Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
Подогрев воздуха увеличивает энтальпию продуктов сгорания без увеличения объема отходящих газов и тепловых потерь с ними. В зависимости от температуры уходящих газов и степени использования тепла единица тепла, возвращенного в печь, экономит 2-3 единицы тепла топлива. Аналогичный эффект дает обогащение воздуха кислородом. Оба мероприятия повышают температуру факела, продуктов сгорания. В результате уменьшается недожог топ-пива, интенсифицируемая теплопередача, особенно за счет теплового излучения. Рассмотрим данные работы, полученные на экспериментальной печи мощностью 2000 кВт при сжигании природного газа. На рис. 4.141 показана $ависимость плотности теплового потока от расхода газа при различных тео-эетических температурах горения. Величина ta обеспечивается подогревом воздуха или обогащением его кислородом. Рис. 4.142 иллюстрирует изменение температуры поверхности футеровки.
На рис. 4.143 представлена диаграмма, на которой показано влияние на теп-ювой поток подогрева воздуха либо обогащения его кислородом при различных расходах газа для упомянутой выше экспериментальной печи. Например,
q, кВт/м2
5ИС. 4.141. Зависимость плотности теплового ютока от расхода газа при различных теоре-ических температурах горения факела: 1 — 1890; 2 — 2000; 3 — 2170; 4 — 2330 °С
Расход газа, нм3/ч
Рис. 4.142. Зависимость температуры поверхности футеровки от расхода газа при различных теоретических температурах горения: 1 — 95 % кислорода, /а = 2700 °С; 2 — воздух с fp = 600 °С, =
= 2200 °С; 3 — воздух с /, = 400 °С, Га = 2120 °С; 4 — холодный воздух с /в = 20 °С, /а = 1890 °С
(56
Рис. 4.143. Влияние подогрева воздуха или его обогащения кислородом, а также расхода природного газа на тепловой поток к поверхности нагрева в печи с тепловой мощностью 2 МВт
при расходе газа 120 нм3/ч подогрев атмосферного воздуха до 600 °С эквивалентен использованию холодного, но обогащенного кислородом дутья при 8 = = 36 % (8 — дополнительное вдувание кислорода по отношению к его общему содержанию). Это соответствует концентрации кислорода в смеси газов 29,2 %. Аналогичные данные опубликованы в других работах, применительно к другим печам. В плавильных печах подогрев дутья до 500 °С равноценен обогащению холодного воздуха кислородом до 30 %. При этом удельный расход топлива снижается на 30 %, а производительность увеличивается на 40 %.
В работе проведены расчеты и опыты по обогащению дутья кислородом при сжигании нефти или природного газа на вращающихся или отражательных печах при выплавке алюминия из вторсырья. Максимальный экономический эффект ожидается от дутья, обогащенного до 30 % кислородом. Если максимальная температура в печи получается при воздушном дутье с коэффициентом избытка а = 0,98, то при дутье с 25 % кислорода этот коэффициент уменьшается до 0,96.
На отражательной печи емкостью 9 т проведены опыты по применению воздуха и обогащенного кислородом дутья с целью увеличения количества проплавляемой шихты за одну операцию с 6,5 до 9 т при той же продолжительности операции 4 ч (из них 3 ч плавка и 1 ч — загрузка и выпуск). Результаты сведены в табл. 4.61.
357
\ Таблица 4.61
указатели работы печи на воздушном и обогащенном кислородном дутье
Показатель
Воздушное дутье
Дутье, обогащенное кислородом
i Обогащал_______________________________________
ккал/ч \ Ск°Р°йд \je ДуТЬЯ> %
Расход. I ра ОТХОДЯщих газов, °С РасХ°Д^д\лавкИ( кг/ч расход Н\рГИИ; ккал/кг
^°3НкЛ^лорода, нм3/кг твердой шихты спосЛ! ^
Т \ ^Ргии на производство кислорода, ккал/кг Лент использования теплотворной \ \ Vй природного газа, %
\\%а жидкого алюминия при выпуске, °С в отходящих газах, %:
'Nl'toa
Jj \^лого газа____________________________
чение кислорода увеличило проплав шихты, степень использования Щц 1)Члива благодаря повышению температуры газов и способствовало
1,45-106 1,6-106
0 5,5
700-1150 700-1150
2160 3000
669 532
0 0,0264
— 81
40 51
720 720
2,5 1
8,5 13
Л
'Иному выгоранию примесеи в остатке шихты после выплавки алюми-
pjl Опробовано применение кислорода при обжиге известняка во вращаю-v ^чи размером 3,6x75 м. Расход природного газа составлял 4400, кисло-¦Д 1250 нм3/ч. Температура печи в зоне обжига увеличилась. Это обнару-цД1 в частности, по повышению потерь тепла корпусом печи на 4 %. Но в Д^емя уменьшалась температура отходящих газов и потери с ними со-Дсь на 5,4 %. Обогащение дутья кислородом снижает объем и скорость потока. С одной стороны снижается коэффициент конвективной теп-с другой — повышается время контакта газов с поверхностями на-
't
^ к видим, в длиннои печи повышение времени контакта газов дало v Превышающий потери от снижения коэффициента теплоотдачи. Ав-работы рекомендуют использование кислорода при обжиге извести, опыт форсирования тепловой работы вращающейся известняково-печи, отапливаемой угольной пьшью. Кислород не смешивался с первичного воздуха, а подавался непосредственно в нижнюю часть ^обращенную к слою материала, как показано на рис. 4.144. уьгсоких температур сместилась к слою, и теплообмен улучшился. В то V верхняя часть факела экранирует футеровку от воздействия ПОВЫСЬ радиационного потока от ядра факела. Производительность печи по-уь на 30 % вместо ожидаемых 20-25 %, удельный расход снизился на-V В шихту добавляется нефтяной кокс, вдвое более дешевый, чем уголь
