книги из ГПНТБ / Бельский В.И. Кладка промышленных печей и дымовых труб

ПОВЫШЕНИЕ МАСТЕРСТВА РАБОЧИХ СТРОИТЕЛЬСТВА И ПРОМЫШЛЕННОСТИ

СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

МИНИСТЕРСТВО МОНТАЖНЫХ И СПЕЦИАЛЬНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ СССР

ГЛАВТЕПЛОМОНТАЖ

ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ КАДРОВ И УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИИ

В. И. БЕЛЬСКИЙ

КЛАДКА

ПРОМЫШЛЕННЫХ

ПЕЧЕЙ И ДЫМОВЫХ ТРУБ

МОСКВА

С Т Р О П И 3 Д А Т

1974

ВВЕДЕНИЕ

Одним из основных видов оборудования заводов яв­ ляются промышленные печи. Они широко распростране­ ны в металлургической промышленности и машино­ строении, в промышленности огнеупорных и керамиче­ ских материалов, в нефтеперерабатывающей и химической промышленности и в промышленности строи­ тельных материалов.

В Советском Союзе ежегодно строится, реконструи­ руется и ремонтируется большое количество промыш­ ленных печей. Этой работой заняты десятки тысяч рабо­ чих и инженерно-технических работников печестроитель­ ных и печеремонтных организаций, а также заводских цехов ремонта печей.

Объем работ по строительству и ремонту печей из го­ да в год увеличивается.

Предусмотренное Директивами XXIV съезда партии увеличение производства промышленной продукции в де­ вятой пятилетке на 42—46% повлечет за собой еще боль­ шее развитие этих работ.

От качества строительства печей во многом зависит успешная работа завода. Неправильно построенная печь может вызвать брак продукции; при недоброкачествен­ ной постройке печь быстро выйдет из строя, что вызовет простой цеха или завода.

Огнеупорная кладка занимает самый большой объем работ при сооружении большинства печей. Долговеч­ ность печей зависит в основном от качества огнеупорной

и шлаками, испытывает истирающее действие от пере­ двигающихся по печи материалов и изделий и разруша­ ется в первую очередь. Поэтому огнеупорную кладку следует выполнять очень тщательно, из высококачест­ венных материалов.

Прочность и долговечность печи во многом зависит и от квалификации огнеупорщиков, производящих клад­ ку печей. Огнеупорщик должен хорошо разбиратьсй

Глава I

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О КОНСТРУКЦИИ

ИРАБОТЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЕЧЕЙ

1.Тепловые процессы, происходящие в промышленных печах

Промышленные печи служат для нагрева, обжига или плавки различных материалов. Тепло, необходимое для проведения этих процессов, получают путем сжига­ ния в печах топлива или превращения электрической энергии в тепловую. В печах применяют преимуществен­ но газообразное топливо (природный, доменный или коксовальный газы) или мазут. На твердом топливе — угле, коксе — работают в основном шахтные плавильные или обжиговые печи.

Горение топлива представляет собой процесс, при ко­ тором происходит химическое соединение горючих эле­ ментов топлива с кислородом воздуха. Это соединение осуществляется при высокой температуре и сопровож­ дается выделением тепла и света, Главным горючим эле­ ментом любого топлива является углерод. Помимо угле­ рода горючими составляющими топлива являются еще водород и сера. Воздух состоит по объему приблизитель­ но из Vs части кислорода и 4/s частей азота. При горении топлива одна частица углерода соединяется с двумя ча­ стицами кислорода, в результате чего получается угле­ кислый газ С + 20 = С 02; две частицы водорода соеди­ няются с одной частицей кислорода и образуется водя­

кислорода и получается окись углерода С + 0 = С0. В дальнейшем окись углерода, встречаясь с воздухом, сгорает, превращаясь в углекислый газ С0 + 0 = С02.

Тепло, выделяемое топливом, измеряется в единицах, называемых калориями. К а л о р и я — это такое количе­ ство тепла, которое надо затратить, чтобы подогреть 1 л

5

воды на 1°С. Количество тепла, выделяемое при сгора­ нии 1 кг жидкого или твердого топлива или 1 м3 газо­ образного, называется теплотой сгорания топлива.

