.

Калориметрична температура горіння газового палива з коефіцієнтом надлишку повітря = 1,1, що є оптимальним для більшості застосовуваних моделей газопальникових пристроїв, визначається за формулами (3.19), (3.20):

При температурах в топках котлів і печей до 1500 ÷ 1600 ступінь дисоціації водяних парів невелика, нею можна нехтувати. З цього випливає, що калориметрична температура горіння прирівнюється до теоретичної: =.

Дійсна температура горіння залежить від пірометричного коефіцієнта. Для термічних печей = 0,75.

Дійсна температура горіння газу визначається за формулою (3.26):

Розрахунок теплового балансу печі

Метою складання теплового балансу для промислової печі є визначення необхідного витрати газового палива, який забезпечить належну її роботу.

Перш ніж приступити до складання теплового балансу промислової печі, необхідно скласти перелік статей прибутків та витрат теплоти в топкову камеру при робочій температурі в котельній камері = 1200 згідно з рівнянням теплового балансу (4.1).

Статті годинних надходжень теплоти в топкову камеру печі

1. Годинний прихід теплоти з завантажуваними в піч деталями

Годинний прихід теплоти з завантажуваними в піч деталями визначається за формулою (4.3):

Деталі виконані з вуглецевої сталі марки Ст.45; теплоємність сталі при початковій температурі деталей = 16, =  0,51/.

2. Годинний прихід теплоти з подаваним в топку повітрям

Годинний прихід теплоти з повітрям,яке подається в топку, визначається за формулою (4.5).

Зауважимо, що годинна витрата повітря, продуктів згоряння та інші годинні витрати теплоти, які залежать від годинної витрати газової суміші,яка подається на горіння, необхідно висловлювати через годинну витрату газової суміші, виділяючи єдину невідому .Годинний прихід теплоти з подаваємим в топковий об'єм підігрітим повітрям може бути визначений дещо іншим виразом: як добуток годинної витрати газової суміші на фізичну теплоту повітря, що подається в кількості, необхідній для повного згоряння 1 газової суміші:

_.

3. Годинний прихід теплоти з газовим паливом

Визначається годинний прихід аналогічним чином, як прихід теплоти з повітрям, за формулою (4.8):

_.

4. Годинний прихід теплоти, що надходить в результаті хімічних реакцій горіння газового палива.

Прихід теплоти в результаті проходження хімічних реакцій горіння газового палива обчислюється за формулою (4.9):

_.

Статті годинних витрат теплоти з топкової камери печі

1. Годинна витрата теплоти з нагрітими до температури термообробки деталями, вивантажуваними з печі

Годинна витрата теплоти з нагрітими до температури термообробки деталями, вивантажуваними з печі, визначається за формулою (4.12):

2. Годинна витрата теплоти, що виноситься з камери згоряння з газами, що відходять

Ця витрати теплоти визначається за формулою (4.14):

---

3. Годинна витрата теплоти, що витрачається на компенсацію тепловтрат через огороджувальні конструкції печі

Така витрата теплоти визначається за формулою (4.16):

4. Годинні втрати теплоти внаслідок хімічної неповноти згоряння газового палива

При правильній наладці газопальникових пристроїв печі хімічного недопалювання палива не відбувається:

5. Годинні втрати теплоти через відкриті завантажувальні вікна у вигляді теплової променистої енергії,яка вибивається в момент завантаження і вивантаження деталей

Ці втрати теплоти визначаються за формулою (4.17):

6. Годинна витрата теплоти, необхідна для компенсації неврахованих втрат теплоти

Така витрата теплоти приймається в розмірі 10-15% від загального приходу теплоти в піч:

Прирівнявши знайдені суми статтей приходу з витратами теплоти в печі відповідно до рівняння теплового балансу, визначають необхідну витрату газового палива :

Після визначення необхідної витрати газової суміші знаходять чисельні значення всіх складових статтей надходження і витрат теплоти. Всі знайдені значення зводимо в зведену балансову таблицю:

Нев^/язка теплового балансу:

Термічний ККД промислової печі визначається за формулою (4.21):

Кількість теплоти, що віддається продуктами згоряння до виходу з робочого простору печі, визначається за формулою (4.24):

Коефіцієнт використання хімічної енергії палива обчислюється за формулою (4.22):

Статьи прихода теплоты
Наименование статей	Обо- значение	Величина	Ед. изме- рения
Приход теплоты с металлом	Q'	740	кДж/ч
Приход теплоты с подаваемым возду- хом	Q'	44 760	кДж/ч
Приход теплоты с газовым топливом	Q' г	320	кДж/ч
Приход теплоты в результате сгора- Ния газового топлива	т	336 580	кДж/ч
	прих Qобщ	382340	кДж/ч
Статьи расхода теплоты
Расход теплоты с нагретым металлом	"	55 080	кДж/ч
Расход теплоты с продуктами сгора- ниягаза	Q2	191 450	кДж/ч
Расход теплоты, затрачиваемый на компенсации теплопотерьчерезогра- ждающиеконструкциипечи	Q5	102 600	кДж/ч
Расход теплоты,затрачиваемыйна компенсациюпотерьввиде лучистой энергии, теряемой во время загрузки и выгрузки материала из открытых за- грузочных дверец печи	Qл	12 890	кДж/ч
Неучтённые потери	Qнеуч	20 470	кДж/ч
	расх Qобщ	382 490	кДж/ч

