книги из ГПНТБ / Бельский, В. И. Промышленные печи и трубы учеб. пособие

духу (газу). При использовании тепла отходящих дымовых га­ зов в котлах-утилизаторах получают пар.

Рекуператоры

В промышленных печах применяют керамические и металличеческие рекуператоры. Металлические рекуператоры компактны, газоплотны и хорошо размещаются в любом месте. В них можно подогревать как воздух, так и газ.

Металлические рекуператоры из жаропрочной стали приме­ няют для подогрева воздуха (газа) до температуры не выше 750—800° С, из обычного серого чугуна — не выше 300° С. Кера­ мические рекуператоры громоздки и негазоплотны. Утечка воз­ духа достигает 30—40%, в связи с чем в них нельзя подогревать горючий газ. Зато подогревать воздух можно до 800—1000° С.

В промышленных печах наиболее распространены металличе­ ские рекуператоры двух типов: из гладких труб и игольчатые.

На рис. 32 показан рекуператор, выполненный из гладких стальных труб и состоящий из двух основных секций и третьей маленькой дополнительной, служащей для предохранения вто­ рой секции труб (по воздуху) от излучения предрекуператорного пространства. Третью секцию включают (по воздуху) параллель­ но основным секциям. Она не связана с ними конструктивно и при выходе из строя может быть легко заменена.

Дымовые газы после защитной секции входят в шахту второй секции, поднимаются вверх, омывая снаружи рекуператорные трубы, переходят вверху в шахту первой секции, опускаются по ней вниз и уходят в дымовую трубу.

Нагреваемый воздух входит в нижнюю часть первой секции, поднимается вверх по трубам, переходит в трубы второй секции, опускается по ним вниз и далее по воздухопроводу поступает к месту потребления.

Рекуператорные трубы и коллекторы первой секции изготов­ ляют из углеродистой стали, второй и третьей секции — из жа­ ропрочной стали. Так как трубы второй секции нагреваются до 600—800° С, то для предохранения нагретых труб от прогиба в конструкцию рекуператора включены противовесы, уравновеши­ вающие трубы и создающие в них небольшие растягивающие усилия. Для более равномерного омывания труб рекуператора дымовыми газами по высоте шахты рекуператора устанавливают направляющие перегородки.

Игольчатые рекуператоры собирают из чугунных литых труб овального сечения, снабженных с одной или двух сторон для увеличения поверхности и эффективности теплоотдачи иглами (рис. 33). На концах труб имеются фланцы, при помощи которых трубы присоединяют друг к другу и к обвязочным рейкам. Ре­ куператоры монтируют так, что воздух проходит внутри игольча­ тых труб, а продукты горения снаружи. Игольчатые рекупера-

ПО

торы можно устанавливать под печью, над печью или в боровах (рис. 34).

Рис. 32. Рекуператор с гладкими стальными трубами

J и 2 — первая и вторая основные секции; 3 — дополнительная секция; 4 — противове­ сы; 5 — направляющие перегородки для дымовых газов

Для небольших печей применяют рекуператоры типа «термо­ блок», представляющие собой пучок труб, залитых чугуном с остановлением каналов между рядами труб. Через трубы пропус­ кают нагреваемый воздух или газ, а через каналы в чугуне, располагаемые перпендикулярно пучку труб,— дымовые газы.

Ill

Недостатком термоблоков является их большая относительная масса на единицу передаваемого тепла.

Для печей с температурой отходящих газов выше 900—1000° С в последние годы начали применять так называемые «радиаци­ онные рекуператоры», в которых дымовые газы проходят с от­ носительно небольшой скоростью в каналах большого сечения,

ческих рекуператоров: из трубчатых элементов и из фасонных

трубам сверху вниз, а воздух омывает трубы снаружи, несколько раз меняя свое направление; в рекуператорах второго типа — по каналам снизу вверх проходит воздух, а дымовые газы омывают фасонные камни снаружи.

Регенераторы

Регенератор представляет собой камеру, заполненную насад­ кой из кирпичей, через которую попеременно проходят дымовые газы и нагреваемый воздух (газ).