Для того чтобы поддерживать горение топлива, необ­ ходимо непрерывно подводить к нему воздух. Чем лучше топливо будет перемешано с воздухом, тем полнее оно

чах. Камера топки выкладывается из огнеупорного кир­ пича. Колосниковая решетка состоит из отдельных квад­ ратных стальных брусьев, как это показано на рисунке, или из чугунных колосников, уложенных с зазорами ме­ жду ними.

Иногда колосниковая решетка выполняется из чугун­ ных плит с отверстиями. Топливо ровным слоем забра­ сывается на колосниковую решетку, а под нее в зольник подается воздух для горения, откуда он через отверстия в решетке проходит сквозь слой раскаленного топлива. При этом происходит соединение кислорода воздуха с горючими элементами топлива, и топливо сгорает. Продукты сгорания попадают в рабочее пространство и отдают тепло нагреваемому материалу, повышая его температуру.

Часто в зольник подают только часть воздуха, необ­ ходимого для сгорания топлива. При этом процесс горе­ ния заканчивается на решетке не полностью (углерод превращается в окись углерода), и образующиеся при этом продукты сгорания, которые содержат много окиси углерода и водород, дожигаются в рабочем пространст­ ве печи, куда подается дополнительный воздух для горе­ ния, как показано на рис. 5. Это делается для того, что­ бы частично перенести горение топлива в рабочее про­ странство печи с целью получения в нем более высоких температур прй одновременном снижении температуры в топке. Такие тонки называются п о л у г а з о в ы м и .

Ж и д к о е - тНнливо сжигается в распыленном со­ стоянии. Мелкие капельки топлива хорошо перемешива­ ются с воздухом, и сгорание их происходит очень быст­ ро. В связи с этим сжигание жидкого топлива произво­ дится, как правило, непосредственно в рабочем простран­ стве печи без топки. Распыление мазута производится посредством фо р с у н о к . В форсунках высокого давле­

6

ния (рис. 1) мазут подается по внутренней трубке. При выходе из нее он подхватывается сильной струей сжато­ го воздуха или пара, подаваемого по наружной трубке, и распыляется. Сжатый воздух или пар подаются под давлением 2—6 кгс/м2; мазут — под давлением 0,5— 1 кгс1м2. В форсунки низкого давления (рис. 2) воздух подается вентилятором под давлением 300—1000 мм вод. ст.

Газообразное топливо, так же как и жидкое, сжига­ ется чаще всего в рабочем пространстве печи. Переме­ шивание газа и воздуха производится при помощи горе­ лок. Наиболее распространены два типа горелок: с при­ нудительной подачей газа и воздуха (рис. 3) и инжекционные (рис. 4). В горелках первого типа газ и воздух подводятся под небольшим давлением (порядка 100—500 мм вод.ст.) и, выходя из горелки с большой скоростью, хорошо перемешиваются. Такие горелки назы­ вают горелками низкого давления.

Вгорелках второго типа газ подается под большим давлением (1500—10 000 мм вод. ст.) и засасывает (ин­ жектирует) воздух, необходимый для горения, при этом газ и воздух хорошо перемешиваются.

Вкрупных нагревательных и плавильных печах го­ релки иногда выкладывают из огнеупорного кирпича. Они выполняются обычно в виде двух каналов, выло­ женных под углом друг к другу. По одному каналу по­

дается воздух, по второму — газ. При выходе из кана­ лов газ и воздух перемешиваются. Примером таких го­

Образующиеся при сгорании топлива газообразные продукты поступают из топки в рабочее пространство

в дымовую трубу (рис. 5). Движение газов в печи про­ исходит вследствие того, что газы при нагревании рас­ ширяются, становятся легче холодного воздуха, окру­ жающего печь, и поэтому стремятся подняться вверх. Холодный воздух, более тяжелый, вытесняет в трубу легкие дымовые газы. Стремление горячего газа подни­ маться вверх (вытеснение его холодным воздухом) на­ зывают е с т е с т в е н н о й тяг ой.

Продукты сгорания иногда отводят из печи путем ис-

7