---

ОСНОВНІ ВИСНОВКИ

У результаті складання теплового балансу промислової термічної печі, що працює на газовому паливі, ми визначили, що для створення температури, необхідної для здійснення термічної обробки металевих деталей, виконаних із Ст.45, слід забезпечити витрату газового палива через пальникові пристрої печі = 9,2 /.. При цій витраті температура в печі буде підтримуватися в межах 1200. За цих умов роботи термічний ККД печі складе всього 16%, а коефіцієнт використання газового палива - 0,3, що говорить про необхідність вжиття заходів щодо утилізації викидається теплоти з подальшим її використанням.

Розділ 5 ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ РОБОТИ

ЕНЕРГЕТИЧНИХ УСТАНОВОК. ВИКОРИСТАННЯ

НИЖЧОЇ ТЕПЛОТИ ЗГОРЯННЯ ПАЛИВА

5.1. Використання вторинних енергоресурсів

Теплова ефективність полум'яних нагрівальних печей (у тому числі газових) дуже невелика. Наприклад, у методичних нагрівальних печах, де температура в робочому просторі печі складає 1300 ÷ 1400, температура газів, що дуже велика: близько 800 ÷ 1000, у результаті втрати теплоти з газами, що досягають 30 ÷ 45%, а ефективність корисно використаної теплоти, витраченої на нагрівання заготовок, складає всього 30 ÷ 35%. У ковальських камерних печах температура в робочому просторі така ж, як і в методичних, а температура газів значно вища 1200 ÷ 1300. Втрати теплоти з газами, що виходять, в ковальських печах досягають 55 ÷ 65%, тим самим ефективність використання теплоти всього 10 ÷ 15%. Розглянуті приклади вказують на надзвичайно низький ККД промислових печей, який призводить до величезної перевитрати газового палива.

На рис. 2:

- фізична теплота, що подається з зовнішнім повітрям, /;

- фізична теплота, що подається паливом, /;

- хімічна теплота палива, /;

- теплота, що втрачається через вивантаження гарячого шлаку, /;

- теплота, що втрачається через вивантаження гарячої продукції, кДж / год;

- теплота, що втрачається піччю за рахунок тепловтрат через зовнішні огородження, /;

- теплота, що виноситься з топки печі та відхідними продуктами згоряння, /;

- теплота, що вноситься в піч з підігрітим паливом, /;

- теплота, що вноситься в топку з підігрітим повітрям (гаряче дуття), /;

- теплота, що відводиться з нагрітим теплоносієм, /;

- теплота, що виноситься з газами після першого ступеня, /;

- теплота, що виноситься з газами після другого ступеня, /;

- теплота, що виноситься з газами після третього ступеня, /.

Для підвищення ефективності використання газового палива в печах може бути застосований ряд заходів: підігрів повітря, що йде на горіння, збільшення ступеня використання пода печей, ущільнення печей, поліпшення ізоляції стін і склепінь, автоматизація теплового режиму, підвищення температури в робочій камері.

Для більш повного використання теплоти згоряння природного газу, підвищення ККД і коефіцієнта використання палива застосовуються різні схеми східчастого використання теплоти продуктів згоряння газового палива. Схеми можливої ​​ступінчатої утилізації теплоти відхідних газів промислової печі показані на рис. 2.

---

Зокрема, для зниження величезних втрат теплоти з газами, що використовують низькотемпературні теплоутилізатори (різні теплообмінні апарати): рекуперативні теплообмінники (рекуператори); регенеративні теплообмінники (регенератори), контактні теплообмінники (змішувальні теплообмінники). Теплообмінними апаратами називають пристрої, призначені для передачі теплоти від більш нагрітого теплоносія до менш нагрітого. Вони широко застосовуються в різних областях техніки. За способом передачі теплоти розрізняють контактні і поверхневі теплообмінні апарати. У контактних теплота передається в результаті безпосереднього контакту (змішування) двох теплоносіїв. Поверхневі теплообмінні апарати поділяють на рекуперативні, регенеративні і конденсаційні. У рекуперативних теплота передається від одного теплоносія до іншого через розділяючу їх тверду стінку; в регенеративних - наступним чином: стінка, що є масивним теплоакумулюючим тілом, знаходиться поперемінно в контакті то з гарячим, то з холодним теплоносієм, передаючи теплоту від першого до другого; в конденсаційних відбувається рекуперативний теплообмін між пластинами і трубною поверхнею теплообмінника, в результаті того, що продукти згоряння переохолоджуються нижче точки роси, на теплообмінних поверхнях конденсаційного теплообмінника відбувається конденсація вологи. У конденсаційних теплообмінниках відбирається прихована теплота конденсації водяної пари, тому розрахунок теплового балансу промислової установки з установленими конденсаційними теплообмінниками ведеться з вищою теплотою згоряння палива.