На рис. 37 показана схема работы мартеновской печи с по­ догревом воздуха и газа в регенераторах. Печь оборудована че­ тырьмя регенераторами: два из них воздушные для нагрева воз­ духа и два газовые для нагрева газа. При положении клапанов и шиберов, показанном на схеме, движение отходящих продук­ тов горения происходит против часовой стрелки. Продукты горе­ ния проходят левую пару регенераторов, нагревают насадку и уходят в дымовую трубу.

Воздух и газ для горения подаются через правую пару реге­ нераторов и, проходя через них, нагреваются за счет аккумули­ рованного насадкой тепла. После того как левые регенераторы нагреваются до требуемой температуры, а правые остынут, спе­ циальное устройство — командоаппарат — автоматически вклю-

112

чает поочередно лебедки 6, 5 и 7. При этом лебедка 6 закрыва­ ет газовый клапан и открывает дымовой, лебедка 5 закрывает дымовой и открывает газовый, а лебедка 7 одновременно откры­ вает воздушный клапан и закрывает дымовой шибер левого воз­ душного регенератора, а также закрывает воздушный клапан и открывает дымовой шибер правого воздушного регенератора.

Врезультате перекидки клапанов и шиберов продукты горе­ ния уходят через правые, остывшие регенераторы, а газ и воздух подаются через левые, нагретые. В регенераторах с керамичес­ кой насадкой перекидка клапанов и шиберов производится обыч­ но через каждые 10—30 мин. Для подогрева только воздуха уст­ раивается одна пара регенераторов.

Наиболее употребительные типы регенераторных насадок по­ казаны на рис. 38. Основанием для регенераторной насадки слу­ жит поднасадочная решетка, выкладываемая из фасонных огне­ упорных изделий, опирающихся на столбики или стенки. Иногда поднасадочную решетку выполняют в виде арочек, выравнивае­ мых сверху кирпичом, нижняя поверхность которого подтесыва­ ется по дуге арки (рис. 38, б).

Ввоздухонагревателях доменных печей, работающих также

114

и дымового клапанов; 7 — лебедка газовых и воздушных шиберов; 8 — лебедка регулирую­ щего шибера; 9 — лебедка дымового шибера

по принципу регенераторов, поднасадочная решетка выполняется из чугунных плит с отверстиями, соответствующими каналам на­ садки.

Для некоторых специальных небольших печей применяют ре­ генераторы с металлической насадкой (шарики, ленты, трубки из жаропрочной стали), дающей значительно более развитую по­ верхность нагрева с интенсивной теплоотдачей I м2 поверхности нагрева насадки.

Котлы-утилизаторы

Физическое тепло отходящих из печи дымовых газов исполь­ зуют в первую очередь в рекуператорах или регенераторах для подогрева воздуха и газа, так как это помимо экономии топлива улучшает работу печи. Однако отходящие дымовые газы и после рекуператоров или регенераторов обычно еще имеют температу­ ру 500—700° С, т. е. содержат значительное количество тепла. Для утилизации его на печах с большим расходом топлива при­ меняют котлы-утилизаторы, в которых за счет тепла отходящих дымовых газов получают пар, используемый затем на нужды за­ вода.

Рис. 38. Типы насадки регенераторов

Котлы-утилизаторы располагают между печью и дымовой трубой. Для возможности ремонта и чистки без остановки печи котлы устанавливают на обводном боро­ ве, который можно отсечь от основного

борова шибером (рис. 39).

Так как аэродинамическое сопротив­ ление котла сравнительно большое, а тем­ пература отходящих из котла дымовых газов низкая (порядка 200—250°С), то тяги дымовой трубы не хватает для пре­ одоления аэродинамического сопротив­ ления, в связи с чем устанавливают ды­ мосос, отводящий газы в дымовую трубу.

Рис. 39. Схема установки котла-утилизатора

1 — печь; 2 — основной боров; 3 — шиберы; 4 — дымовая труба; 5 — обводной боров; 6 — котел-утилизатор; 7 - д ы ­ мосос

Н6

117

На рис. 40 показан котел-утилизатор типа КУ-80, устанавли­ ваемый за мартеновскими печами. Поверхности нагрева котла, выполненные в виде ряда змеевиков, расположены в двух верти­ кальных газоходах.

