Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
Г 7
В высокотемпературных печах температурный уровень в 1,5-2 раза выше, чем был достигнут на лабораторной установке. Если принять, что скорость испарения пропорциональна квадрату температуры, то для факела, например, стекловаренной печи получим хг = 0,01 с. При средней скорости 60 м/с, длина пути горения капли /, « 0,6 м.
Для капель данного размера, в соответствии с исследованиями С. П. Жаркова, примерно треть времени т и длины /. затрачиваются на испарение и горение жидкой фазы топлива, а остальная — на догорание коксового остатка.
43
Сопоставление полученных длин со стехиометрической длиной факела свидетельствует о том, что длина пути горения капли мазута на порядок меньше стехиометрической длины факела. В реальных условиях рабочего пространства стекловаренных печей можно таким образом полагать, что испарение капли не лимитирует процесс горения факела, а догорание коксового остатка лишь ненамного увеличивает протяженность зоны интенсивного горения и полную длину факела.
Вероятнее всего, что уже в пределах длины / обеспечивается испарение и выгорание жидкой фазы капли, а вблизи границы /сх проходит в основном догорание коксового остатка.
Тем не менее, получаемая расчетом длина пути горения капли жидкого топлива — вполне ощутимая величина. При ухудшении качества распыливания топлива (например, при низком давлении и расходе распылителя, неудачной конструкции форсунки), длина зоны горения может увеличиваться пропорционально квадрату диаметра капли (см. формулу (4.45)), что вызовет уже более заметное увеличение длины зоны горения факела.
- Примеры расчетов параметров и длин факелов и практические рекомендации
Расчетные формулы для определения длин факелов позволяют определиться с основными параметрами, характеризующими протяженность зоны горения и проводить соответствующие расчеты, необходимые как для выбора параметров горелочных устройств, так и для проведения зональных расчетов процессов теплообмена.
Прежде всего, как чисто аэродинамические, так и полуэмпирические формулы (см. (4.16), (4.28), (4.30), (4.38)) свидетельствуют о том, что и у газовых и у мазутных факелов длина факела пропорциональна диаметру выходного сечения сопла.
С ростом скорости истечения теоретически вследствие влияния подъемных архимедовых сил длина факела увеличивается, но для условий многих пламенных печей и топок с учетом больших скоростей истечения и влияния облегающего воздушного потока значения критериев Бгф и Агф, настолько велики, что ролью подъемных сил уже можно пренебречь.
Для мазутных форсунок, как это следует из формулы (4.38), длина факела уменьшается с увеличением удельного расхода распылителя g Увеличение давления распылителя также приводит к уменьшению длины факела, так как при этом (при том же удельном расходе распылителя) уменьшаются диаметры критического D , выходного сечения Db сопла и диаметр выхлопной трубы D , примерно равный выходному сечению сопла D0 (см. рис. 4.14). Выбор лучшей конструкции форсунки (например, применение форсунки с выхлоп-
44
ной трубой вместо форсунки Шухова (см. рис. 4.14)) дает уменьшение длины факела (до 20-30 %).
Приведем пример расчета длин факелов природного газа и жидкого топлива для условий регенеративных стекловаренных печей.
Расчет проводим в следующей последовательности. По формулам (4.16), (4.21) и (4.22) определяет относительную стехиометрическую длину факела в условиях свободной струи lcxCB/D0. Далее с учетом скорости облегающего потока и коэффициента Kj находим величину /сх (см. формулы (4.15) и (4.20)). Длину факела /ф находим по формуле (4.27) с учетом коэффициента Рф. В условиях рабочего пространства печей длину факела /фрпр находим по формуле
(4.31) с учетом всех корректирующих коэффициентов обстановки рабочего пространства печи.
Газовый факел (факел природного газа). Принимается диаметр выходного сечения горелки D = 0,025 м, коэффициент расхода воздуха а = 1,15 (см.
3 3 з
рис. 4.10). Для природного газа L() = 9,51 м /м , рго = 0,755 кг/м , тогда 0 = = 1,293/0,755 = 1,713 и ZQ0p + + 1 = 17,3. Температура подогрева воздуха Тв = = 800 °С = 1073 К, фактор неравноплотности \|/ф = 1,48.
Величина S = 0 = бД/Г) = 1,713 (293/1073) = 0,468. Тогда S = (1,48/
0,468)ш= 1,778.
По формуле (4.16), принимая Ксв = 5,7, получаем
I св/?> = 5,7-1,778-17,3 = 175,3.
СХ 0 ’ ’ ’ ’
Величина как следует из формулы (4.20), равна
Kj= . - 1- - ¦ (4.46)
^\ + L0Qpa0wJwT
Для стекловаренных печей можно принять фактические значения скоростей истечения: газа w0 = 120 м/с, воздуха для горения wn = 8 м/с.
Тогда величина
К, = , - - - - = 0,667.
V1 +16,3 -1,15-8 /120
По формуле (4.15) величина I */?> = K,l CB/?> = 0,667-175,3 - 116,9.
-1 сх и сх и
При а0 = 1,15 значение коэффициента Рф равно Рф = 1,62.
Тогда /ф/О0 = 1,62(Г/?»0) = 1,62-116,9 = 189,4.
При а = 1,15-5-1,2 значение К =1,5.
’ 7 а ’
45
Тогда по формуле (4.31) относительная полная длина факела в условиях рабочего пространства печи
/фрпр/?>0= 1,5-189,4 = 284,1.
При D{) = 0,025 м полная длина факела в условиях стекловаренной печи составит /фрпр = 0,025-284,1 = 7,1 м.
