6.2. Генератор теплоти

Як генератори теплоти в промислових печах використовують одну або кілька топок чи спеціальних топочних пристроїв (виключаючи печі з електрообігріванням, де найчастіше встановлюються електронагрівачі ТЕНи).

Топки печей мають невеликі розміри і витрати умовного палива в межах 15-75 кг/год.

Топки поділяються на 2 групи:

1. Шарові для спалювання твердого палива (обслуговуються вручну), оснащені колосниками, встановлюються в тупикових цегляних печах.

2. Камерні (або камери згоряння) для спалювання газу чи рідкого палива, встановлюються в тунельних печах з рециркуляцією продуктів згоряння.

Для спалювання газу в топках використовують:

1. інжекційні пальники низького (автоматизовані блочні) або середнього тиску;

2. пальники з примусовою подачею повітря.

Вибір цих пристроїв залежить від конструкції пічного агрегата, топки, тиску і витрати газу.

Для рідкого палива застосовують форсунки з паровим або повітряним розпилювачем (паливо підігрівається до 90°С).

Основною задачею при спалюванні палива є правильне підведення до нього достатньої кількості повітря, що забезпечує повне згоряння палива. Повітря для спалювання звичайно надходить в топку тупикової печі через піддувало завдяки розрідженню, яке створюється димовою трубою або димососом при примусовому переміщенні [4].

6.3. Теплообмінні пристрої

Теплота, необхідна для випікання хлібних виробів, надходить в пекарну камеру печі від генератора через різні теплообмінні пристрої, що розташовуються в пекарній камері [4].

Види розповсюджених теплообмінних пристроїв:

• канали в канальних печах;

• пароводяні трубки Перкінса в печах з пароводяним обігріванням;

• парові радіатори в печах з паровим обігріванням;

• електронагрівачі в електропечах та ін.

При цьому найчастіше теплоносієм є продукти згоряння палива – димові гази, які перемішуються по системі обігрівання, що утворена газоходами і каналами, через стінки яких теплота поступає в пекарну камеру.

П

43

ри низьких (до 700°С) температурах димових газів застосовують металеві канали круглого або прямокутного перерізу, так звані канали з малим термічним опором, стінки яких виконуються з стальних листів або з тонких чавунних плит з ребрами жорсткості.

Канали, які працюють в межах високих температур (більше 1400°С), виконуються з вогнетривкої шамотної цегли або вогнетривких бетона чи глини, мають велику товщину і значний перепад температур, називаються каналами з великим термічним опором ().

Цегляні канальні печі свого часу були широко розповсюджені і мали ту перевагу, що в топках цих печей можна було спалювати тверде, рідке паливо і газ. Але вони мали велику теплову інерцію і вимагали тривалого часу для розігрівання.

Металеві печі з рециркуляцією димових газів в каналах, тобто з возвратом частини відпрацьованих газів і змішуванням їх з новими продуктами згоряння, малоінерційні, найчастіше продукти згоряння розподіляються по нагрівних каналах зон паралельно, що дозволяє створити в кожній зоні оптимальний тепловий режим, а також використати сталеві канали з відносно невеликою товщиною стінок (3 мм).

В пароводяних нагрівальних трубках Перкінса теплоносієм слугує пара високого тиску (10 МПа) з температурою кипіння понад 310°С. Трубки виготовляються з безшовних товстостінних суцільнотягнутих труб із низьковуглецевої сталі, зовнішній діаметр яких 32-35 мм, товщина стінок відповідно 4-5,5 мм. На одну третину свого внутрішнього об’єму трубка заповнюється дистильованою водою і ретельно заварюється з обох боків. Коефіцієнт корисної дії трубки дорівнює одиниці. Нагрівальні трубки компактні, мають просту конструкцію, можуть бути різних розмірів і конфігурації, повинні встановлюватися з невеликим нахилом (12-40 мм на 1 м) в бік топки.

Кінець трубки, який знаходиться в топці, нагрівається, всередині трубки утворюється насичена пара, яка переміщується в бік пекарної камери і віддає теплоту через стінку трубки середовищу пекарної камери, конденсуючись при цьому, завдяки нахилу трубки конденсат стікає до топкового її кінця назустріч парі.

Умови надійної роботи пароводяної трубки Перкінса:

1. Кількість підведеної теплоти до топкового кінця трубки Q_m має дорівнювати кількості теплоти, яка віддається в пекарну камеру Q_пк.

Q_m = Q_пк

Коли рівняння не виконується (Q_m > Q_пк) відбувається перегрівання топкового кінця трубки, тиск пари в трубці зростає, червоніє оголений топковий кінець, стінки перегріваються до 400-500°С, трубка вибухає.

Це буває, коли при форсованій роботі топки з повним завантаженням, припиняється подача тістових заготовок в пекарну камеру, тобто відбір теплоти скорочується і порушується рівновага.

2. Д

   44

   ля забезпечення надійної циркуляції в трубці напір киплячої води N_в, який забезпечується нахилом трубки у бік топки, повинен бути більше гідравлічного опору пари Δ Р, який виникає в трубці при пульсаціях.

N_в > Δ Р

Таким чином, якщо гідравлічний опір пари Δ Р менше напора води забезпечується стікання рідини (конденсата) та охолодження топкового кінця трубки. Якщо навпаки, опір пари більший за напір рідини, що буває при форсованій роботі топки, порушується циркуляція, спостерігається сильне перегрівання топкового кінця і вибух трубки.

В печах з паровим обігріванням (рис. 9) в пекарній камері розташовані парові радіатори 5 у вигляді нагрівальних секцій, зв’язаних паропроводом 4 з верхнім колектором парогенератора високого тиску, де отримується насичена пара високого тиску (10-12МПа), яка і є теплоносієм [4]. Пара через радіатори 5 віддає теплоту в пекарну камеру печі, конденсується, по конденсатопроводу 6 стікає в нижні колектори секцій парогенератора. Циркуляція природна, бо пекарна камера знаходиться вище парогенератора. Система заповнюється дистильованою водою на третину всього об’єму з урахуванням трубопроводів. Умови надійної роботи системи збігаються з попередніми.

Рис.9. Схема парового обігрівання печного агрегату системи Г.П. Марсакова

1 – парогенератор (котел) високого тиску,

2, 4 – паропроводи, 3 – підігрівач-економайзер, 5 – нагрівальні секції печей, 6 – конденсатопровід

Д

45

о теплообмінних пристроїв, що часто використовуються в електричних печах, можна віднести електричні теплові елементи – трубчасті нагрівачі ТЕНи різної конфігурації і розмірів, які встановлюються безпосередньо в пекарній камері або поза неї, коли теплоносієм слугує нагріте повітря, що подається в пекарну камеру за допомогою вентилятора.