В первом по ходу газов восходящем газоходе расположены пароперегреватель и испарительные змеевики, а в нисходящем— водяной экономайзер. Газоходы снаружи имеют легкий металли­ ческий каркас, а изнутри — футеровку из огнеупорного кирпича с изоляцией из диатомитового кирпича.

Барабан котла расположен сбоку газоходов и изолирован снаружи шлаковатными матами. Питательная вода поступает в экономайзер, подогревается там и проходит в барабан. Из бара­ бана вода идет в испарительные змеевики, где нагревается до температуры насыщенного пара. Пароводяная смесь снова по­ ступает в барабан, откуда пар идет в пароперегреватель, а вода циркуляционным насосом снова подается в испарительные змее­ вики.

В пароперегревателе пар подогревается до температуры 350— 400° С и затем в виде сухого перегретого пара идет в заводской паропровод. Котел рассчіГган на пропуск 80—100 тыс. м3/ч отхо­ дящих дымовых газов. Паропронзводительность котла до 15 т/ч пара давлением 18 кгс/см2.

Для меньших или больших количеств отходящих газов приме­ няются котлы с соответственно меньшей или большей поверхно­ стью нагрева.

ГЛАВА V

НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ И ТЕРМИЧЕСКИЕ ПЕЧИ И СУШИЛА

§ 15. КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕЧЕЙ

Промышленные печи .можно классифицировать по различным признакам: назначению, характеру протекающих процессов, ви­ ду топлива, способу выделения тепла, устройству рабочего про­ странства, способу обслуживания, способу использования тепла отходящих газов и др. Наиболее просто для характеристики пе­ чей классифицировать их по четырем основным признакам.

118

По технологическому назначению

а) Плавильные, служащие для плавки материалов (металлов, минералов, стекла и др.). К ним относятся доменные и мартенов­ ские печи, вагранки, печи для плавки цветных металлов, стекло­ плавильные и др.

б) Нагревательные, служащие для нагрева металла перед обработкой давлением: прокаткой — печи прокатных цехов, ков­ кой или штамповкой — кузнечные печи.

в) Термические, служащие для нагрева материалов с целью их термической обработки — закалки, отпуска, отжига, нормали­ зации. К ним относятся печи для термической обработки стали, чугуна, стекла и т. д.

г) 'Обжиговые, служащие для обжига материалов. К ним от­ носятся печи для обжига керамики, извести, цементного клинке­ ра, серного колчедана.

д) Сушила, служащие для удаления влаги из материала или высушивания окрашенных изделий. Это — сушила для сушки форм и стержней в литейных цехах, для сушки сырца в керами­ ческой промышленности, для сушки дерева и малярные сушила.

е) Печи, служащие для получения из одного продукта друго­ го путем его перегонки. К ним относятся печи нефтеперерабаты­ вающих заводов, печи для получения искусственного жидкого топлива, коксовые батареи, ряд печей химической промышлен­ ности.

ж) Печи химической промышленности, служащие для нагре­ ва материалов с целью проведения химических процессов.

По источнику тепловой энергии

а) Пламенные, в которых тепловая энергия получается путем сжигания топлива. Пламенные печи в свою очередь подразделя­ ются на печи, работающие на твердом, жидком и газообразном топливе.

б) Электрические, в которых нагрев происходит за счет элек­ троэнергии. По виду использования электроэнергии различают электрические печи сопротивления, дуговые, индукционные, кон­ тактные, электронные, инфракрасного нагрева.

По конфигурации рабочего пространства (рис. 41)

а) Камерные, в которых материал в процессе нагрева непод­ вижно лежит на поду. Температура рабочего пространства ка­ мерных печей во всех точках почти одинаковая.

б) Проходные, в которых материал постепенно по мере на­ грева продвигается от загрузочного конца к выгрузочному. Тем­ пература на всем протяжении рабочего пространства поддержи­ вается примерно одинаковой.

119