Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Гилод В.Я. Сжигание мазута в металлургических печах

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
12.99 Mб
Скачать

в. я. гилод

СЖИГАНИЕ МАЗУТА В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПЕЧАХ

« Г

МОСКВА, „МЕТАЛЛУРГИЯ" 1973

УДК

662.75 : 669.041

 

 

 

Гос. п у б л и ч н а я

і

у? Z-

 

научно - тахни ,е «кая

 

 

бибіїио.впл С С С Р

 

 

 

экземпляр

 

 

 

ЧИТАЛЬНОГО З А Л А

 

УДК

662.75 : 669.041

 

 

Сжигание мазута в металлургических

печах. Г и л о д В. Я- М., «Ме­

таллургия», 1973, 312 с.

 

 

Рассмотрены конструкции,

теплотехнические характеристики, ме­

тоды расчета, вопросы эксплуатации и контроля работы новых го-

релочных устройств для сжигания

жидкого топлива.

Излагаются

принципиальные основы конструирования и особенности

конструк­

ций комбинированных горелок для

раздельного

или

совместного

сжигания газообразного и жидкого

топлива. Подробно

анализиру­

ются особенности применения жидкого топлива

в печных агрегатах

современного металлургического производства.

 

 

 

Книга предназначена для инженерно-технических

работников за­

водов, проектных и исследовательских организаций

и может быть

полезна студентам высших учебных заведений и аспирантам, зани­ мающимся вопросами использования жидкого топлива в промыш­ ленных тепловых агрегатах. Ил. 108. Табл. 22. Список лит.: 331 назв.

©Издательство «Металлургия». 1973.

г3105—126 128—73 040(01)—73

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

Стр.

Введение

 

5

Г л а в а

I. Общие сведения о жидком топливе. Новые

мето­

 

ды распыливания топлива

7

 

1. Основные свойства топочных - мазутов

7

 

2. Основы расчета паровых и пневматических фор­

 

сунок

12

 

3. Качество

 

распыливания

топлива

форсунками

 

 

 

промышленных

печей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

4.

Распиливание в поле

акустических

колебаний . .

.15

 

5.

Распиливание топлива с использованием элект­

 

 

 

ромеханических

преобразователей

 

 

 

 

 

28

 

6. Распыливание в электрическом поле

 

 

 

 

 

35

Г л а в а

П. Новые

методы

сжигания жидкого

топлива

 

. . .

.37

 

1. Пульсационное

горение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37

 

2.

Сжигание мазутных эмульсий и суспензий

 

. . .

.49

 

3.

Сжигание мазута в пенном слое

 

 

 

 

 

62

 

4. Импульсное

сжигание

жидкого

топлива

 

 

 

64

Г л а в а III. Горелочные

устройства

для

высокоинтенсивного

 

 

 

сжигания

тяжелого

жидкого

топлива

 

 

 

 

69

 

1. Определение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

69

 

2.

Особенности

горения

тяжелых

 

топочных

мазутов .

.70

 

3. Анализ

условий горения капель тяжелого

жид­

 

 

 

кого

топлива

. .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

72

 

4.

Технические

средства

интенсификации

горения

 

 

 

тяжелого

жидкого

топлива

 

 

 

 

 

 

 

 

78

 

5.

Промышленные

конструкции

 

горелочных

 

уст­

 

 

 

ройств, работающих на жидком топливе

 

 

 

94

 

6.

Расчеты

 

некоторых

 

элементов горелочных

 

уст­

 

 

 

ройств

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

130

Г л а в а

IV. Газо-мазутные

горелочные

устройства

 

 

 

 

146

 

1. Трудности

осуществления

 

 

комбинированного

 

 

 

сжигания

топлив

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

146

 

2. Реконструкция

горелочных

устройств

при

пере­

 

 

 

воде

на

 

комбинированное

отопление

 

 

 

 

148

 

3.

Общие

принципы

конструирования

газо-мазут-

 

 

 

ных

горелок

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

153

 

4. Промышленные

конструкции

 

газо-мазутных

го­

 

 

 

релок

 

 

. .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

161

 

5.

