Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Нагрев в печах производится открытым способом и реже косвенным путем. Наиболее простым является открытый нагрев (рис. 5-1), при котором дымовые газы непосредственно соприкасаются с нагреваемым® изделиями (материалом). Этот способ применяется в подавляющем большинстве печей. Сюда относятся плавильные печи, печи для нагрева стальных слитков и заготовок перед прокаткой, ковкой и т. д., печи для: обжига огнеупорных изделий и т. д.
Печи с прямым нагревом в свою очередь делятся на печи с большим свободным объемом рабочего пространства, шахтные печи для обработки кусковых материалов, печи с кипящим слоем, циклонные печис и др. На рис. 5-1,а изображена схема печи с большим свободным объемом рабочего пространства. Нагреваемый материал, изделия или шихта лежат на полу, а над ним имеется значительный свободный объем, в котором могут протекать реакции горения топлива. Наличие свободного объема позволяет приблизить горящий факел к нагреваемому материалу, что очень выгодно, так как при этом теплопередача становится весьма интенсивной. Это обеспечивает высокую производительность пе-
93
чи и как следствие малый удельный расход тепла на обработку. Поэтому для высокотемпературных печей отдельные топки строятся редко; 'большей частью топливо (газ, мазут, угольная пыль) сжигается в рабочем пространстве печи, в непосредственной близости от нагреваемых изделий.
Печи с большим свободным объемом рабочего пространства могут иметь разное назначение, и в них могут осуществляться разнообразные технологические процессы — плавка стали и цветных металлов, нагрев •стальных слитков и заготовок перед прокаткой или ковкой и т. д. Средн
г)
Рис. 5-1. Схемы открытого нагрева в печах.
а — камерная печь; б — методическая печь для нагрева стальных заготовок; в — вращающаяся барабанная печь; г — шахтная печь.
«них имеются печи, в которых поддерживаются примерно одинаковые температуры во всех точках рабочего пространства, например камерные печи и печи с переменной температурой в рабочем пространстве, например методические печи для нагрева стальных заготовок (рис. 5-1,6). Открытый нагрев стальных изделий и заготовок продуктами сгорания, содержащими СО2, SO2, НгО и О2, вызывает окисление поверхности металла или его обезуглероживание, и поэтому часто применяют нагрев .в безокислительной среде. Это достигается сжиганием природного газа с малыми коэффициентами расхода воздуха а = 0,4-ь0,5, в результате чего получаются продукты неполного сгорания, в состав которых входят ОО2, СО, Н2, Н20, N2 и СН4, причем в соотношениях, исключающих окисление и обезуглероживание стали. Для создания необходимого температурного уровня воздух, идущий на горение, нагревают до 800 °С или применяют кислород. В дальнейшем продукты неполного горения дожигаются и используются для нагрева воздуха и других целей.
Во вращающихся барабанных печах, употребляемых для обжига различных сыпучих или кусковых материалов (рис. 5-1,в), свободный •объем располагается вдоль оси печи. Кладка печи, вращаясь вместе с барабаном, соприкасается попеременно то с греющими газами, то «с нагребаемым материалом, что способствует более интенсивной передаче тепла.
В шахтных печах, применяемых для огневой обработки кусковых материалов, рабочее пространство заполнено слоем кускового материа-
<94
л а (рис. 5-1,2) и дымовые газы движутся через узкие извилистые каналы, образуемые кусками материала, причем поперечное сечение этих каналов очень неравномерно по высоте печи и скорость газов все время* изменяется. Изменение скорости способствует турбулизации потока и увеличению теплопередачи конвекцией, однако это одновременно повышает затраты энергии на продувку газов через слой материала.
Всякого рода сыпучий материал (в виде зерен или в дисперсном состоянии) в зависимости от аэродинамического режима движения газов в печи может нагреваться в печи либо слоевым способом, либо в кипящем слое, либо, наконец, во взвешенном состоянии.
Процессы в «кипящем» слое мелкозернистого материала идут с интенсивным теплообменом вследствие энергичного перемешивания материала по всему объему печи без применения специальных механизмов и большой удельной поверхности обрабатываемого материала и хорошим обтеканием его греющими газами. Поэтому печи с кипящим слоем (рис. 2-2,6) получили распространение: в металлургии для обжига мелкозернистых руд и концетратов, для обжига известняка и пр.; в химической промышленности для обжига серного колчедана, а также в печах с катализом в кипящем слое при окислении сернистога ангидрида, аммиака и пр.; в нефтеперерабатывающей промышленности для катализного крекинга нефтепродуктов.
Циклонный способ нагрева получает все большее распространение благодаря интенсивности процессов теплообмена в них, что обеспечивает большую производительность циклонных печей. Циклонные печи (рис. 1-13) применяются в химической промышленности для обжига серного колчедана, суперфосфатов и других продуктов. В силу перспективности циклонного способа нагрева в настоящее время проводится много работ по исследованию применения его в разных производствах.
