстрой готовностью к нормальной работе и большой плотностью. Элементы металлических рекуператоров изготовляются из различных металлов в зависимости от рабочей температуры материала и состава дымовых газов, проходящих через рекуператор. Простые черные металлы — углеродистая сталь и литейный серый чугун — начинают интенсивно окисляться при невысоких температурах (500 °С), и поэтому для изготовления рекуператоров применяются жаростойкие чугун и сталь, в состав которых входят в качестве легирующих добавок никель, хром,- кремний, алюминий, титан и др., которые повышают сопротивляемость металла окалинообра-зованию. Из чуг^нов наиболее подходящими являются природно-легированный (халиловский) чугун и кремнистый чугун «силал». Высоко- . хромистый чугун с содержанием хрома 10—30% дорог и очень трудно поддается обработке. Максимальные температуры применения разных металлов имеют следующие значения (°С):
