Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.
Скачать (прямая ссылка):
153
исследования (высокотемпературный нагрев воздуха в рекуперативных теплообменниках из легированных сталей, как известно, связан с затратами дорогостоящих металлов и с затруднениями в эксплуатации). Затраты энергии на преодоление сопротивлений газовых и воздушных потоков в теплообменниках с падающим слоем невелики, но являются существенными в теплообменниках с «кипящим» слоем, а также в дробепоточных. Серьезным недостатком описанных выше типов является абразивный износ и запыление газов и воздуха от истирания насадки, что затрудняет их практическое использование.
Вращающиеся регенеративные воздухоподогреватели. Для низкотемпературного подогрева воздуха (до250—350 °С) в котельных установках применяется воздухоподогреватель типа Юнг-стрем. Для высокотемпературного нагрева воздуха предназначается
Рис. 7-17. Схема воздухоподогревателя с «кипящим» слоем промежуточного теплоносителя.
/—-корпус газовой камеры; 2 — полки из жароупорного бетона или поддерживаю* щие решетки; 3— отвод продуктов сгорания; 4 — перепускные трубки; 5 — перепускной канал (с регулятором): б —корпус воздушной камеры; 7 — подача холодного воздуха; в—отвод горячего воздуха; 9 — сборник для позврата теплоносителя; 10— ковшовый элеватор.
Рис. 7-18. Принципиальная схема вращающегося роторного воздухоподогревателя.
а — схема воздухоподогревателе; б — попереч* цое сечение; / — ротор с набивкой нз шариков; 2 — статор (кожух); 3 —футеровка; 4 — перегородка неподвижная; 5 — уплотнения; в — привод ротора; 7 — воздух холодный; 8 — воздух горячий; 9 — горячие газы; 10—охлажденные газы.
вращающийся воздухоподогреватель роторного типа, разработанный автором книги (рис. 7-18). Ротор представляет собой цилиндр с двойной сетчатой стенкой (сваренной из жароупорной проволоки), заполненной чугунной дробью или другой регенеративной насадкой. Ротор медленно вращается вокруг вертикальной оси (ротор вала может и не иметь), и через газопроницаемые стенки фильтруются греющие газы или нагреваемый воздух. Между газовой и воздушной камерами имеют-
154
«ся неподвижные перегородки с уплотнительными устройствами. Поскольку между воздухом и г&звм имеется обычно значительная разность давлений, надежность работы роторного воздухоподогревателя , определяется хорошей конструкцией уплотнительного устройства. Роторный воздухоподогреватель рассчитан на небольшую производительность, поскольку его поверхность обдувания не может быть большой.
Связь между поверхностью нагрева сыпучей насадки и ее объемом. Если принять, что насадка состоит из идеальных шариков с диаметром da, то количество шариков в ней при массе насадки GT, кг, будет:
п = т?-- (?-35)
Полная наружная поверхность насадки
F="<=6~t=}tv'(,r’y- <7-36>
здесь F — полная поверхность насадки, м2; Vt — объем насадки (полный), м3; dg — эквивалентный диаметр частицы, м (для шариков d3~d, для других частиц можно принять d3 = 0,75d)\ р — плотность частиц, ,кг/м3-, е — порозность насыпного слоя, т. е. относительный свободный объем, заполненный газами, определяемый по формуле
s= v*~v™ — 1 — -El, (7-37)
'I Р
где рт — насыпная плотность насадки, кг/ж3; объем, занимаемый частицами насадки,
У,аст=(1— e)V,. (7-38)
Порозность для идеальных шариков е=0,5 = const, в других случаях она может изменяться в зависимости от формы частиц в больших пределах (е=0,4-4-0,6).
Если считать, что в регенеративном теплообменнике для передачи необходимого количества тепла требуется поверхность F, м2, а время пребывания частиц (время нагрева или охлаждения) обозначить т, сек, то количество насадки, находящейся в аппарате, будет:
2 = Ш=Т"' «г- (7‘39)
откуда время пребывания частицы
: QOOFd^p _ сек (7 4())
Поверхность F определяется по условиям теплообмена. Количество циклов (оборотов) будет:
п=~ или п = ^~ об/мин. (7-41)
7-8. РАСЧЕТ РЕГЕНЕРАТИВНЫХ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ
Расчет регенеративных воздухоподогревателей с зернистой насадкой как дробепоточных, так и с падающей насадкой выполняется на основании двух уравнений: теплового баланса и теплообмена. Расчет ве-
155
дется последовательно для газовой и воздушной камер, для которых уравнения теплообмена будут иметь вид:
где Qr и QB — количество тепла, отданное газами и воспринятое воздухом; ai и 02 — коэффициенты теплоотдачи от газов к поверхности нагрева и от поверхности нагрева к воздуху, определяемые по методике, изложенной выше, вг/ (м2 • ч • град); Fr и iFb — соответственно поверхности нагрева, омываемые газами и воздухом, м2\ tT и tB — средняя температура газов и воздуха, °С; trs и — средняя температура поверхности нагрева на газовой и воздушной сторонах, °С.
Примеры расчетов приведены в пособии [Л. 5].
ГЛАВА ВОСЬМАЯ *
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
РЕСУРСОВ
8-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Под вторичными энергетическими ресурсами понимаются: тепло продуктов горения, покидающих печи с относительно высокой температурой, тепло шлаков, удаляемых из плавильных печей с высокой температурой, тепло жидкости (воды и других жидких теплоносителей) или парожидкостной эмульсии, охлаждающей металлические детали в горячих местах печей; тепло горячих материалов, выходящих из печей; тепло кладки остывающих печей периодического действия и т. д. Тепло продуктов горения включается в состав вторичных энергетических ресурсов только после регенеративных устройств печи (регенераторов и рекуператоров), так как регенерация тепла является необходимой внутренней и неотъемлемой частью технологического процесса. Ко вторичным энергетическим ресурсам иногда относят и химическую энергию низкокалорийных колошниковых газов (ваграночные газы и низкокалорийные газообразные отходы производств). Коксовый и доменный газы обычно рассматриваются как сопутствующие продукты коксодоменных цехов и не относятся к вторичным энергетическим ресурсам. Низкопотенциальные энергетические ресурсы (тепло отработанного пара и т. п.) здесь не рассматриваются. Ниже, в гл. 11, приводится пример использования вторичных энергетических ресурсов — использование тепла раскаленного кокса, выдаваемого из коксовых печей. В настоящее время котлы-утилизаторы являются необходимой частью установок мартеновских печей, трубчатых печей для нефтепереработки и т. д. Ниже дается характеристика котлов-утилизаторов, применяемых в промышленности.
