Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.
Скачать (прямая ссылка):
На рис. 8-4 показан двухбарабанный котел-утилизатор с естественной циркуляцией, имеющий экранированный шлакогра-нулятор и конвективные поверхности нагрева, размещенные в двух газоходах.
Передача тепла от газов к экранным испарительным поверхностям протекает очень интенсивно, благодаря чему обеспечивается интенсивное парообразование Частицы шлака, охлаждаясь, гранулируются и выпадают в шлако- Рис. 8-3. Поперечный разрез котла-утилиза-вую воронку, чем исключается тора КУ-80. шлакование конвективной поверх-ности нагрева котла. Установка
подобных котлов для использования газов с относительно невысокой температурой (500—700°С) нецелесообразна из-за слабой теплопередачи лучеиспусканием.
В случае оборудования высокотемпературных печей металлическими рекуператорами котлы-утилизаторы целесообразно устанавливать непосредственно за рабочими камерами печей. В этом случаев котле температура дымовых газов понижается до 1 000—1 100 °С. С такой температурой они уже могут быть направлены в жароупорную секцию рекуператора. Если газы несут много пыли, то котел-утилизатор устраивается в виде экранного котла-шлакогранулятора, что обеспечивает сепарацию уноса из газов и облегчает работу рекуператора.
8-3. РАСЧЕТ КОТЛОВ-УТИЛИЗАТОРОВ
Обычно при расчете котлов-утилизаторов заданными являются количество топлива, сжигаемого в печи, и температура дымовых газов, уходящих из печи. Температурой дымовых газов, уходящих из котла, задаются.
Паропроизводительность котла-утилизатора определяется из следующего уравнения теплового баланса (без учета продувки котла):
в (Г*—1\) фи (1—O') —D(iji 1ц.в) — Qnap<
(8-1)
159
где В — часовой расход топлива, кг/ч или м3/ч; 1—о — доля газов, проходящих через котел (от всего количества дымовых газов); о — доля тазов, выбивающихся из печи через неплотности; /'к и 1"к — энтальпия дымовых газов перед котлом и после него (соответственно); фк — коэффициент, учитывающий потери тепла газами в окружающую среду; D— паропроизводительность котла, кг/ч; гв — энтальпия пара; ?п.в— энтальпия питательной воды; Qnap — тепло, воспринятое поверхностями нагрева котла. Оно складывается из тепла, воспринятого испарительной поверхностью Qhch, пароперегревателем Qn.п и экономайзером Q3K-
3S70
1530-
Рис.' 8-4. Котел-утилизатор для медеплавильных отражательных печей.
Испарительная поверхность нагрева котла определяется по формуле
с___Qhch
ш
М‘
(8-2)
тде k — коэффициент теплопередачи от дымовых газов к воде или пару, «рассчитанный обычным способом; At — средняя логарифмическая разность температур между дымовыми газами и рабочим веществом.
При наличии пароперегревателя и экономайзера они рассчитываются отдельно по аналогичным формулам.
160
8-4. ИСПАРИТЕЛЬНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ПЕЧЕЙ
б)
Рис. 8-5. Принципиальные схемы испарительного охлаждения металлических элементов печей.
и — испарительное водяное охлаждение; б — нспарнтельное охлаждение с промежуточным теплоносителем.
Некоторые металлические элементы конструкции печи, работающие в условиях высоких температур, для увеличения их стойкости и надежности в эксплуатации имеют искусственное охлаждение. Например, в доменных печах охлаждают дутьевые фурмы и гарнитуры горновой зоны; в мартеновских печах охлаждают кессоны (кессон — металлическая конструкция, поддерживающая кладку газового сопла), фурмы, рамы и заслонки рабочих окон и подпятовые балки.
До недавнего времени охлаждение производилось проточной водой при нагревании ее не выше 30—40 °С с повышением ее температуры всего на 6—15°С. Потери тепла с водой были очень велики и составляли, например, для мартеновских печей до 15—25% всего тепла, израсходованного в печи (первая цифра относится к мазутным, вторая — к газовым печам).
В настоящее время у большей части мартеновских печей охлаждение испарительное, т. е. производится кипящей водой, а водоохлаждаемые элементы в этих условиях вырабатывают пар (50—400 кн/м2 и выше), пригодный для теплофикации или для использования в паровых турбинах низкого давления. Испарительное охлаждение, впервые осуществленное на мартеновских печах, не снижает, а увеличивает эксплуатационную надежность печей и дает высокий экономический эффект:
к. п. д. печей повышается с 15—20 до 25—35% и, кроме того, резко сокращается расход охлаждающей воды, а также соответственно уменьшается расход энергии на ее перекачку.
На рис. 8-5 показаны принципиальные схемы испарительного охлаждения. На схеме а изображен принцип действия испарительного охлаждения с естественной циркуляцией воды. Каждая охлаждаемая деталь представляет собою элементарный котелок, включенный в бак-сепаратор. На схеме б показано испарительное охлаждение высокотемпературным органическим теплоносителем ВОТ (дифенильной смесью, имеющей температуру кипения 258 °С при 760 мм рт. ст., что позволяет повышать параметры получаемого пара при обычной конструкции водоохлаждаемых деталей). Смесь прогоняется через охлаждаемые детали насосом и, нагреваясь, поступает в бойлер, в котором вырабатывается водяной пар.
При схеме а все охлаждаемые элементы параллельно включаются в коллекторы, в свою очередь соединяемые с барабаном-сепаратором, расположенным на большой высоте (более 10 м) над печью. Каждый элемент вместе с соединительными трубами составляет циркуляционный контур, ц котором имеет место естественная циркуляция воды. Принудительная многократная циркуляция воды осуществляется при помощи насоса; при этом еще больше повышается надежность работы системы охлаждения. В настоящее время при многократной циркуляции получают пар с давлением до 4 Мн/мг; но это требует специального устройства охлаждаемых деталей (повышенной их прочности). Питательная (охлаждающая) вода подается от химводоочистительных установок ТЭЦ.