Особенности

сжигания

бедных

газов

 

 

 

 

171

1* Зак . 590

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стр.

Г л а в а

V. Особенности применения

жидкого

топлива

в со­

 

 

 

временных

металлургических

процессах

. .

. .

173

 

1. Подготовка

железных

руд к

плавке

 

 

 

173

 

2.

Производство

кокса

 

 

 

 

 

 

 

183

 

3.

Производство

чугуна

 

 

 

 

 

 

 

184

 

4.

Прямое

восстановление

железа

из

руд . .

. .

208

 

5.

Производство

стали

 

 

 

 

 

 

 

 

211

 

6.

Нагрев

металла

 

 

 

 

 

 

 

 

242

 

7.

Термообработка

 

 

 

 

 

 

 

 

258

 

8.

Некоторые

вспомогательные

процессы

 

 

268

Г л а в а VI. Некоторые

вопросы

эксплуатации

горелочных

 

 

 

устройств

 

 

 

 

 

 

 

 

• .

. .

273

 

1. Пуск и контроль работы

мазутных

форсунок

. .

273

 

2.

Контроль химической

неполноты

сгорания

.

. .

277

 

3.

Контроль

механической

неполноты

сгорания

. .

281

 

4.

Особенности

работы

форсунок

на

подогретом

 

 

 

воздухе

 

 

 

 

 

 

 

. . . . . .

.

288

 

5. Контроль

качества

жидкого

топлива

 

 

291

Приложения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I . Нормы

некоторых

зарубежных

государств

на

 

 

 

жидкие

топлива для

энергетических установок

 

 

 

и промышленных

печей

 

 

 

 

 

 

296

 

П. Таблица

соответствия

различных

единиц

вязко­

 

 

 

сти

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

299

Список

литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

301

В В Е Д Е Н И Е

 

 

Металлургическая промышленность

является

одним

из крупнейших потребителей топлива в

стране.

Только

на предприятиях черной металлургии расходуется около 21% топлива, потребляемого в отечественной промыш­ ленности [1] . Доля жидкого топлива в топливном ба­ лансе черной металлургии невелика (в 1970 г.—4,5%), однако наметившееся к концу 60-х годов некоторое сни­

жение потребления природного газа в

металлургичес­

ких печах, отражающее, по-видимому,

общую тенден­

цию к преобладающему использованию этого вида топ­ лива в нефтехимической промышленности и бытовых ус­ тановках, а также необходимость в резервном топливе для печей, отапливаемых в настоящее время природным газом, вновь возрождают интерес к рациональному ис­ пользованию жидкого топлива — мазута в печах. К то­ му же абсолютные масштабы потребления мазута в ме­ таллургических печах и сейчас достаточно внушительны.

По данным Н. В. Мельникова

[2], промышленные

печи

и технологические установки

занимают

первое

место

среди потребителей топочного

мазута,

расходуя

31,8%

от общего потребления імазута в стране.

 

Использование мазута в металлургическом производ­

стве не всегда является вынужденной

мерой. Мазут —

весьма ценное металлургическое топливо.По обобщенной

характеристике

теплотехнической

ценности, введенной

Н. П. Банным

и сотрудниками

[3] и учитывающей

как свойства топлив, так и результаты их использования в промышленных течах, мазут превосходит все другие виды топлива в том числе и природный газ. Опытом до­ казано, что в целом ряде случаев работа на комбини­ рованном газо-мазутном топливе оказывается экономи­ чески более выгодной, чем на одном газообразном. По­ казательно в этой связи, что в 1970 г. основными потре­ бителями жидкого топлива в черной металлургии СССР

были печи мартеновского и прокатного производств (соответственно 51,2 и 12,2% общего расхода мазута на отрасль). [3] . Однако общеизвестны и трудности осуще­

ствления экономичного и

эффективного

сжигания

тя­

желого жидкого

топлива

в металлургических печах.

В

монографиях [4—6], вышедших в 60-х годах,

изло­

жены

основы использования

жидкого топлива в промыш­

ленных установках. Поэтому

в предлагаемой вниманию

читателей книге

вопросам, освещенным

ранее, уделяет­

ся ограниченное

внимание.

