Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Промышленные печи, как известно, потребляют очень большие количества высококачественного топлива, и повышение экономичности их имеет большое народнохозяйственное значение.
6-5. МАТЕРИАЛЬНЫЕ БАЛАНСЫ ПЕЧЕЙ
Материальные балансы выражают закон сохранения массы материалов, подвергаемых тепловой обработке в печах. Они составляются обычно в тех случаях, когда в печах осуществляются сложные технологические процессы, связанные с изменением структуры материала, т. е. когда из исходных материалов получают продукты, отличающиеся от них по своим свойствам. При этом материалы полностью или частично меняют свое агрегатное состояние. Материальные балансы составляются при установлении производственных норм расхода материалов и выхода продуктов процесса. Например, для вращающейся печи для обжига цементного клинкера (рис. 1-6) уравнение материального баланса будет иметь вид:
2Мприх = 2А1расх
135
или
^сырья + -Мтош, + ЛГВ03д = М -f (MHt0 + МСОг + ^Иун)сырья + (-Мзолы “Ь М0.
г)топл*
+
(6-42)
Ниже приводится материальный баланс печи на 1 кг обожженного клинкера. Здесь же приведена расшифровка статей баланса, входящих в уравнение (6-42):
Приход
Масса сухой части сырья Л4сьфья 1,66
, влаги сырья .... 0,91
, топлива ¦<№,„,!„...............0,22
. воздуха для горения М,юл 2,36
пРих
=5,15
Расход:
' Масса обожженного клинкера М
1
углекислоты из сырья AfCOj 0,60
влаги сырья .... 0,93
. уноса сырья Л4ун .... 0,06
» продуктов горения M0-t . . 2,56
В том числе СО,.....................0,57
Ш,
Р»сх=
=5,15
ГЛАВА СЕДЬМАЯ
РЕГЕНЕРАЦИЯ ТЕПЛА ГАЗОВ, ОТХОДЯЩИХ ОТ ПЕЧЕЙ. АВТОНОМНЫЙ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ НАГРЕВ ВОЗДУХА
7-1. СПОСОБЫ НАГРЕВА КОМПОНЕНТОВ ГОРЕНИЯ (ВОЗДУХА И ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА)
Нагрев воздуха и горючего газа перед горением осуществляется в теплообменниках рекуперативного или регенеративного типа, принцип действия и конструкция которых описаны ниже. В основе его лежит идея регенерации тепла горячих дымовых газов, покидающих рабочее пространство печи, или возврат части тепла раскаленных материалов, прошедших обжиг (или другую тепловую обработку), и шлаков, выходящих из зоны высоких температур. Если газы, покидающие печь способны гореть (горючие газы чугунолитейных вагранок и т. д.), то они дожигаются и используются на нагрев компонентов горения. Тепло отходящих газов, тепло раскаленных материалов и шлаков представляет
собой вторичные энергетические ресурсы, и его использование повышает тепловую экономичность огнетехнических агрегатов. На рис. 7-1 показана схема регенерации тепла в доменной печи. Доменный газ, выходящий из печи, проходит очистку от пыли (см. гл. 11), сжигается в регенеративных воздухонагревателях (кауперах), продукты горения нагревают кирпичную насадку и выходят через дымовую трубу в атмосферу. Сжатый воздух, подаваемый от турбовоздуходувки, продувает раскаленную насадку другого каупера, находящегося на охлаждении, и, нагреваясь до 1 100—1200°С, вдувает-
Рис. 7-1. Схема регенерации тепла в доменной печи.
/ — доменная печь; 2 — коллектор дутья; 3 — очистка доменного газа; 4 — кауперы; S — регенеративная насадка; 6 — горелка; 7 — отвод продуктов горения; 8 — дымовая труба; 9 — турбовоздуходувка: Ю — подвод горячего дутья.
136
ся через фурмы в горн доменной печи. Два каупера одновременно нагреваются (находятся «на газу»), третий охлаждается — находится на «дутье» (периоды могут быть и другими).
Рассмотрим наиболее часто встречающийся случай регенерации тепла дымовых газов, выходящих из рабочей камеры печи с высокой температурой t0.T, когда осуществляется только подогрев воздуха до температуры tB (рис. 7-2).
Энтальпия отходящих газов
Тепло, возвращаемое в печь Г
Печь Рекит
'//////////////УЛ
1 Подведенное
$ЩГ$)
Тепло, используете '/ в рабочем a 'Лгггт юстранстое
Потеря с \отходя-
7/3 ? щими Яымо-
WW/7.S
ГГ/.вьти газами
ГУ. Потера 1 черн стенки печи ителм-
Полезмое тепло
Рис. 7-2. Диаграмма теплового баланса печи с регенерацией тепла отходящих газов.
/0 г = [о0 -f- (а — 1) о0] c0,Tt0.T, кдж/кг {кдж/м1).
(7-1)
Энтальпия нагретого воздуха
/в = v°acBtB, кдж/кг (кдж/м3). (7-2)
Эффективность регенерации тепла характеризуется коэффициентом регенерации г:
_ __ /в ___ __ 1 t9 Св
^О-Г
(t>° + Дао») CO Tto r
(7-3)
Из уравнения (7-3) видно, что коэффициент регенерации тем больше, чем больше отношение температур tB/t0T, чем меньше параметр v°Jv° и чем больше коэффициент избытка воздуха в топочном устройстве а. Мы видели, что отношение v°Jv° меняется от 1,1 до 2,2 и, следовательно, при
одном и том же соотношении температур tJt0.T коэффициент регенерации у высококалорийных горючих газов больше, чем у низкокалорийных. Что касается отношения св/с0.г, то при отношении tB/t0.r в пределах 0,4—1,0 оно изменяется в пределах 0,85—0,94.
На рис. 7-3 показан способ регенерации тепла за счет нагрева воздуха раскаленным ма-. териалом, прошедшим нагрев во время тепловой обработки его в рабочей части печи. Такой нагрев возможен только в том случае, если материал инертен и не меняет своих свойств при продувке его воздухом (керамика, вяжущие материалы и т. д.), например в туннельной печи для обжига керамических изделий, изображенной на рис. 1-3. Регенерация тепла в такой печи осуществляется следующим образом. Обожженные изделия, уложенные на вагонетках, из зоны высоких температур перемещаются в зону остывания, где обдуваются воздухом. Воздух нагревается до 900—1 200 °С (в зависимости от температуры обжига) и поступает на горение в зону высоких температур. Коэффициент регенерации в этом случае