5.2. Рекуперативні теплообмінні апарати

Найбільшого поширення при утилізації теплоти відхідних газів промислових печей отримали поверхневі рекуперативні теплообмінні апарати. В утилізаційних рекуператорах в якості гріючого теплоносія використовуються продукти згоряння промислових печей, а в якості нагрівного теплоносія можуть застосовуватися гази, пари і краплинні рідини. Відібрана рекуператором теплота може використовуватися безпосередньо в самих печах на підігрів повітря, що йде на горіння, підігрів палива (для газового палива, як правило, не застосовується) або на інші цілі. Наприклад, у теплообмінному апараті нагрівається зовнішнє повітря, яке потім, стаючи сушильним агентом, подається в камеру сушильної установки, або вода, що застосовується як теплоносій для виробничих і невиробничих цілей. Використання тепла відхідних газів для підігріву повітря, що йде на горіння, є одним з найбільш ефективних способів підвищення економічності печей. У сучасних рекуператорах при підігріві повітря, що подається в зону горіння природного газу, до 250 ÷ 300 економія палива складає 15 ÷ 25%.

У нагрівальних печах (за винятком печей швидкісного і безокисного нагріву) підігрів повітря застосовують тільки для економії палива, так як необхідна температура (1300 ÷ 1400) розвивається в них і при спалюванні природного газу в суміші з холодним повітрям.

---

Доцільні температурні межі підігріву повітря визначаються техніко-економічними показниками. Так, підігрів повітря до t <100 недоцільний, тому що витрати на спорудження й експлуатацію рекуператора не окупляться економією палива. Верхня межа температури підігріву повітря зазвичай приймається 300 ÷ 400, так як подальше її підвищення призводить до різкого збільшення вартості рекуператора (через використання дорогих жароміцних сплавів), крім того, ускладнюється експлуатація пальників і знижується термін служби кладки печі.

Можливий підігрів не тільки повітря, але і газу, проте при спалюванні природного газу підігрів зазвичай не застосовують. Це пояснюється, по-перше, малою кількістю газу в газоповітряної суміші (~ 10%) і, по-друге, тим, що при підігріві до t> 300 природний газ починає розкладатися з виділенням вільного вуглецю, який забруднює поверхні нагрівання теплообмінника (відбувається крекінг газу).

Для різних технологічних процесів підігрів вторинного повітря змінюється в широких межах від 200 ÷ 300 до 1100 ÷ 1300. Але виходячи з конструкційних можливостей матеріалів, з яких виготовляються теплообмінники, доцільно встановити деяку раціональну шкалу температур підігріву вторинного повітря. Звичайно застосовуються три рівні: 300 ÷ 400, 700 ÷ 800 і 1000 ÷ 1300. Нагрівання дуття до 300 ÷ 400здійснюється в трубчастих рекуператорах зі звичайної вуглецевої сталі. Цей рівень дає найбільш помітний приріст ефективності використання теплоти в топкових парогенераторах і при помірній температурі технологічного продукту.

Нагрівання дуття до 700 ÷ 800 - це діапазон температур загоряння всіх палив, чим і визначається можливість значної інтенсифікації горіння. Температурою до 800 вичерпуються конструкційні можливості спеціальних сталей, але ще не виправдане застосування керамічних теплообмінників, значно менш ефективних за питомою теплопродуктивності та експлуатаційної газощільність.

Нагрівання дуття до 1000 ÷ 1300 технологічно необхідне у плавильних ванних печах реверсивного типу, для плавки чавуну в доменних печах, а також для швидкісного нагріву злитків перед обробкою. У теплообмінниках в цьому випадку застосовують вогнетривкі керамічні матеріали. Негативними моментами використання таких теплообмінників є інтенсивне шлакування і роз'їдання керамічних матеріалів плавильним винесенням і мала питома продуктивність при поганій газощільності.

5.3. Основи розрахунку рекуперативних теплообмінних

апаратів для промислових печей

Конструкції теплообмінних апаратів вельми різноманітні, проте існує загальна методика теплотехнічних розрахунків, яку можна застосувати для окремих розрахунків залежно від наявних вихідних даних.

Існують два типи розрахунків: конструктивний (проектний) і перевірочний.

Конструктивний розрахунок виконується при проектуванні теплообмінного апарату. Метою розрахунку є визначення поверхні теплообмінного апарата і його конструктивних розмірів. Конструктивний розрахунок складається з теплового (теплотехнічного), гідравлічного і механічного розрахунків.

---

Смотрите также файлы

• ВИМОГИkursova.doc

• 5-ЛИНЕЙНЫЕ размеры.doc

• Kursova (частина 1).docx

• Kursova (частина 2).docx

• Лаб 3.doc