Основной

материал

книги

посвящен новым, прогрессивным направлениям в техни­

ке сжигания жидкого

топлива, появившимся в

отечест­

венной и зарубежной

науке и технике в последнее время,

и обобщению накопленного опыта использования

мазута

в самых различных процессах металлургического цикла. Цель книги — предоставить в распоряжение проектиров­ щиков, исследователей, производственников практичес­ кий материал, который они могли бы использовать в целях усовершенствования средств и способов сжигания жидкого топлива в современных промышленных печах.

Автор глубоко признателен проф. Б. П. Тебенькову за внимательное рецензирование книги и ценные советы, способствующие улучшению ее содержания. Вместе с тем автор отдает себе отчет в том, что особенность кни­ ги не могла не выразиться в некоторой фрагментарнос­ ти изложения. Попытка систематизации материалов по применению жидкого топлива в металлургических про­ цессах предпринимается впервые и здесь также возмож­ ны упущения. Замечания и пожелания, касающиеся со­ держания книги, автором будут с благодарностью при­

няты. Их следует

направлять

в редакцию

литературы

по оборудованию

и энергетике

издательства

«Металлур­

гия» по адресу: Москва, 119034, .2-й Обыденский пер., 14.

ГЛАВА I

ОБ Щ И Е С В Е Д Е Н И Я

ОЖ И Д К О М ТОПЛИВЕ . НОВЫЕ МЕТОДЫ

РА С П Ы Л И В А Н И Я ТОПЛИВА

1.ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ТОПОЧНЫХ МАЗУТОВ

ВСССР наиболее распространенным видом жидкого топлива для промышленных печей является топочный мазут. Свойства мазута общего применения нормируют­ ся по ГОСТ 10585—63 с изменениями, внесенными в ян­ варе 1970 г. (табл. 1), а качество мазута для мартенов­ ских печей должно соответствовать требованиям ГОСТ 14298-69 (см. гл. V). Нормируемые свойства жидких топлив некоторых наиболее развитых в промышленном отношении зарубежных государств приведены в при­ ложении I .

ВСССР в качестве жидкого топлива для промыш­ ленных печей применяется почти повсеместно продукт глубокой переработки нефти. При этом следует иметь в

виду, что около 30%

от количества

перерабатываемой

нефти составляют тяжелые фракции,

в

значительной

части — высоковязкие

крекинг-остатки.

Поэтому топоч­

ный мазут, кроме жидких углеводородных

компонентов,

содержит пластичные

и твердые вещества, которые в

мелкодисперсном коллоидном состоянии распределены в общей массе топлива. Эти вещества, представляющие собой высокомолекулярные соединения с 85—87% угле-

.рода (асфальтены, смолы, карбены, карбоиды), способ­ ны в процессе нагрева выделяться, образуя коксовый остаток.

Склонность жидкого топлива к образованию коксо­ вого остатка при горении принято оценивать косвенным образом по коксуемости топлива, определяемой стан­ дартизованным методом по остатку после прокаливания пробы топлива без воздуха (ГОСТ 5987—51). За рубе­ жом коксуемость определяют аналогичным методом, именуемым методом Конрадсона, а количество образу­ ющегося в результате испытания кокса (в % или долях по массе) называют коэффициентом Конрадсона.

Коксуемость топлива оказывает определенное влия­ ние на светимость мазутного факела (см. гл. V ) . Поэ­ тому применительно к мазутам для мартеновских печей, где теплообмен излучением имеет важное значение, ГОСТ 14298—69 ограничивает нижний предел коксуемости ве-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 1

 

 

Нормируемые

показатели топочных

мазутов СССР1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Марка мазута

 

 

 

П о к а з а т е ли

 

 

 

40

100

200

 

 

 

 

 

 

 

Кинематическая

вязкость

 

 

 

 

ест

(°ВУ),

при

температу­

 

 

 

 

ре,

°С:

 

 

 

 

 

59(8,0)

116(15,5)

 

 

80

 

 

 

 

 

 

 

100

 

. . . . . . .

