Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.
Скачать (прямая ссылка):
?ф==Соеф.10-87^ (1-1)
где С0 — коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела.
1 Значения температур приведены fc табл. 6-3.
11
Чем больше концентрация излучающих газов и сажистого углерода в факеле, тем больше степень черноты (при одних и тех же толщине излучающего слоя и температуре газов) и тем интенсивнее излучает факел. При сжигании топлив, не дающих светящегося факела (например, природного газа или генераторного газа), для придания факелу светимости его карбюрируют путем дополнительного сжигания жидких топлив, богатых высокомолекулярными углеводородами (смолы, мазута). Разлагаясь, они выделяют дисперсный углерод, который придает факелу светимость. При сжигании природного газа иногда устраивают самокарбюрацию, о чем сказано ниже. В нагревательных, обжиговых и прочих высокотемпературных печах чаще всего не требуется светящегося факела и его степень черноты определяется концентрацией трехатомных газов СО2, SO2, Н20. Топливо стараются быстро и полностью сжечь с минимальным избытком воздуха. Такой способ обогрева печей является наиболее экономичным.
Встречаются случаи, когда в рабочем пространстве требуется высокая степень равномерности распределения температур во избежание большого брака обжигаемых (нагреваемых) изделий. Так, например, при обжиге в камерных печах керамических изделий (фарфор, фаянс, карборунд, динас, шамот и пр.) температурная неравномерность в больших печах не должна превышать 20—40 °С. В таких случаях недопустимо, чтобы в одной части рабочей камеры печи располагалось сильно излучающее пламя, а в другой части двигался поток прозрачных газов с законченными реакциями горения, быстро остывающих при движении между изделиями, так как при этом изделия в отношении нагрева будут находиться в резко различных условиях.. Во избежание этого горение ведут таким образом, чтобы пламя было растянутым, что удается добиться регулированием процесса смешения горючих газов с вторичным воздухом (замедлением смешения).
Придание факелу (пламени) определенных радиационных свойств является вторым условием развития высокотемпературного технологического процесса в пламенных печах. В печах требуется поддерживать газовую атмосферу с определенными свойствами — окислительную, нейтральную или восстановительную. Окислительная атмосфера, например, имеет место в сталеплавильных агрегатах, где из расплавленного I металла выжигаются углерод и другие элементы. Наоборот, если при I нагреве металла в кузнечных, прокатных и термических печах имеет место окисление, то оно не только приводит к потере металла в окалину, но и вызывает необходимость затрачивать труд на удаление окалины с поверхности, а также сопровождается увеличением расхода топлива из-за ухудшения теплопередачи. Окисление металла вызывают со-, держащиеся в продуктах сгорания кислород Ог, двуокись углерода СОг, сернистый газ S02 и водяные пары НгО. Наряду с окислением в про-I цессе нагрева имеет место и обезуглероживание поверхностного слоя \ стали, вызываемое взаимодействием водяных паров, двуокиси углерода I и кислорода с металлом.
/ Обезуглероживание, так же как и угар металла, наносит ущерб производству. В современных печах для термообработки рабочее пространство печи заполняется специальными защитными газами, исключающими возможность окисления и обезуглероживания поверхности v изделий, при этом передача тепла от дымовых газов к изделиям осуществляется радиационным путем через стенки муфелей или радиационных труб, изолирующих печную атмосферу от греющих дымовых газов (рис. 1-2). На угар металла, помимо концентрации газов, влияет длительность нагрева. При скоростном нагреве -потери металла в окалину резко сокращаются, и поэтому стараются нагрев вести с наибольшей скоростью, допустимой для данного металла. В последнее время
.12
внедряются печи для безокислительного нагрева стали перед ковкой и штамповкой, принцип действия которых показан на рис. 1-2. Природный газ сжигается в рабочей камере печи с коэффициентом расхода воздуха а»0,5. Метан, являющийся главнейшей составляющей природного газа, сжигается по суммарной реакции
4СН4+402=С02+ЗС0+ЗН20+5Н2. (1-2)
Получаются продукты неполного горения приблизительно следующего объемного состава: С02=2,5%; СО = 12,1%; Н20=12,1%; Н2=
= 17,4% и N2=55,8; теплота сгорания газа Q' =3,44 Мдж/м9. Из "теории равновесия реакций окисления железа следует, что окисление стали не должно происходить при отношении С0/С02^3 и Н2/Н20^ 1,35. Это имеет место для газа указанного состава — следовательно, без-окислительный нагрев будет обеспечен. Для получения в печи необходимой температуры следует подогревать первичный воздух в рекуператоре до 800 °С. Газы из рабочего пространства направляются в камеру дожигания, где и сгорают, отдавая затем тепло в рекуператоре на нагрев воздуха.
В доменных печах помимо достижения высоких температур необходимо получать достаточное количество окиси углерода и водорода, требуемое для восстановления железа из руды, —состав газовой атмосферы играет в данном процессе большую роль. Почти всегда состав газов факела и продуктов полного горения, помимо чисто физических свойств (излучательная способность и пр.), существенно влияет на химические реакции, протекающие в агрегатах. Поэтому третьим условием развития технологического процесса является получение определенных свойств факела и газовой атмосферы в печах. Следует заметить, что здесь перечислены только основные условия, которые.в различных печах реализуются по-разному.
