Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
При расчете глубины влияния порога дополнительно допускается, что формула (4.364) для скорости поступательного движения справедлива для всех сечений предпороговой зоны с непрерывно изменяющимся заполнением. Угол а определяет составляющую поля тяготения, являющуюся движущей силой поступательного движения. Он находится из равенств (4.363), (4.364) и перед порогом выражается следующим образом:
а, = arcsin[(/0//,)3sin а].
Следовательно, угол наклона поверхности шихты к горизонту в вертикальном сечении, проходящем через ось печи, изменяется от а до а, от начала до конца предпороговой зоны. Предполагается это изменение линейным, получаем
_Ь_= Hn + ho ~но (4.365)
cos|3 sin[(a-a,)/2]
По этой формуле составлены номограммы, представленные на рис. 4.140.
По мере заполнения печи длина предпороговой зоны увеличивается до критической:
_ Q,5cos[arcsin(l-2/;0)] ^ 36^
j sin{a-arcsm[(l-2A0)3sina]/2} ’
cosP
после чего печь “захлебывается”. Вертикальные отрезки на номограмме начинаются от штриховой линии, соответствующей формуле (4.366). Номограммы дают зависимость длины L, от Н0 и hQ для двух значений угла а. Углы а, равные 0,03 и 0,05, близки к критическим значениям углов наклона действующих печей.
12. Лисиенко В.Г. и др.
353
Рис. 4.140. Номограммы, соответствующие уравнению (4.187): а — при угле наклона оси печи 0,03; б — 0,05 рад.
0,1 0,2 0,3 Н0
Увеличение времени пребывания шихты на участке L определяется по формуле т/т0 = 2/(1 + к,), где к, находится из рис. 4.139.
Если свойства шихты одинаковы на всем протяжении печи L, общее увеличение времени пребывания шихты вычисляется по формуле
^- = цА
Tn L
1 -к» 1 +
(4.367)
Формула (4.367) была проверена на ряде действующих печей прокалки кокса. В экспериментах меченный раствором алюмината натрия кокс на выходе из печи выделялся после охлаждения белым налетом оксида алюминия. Совпадение экспериментальных значений с результатами расчета оказалось достаточно хорошим. Увеличение времени пребывания шихты при прочих равных условиях приводит к повышению качества продукта. Это объясняется тем, что скорость большинства технологических процессов определяется диффузией компонентов химических реакций, требующей времени.
Анализ показывает, что подпорный порог увеличивает относительную стрелку сегмента Н0, а вместе с ней открытую и закрытую поверхности теплообмена. Однако еще быстрее увеличивается сечение слоя, и поэтому сам по себе рост величин Н0 затрудняет внутренний теплообмен. Это видно по результатам работы, где изучалась печь, в которой стрелку сегмента увеличивали за счет темпа загрузки печи без порога. Время пребывания частиц на поверхности слоя х уменьшается по формуле
xi 1
х 1 + 15,72Я0
354
где х — полное время пребывания частиц в печи или на некотором ее участке, к которому относится и время хг
Положительный эффект порога получается за счет увеличения времени х. Оно определяется резким снижением производительности участка, расположенного над порогом, где стрелка Я, уменьшается. Таким образом, снижение отношения Xj/X перекрывается возрастанием х и, в конечном счете, время пребывания частиц на поверхности слоя увеличивается.
Тепловая мощность, переданная шихте на единице длины печи, пропорциональна длине хорды сегмента и в расчете на единицу массы шихты на единице длины печи принимает вид
р = 4q/(\ynD2).
Теплопотребление шихты за время ее пребывания на единичном отрезке длины печи
g = p/(a> р).
Поскольку скорость w изменяется, увеличение теплопотребления перед порогом при установке порога оценивается как
8 = gJg0 = IM0- (4.368)
В приведенной оценке учтена теплопередача только через открытую поверхность при условии постоянства коэффициента теплоотдачи температурного напора. Для закрытой поверхности слоя в формуле (4.368) вместо отношения хорд получается отношение дуг. Мощность теплового потока с этой стороны обычно ниже в несколько раз. Поэтому формулу (4.368) можно считать достаточно корректной для оценки влияния порога на удельное теплопотребление шихты при сохранении расхода топлива и производительности. В начале пороговой зоны 8=1. Среднее значение на участке равно (1 + 8)/2. Значения величины 8 приведены ниже.
Как видим, устройство порога обусловливает существенное увеличение удельного теплопотребления шихты. В целом эффект порога проявляется в улучшении качества продукта при тех же производительности и удельном расходе топлива или в уменьшении удельного расхода топлива при том же качестве продукта.
К 8 К н0 5
0,06 0,06 1,41 0,14 0,06 1,77
0,10 1,28 0,10 1,53
0,14 1,21 0,18 0,06 1,90
0,18 1,18 0,10 1,62
0,22 1,15 0,22 0,02 3,12
12*
355
0,10........ 0,06
0,10
0,14
1,61
1,41
1,32
0,06 2,01
0,26..........0,02 3,29
0,06 2,00
Важно заметить, что пороги в печах в действительности нельзя считать весьма протяженными. Скорость поступательного движения над ними будет выше, зем по приведенному расчету. Соответственно, полученные результаты можно рассматривать как предельные по отношению к реальным порогам.
2.3.4. Подогрев дутья и обогащение его кислородом