 

 

 

48—70

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(6,5—9,5)

Зольность,

%, не

более

.

0,15

0,15

0,3

Содержание

 

механиче­

 

 

 

 

ских примесей,

%, не бо­

 

 

2,5

 

лее

 

 

 

 

 

 

1.0

2,5

Содержание

воды,

%,

2,0

2,0

1,0

не

более

 

 

 

 

 

Содержание

серы, %. не

0,5—3,5

0,5—3,5

0,5—3,5

более

 

 

 

 

 

Температура

вспышки

при

 

 

 

 

определении

в

открытом

90

110

140

тигле, °С, не выше .

.

.

Теплота

сгорания

низшая

 

 

 

 

в пересчете

на сухое

топ­

 

 

 

 

ливо

 

(небраковочная),

40,0—40,6

39,7—40,4

39,5—40,1

Мдж/кг

(ккал/кг)

.

.

.

Плотность

при 20°С,

г/см3,

(9550—9700)

(9500—9650)

(9450—9600)

-

І 1

1,015

 

не более

 

 

 

 

 

 

 

Водорастворимые кислоты

и щелочи

отсутствуют.

 

ЛИЧИНОЙ в 8%.

Фактическая коксуемость наиболее широ­

ко применяемого в промышленных печах мазута

марки

100, хотя

и не принадлежит

к нормируемым признакам,

достигает

весьма существенных

значений 12—19% [4] .

В то же время

в целом

ряде

металлургических

процес­

сов наличие в

мазутном

факеле

гетерогенных

частиц,

связанных

с происхождением

жидких топлив, играет от-

рицательную

роль,

существенно

затягивая

процесс го­

рения (ом.

гл. I I I ) .

 

 

Следует иметь в'виду, что, как .видно из приложения I ,

в промышленности

зарубежных

государств

использует­

ся, в общем, более легкое жидкое топливо, дающее зна­ чительно меньший коксовый остаток. Это обстоятельство необходимо учитывать при сопоставлении работы фор­ сунок в СССР и за рубежом.

Одним из важнейших эксплуатационных параметров жидких топлив является их вязкость. В международной

системе

единиц

кинематическую вязкость v

выражают

в м2/сек.

Принято

измерять v в стоксах (1 ст = 10- 4 м2/сек)

или сантистокоах

(1 сст= 10~2 ст=і10-6 м2[сек).

Однако до

настоящего времени широкое распространение находят условные единицы вязкости, значения которых всецело определяются методикой измерения и конструкцией при­ боров. Так, в упомянутых выше нормах «а жидкое топ­ ливо СССР вязкость указывается в градусах вязкости условной (°ВУ), количественно разнозначных употреб­ лявшимся ранее градусам Энглера1 . Условная вязкость в °ВУ определяется как отношение длительности истече­ ния из калиброванного отверстия вискозиметра ВУ 200 см3 испытуемого нефтепродукта к длительности истече­ ния такого же количества дистиллированной воды при 20°С. За рубежом в качестве условных единиц вязкости для маловязких топлив служат секунды по универсаль­

ному вискозиметру Сейболта и

вискозиметру

Редвуда

1, для высоковязких топлив

— секунды по

вискози­

метру Сейболта Фурол и вискозиметру Редвуда № 2. Таблица соответствия условных и абсолютных единиц вязкости приведена в приложении I I .

Вязкость жидких топлив является по существу един­ ственным их свойством,"на которое можно значительно влиять при эксплуатации, используя зависимость вяз­ кости от температуры подогрева топлива (табл. 2). Прарктическим путем найдены максимально допустимые значения вязкости топлив для их транспортировки к теп­ ловым агрегатам и распыливанля в форсунках различ­ ных типов. Соответствующие значения минимальных и рекомендуемых температур подогрева топлива сведены в табл. 3. Перегрев топлива свыше 105—110° С при из-

1 Марка мазута по ГОСТ 10585—63 численно равна вязкости топлива в "ВУ при 50°С.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