3. Устройство и принцип работы регенеративных теплообменников.

Регенератором называют теплообменный аппарат, предназначенный для передачи теплоты от одного газа к другому при нестационарном тепловом режиме. Регенератор представляет собой камеру, внутреннее пространство которой заполнено теплоаккумулирующей насадкой. В качестве материала насадки чаще всего используются огнеупорные материалы, но иногда и жаро­стойкие стали. При прохождении через холодный регенератор го­рячих продуктов горения топлива насадка регенератора прогре­вается до высоких температур (1200—1700 °С) и аккумулирует необходимое количество теплоты.

По мере прогрева регенератора температура газов, выходя­щих из регенератора, постоянно повышается, и когда она дости­гает заданной величины, подачу горячих газов в регенератор прекращают. В разогретый регенератор подают холодный воздух и он, проходя через насадку регенератора, нагревается. Темпе­ратура нагрева воздуха в начальный период может достигать 1500 °С и по мере охлаждения регенератора температура воздуха понижается. Размеры регенератора и режим его работы прини­маются такими, что к моменту охлаждения регенератора второй регенератор уже находится в разогретом состоянии. Периодиче­ским переключением клапанов на трубопроводах обеспечивается непрерывный подогрев воздуха до температуры в заданном интер­вале. В регенераторах воздух подогревают до 1000—1250 °С.

Конструкции регенераторов

Конструкции регенераторов. Наиболее широкое распростра­нение, например, для мартеновских печей получили регенераторы с насадкой из огнеупорного кирпича (шамотного, динаса и высоко­глиноземистого). Объем насадки регенератора для мартеновской печи составляет 4—5 м³/м² площади пода печи. В зависимости от расположения кирпича различают насадку Каупера и Сименса (рис. 71). Насадка Каупера имеет сплошные вертикальные каналы, обладает большой механической прочностью и применяется при изготовлении высоких регенераторов. Насадка Сименса имеет сообщающиеся каналы. При одном и том же свободном сечении каналов насадка Сименса имеет большую (на 25%) удельную по­верхность нагрева и меньшую (на 50%) массу огнеупоров, чем на­садка Каупера.

а — Каупера; б —Сименса

Рисунок 71 - Типы насадок регенератора

Регенератор плавильной печи е насадкой Сименса, предназна­ченный для нагрева до 1000 ⁰С 4500 м³ воздуха в час, характери­зуется следующими показателями: масса кирпича в насадке 16,7 т, поверхность нагрева 332 м², габаритные размеры насадки 2x2x4,5 м, температура продуктов горения перед регенератором 1320 °С.

При применении горелок с регенераторами в качестве матери­ала насадки применяют не только огнеупорные материалы, но и жаростойкие стали, что позволяет значительно уменьшить раз­меры регенератора. На рис. 72 показана схема печи с газовыми горелками, каждая из которых имеет регенеративный воздухо­подогреватель. На рис. 72, а горелка 7 работает в режиме сжига­ния газа, а горелка 5 используется как канал, по которому продукты горения удаляются из печи 6. Природный газ в горелку 7 подается через кран 8, а воздух — через поворотную заслонку 10 и регенератор 9. Продукты горения из печи удаляются дымосо­сом через поворотную заслонку 2 и регенератор 3.

После нагрева насадки регенератора 3 и, соответственно, охлаждения насадки регенератора 9 происходит изменение направ­ления движения воздуха и продуктов горения. Заслонки 2 и 10 закрываются, а заслонки 1 и 11 открываются. Одновременно закрывается кран 8 и открывается кран 4. Теперь (рис. 72, б) уже горелка 5 работает в режиме сжигания газа. Природный газ в нее поступает через кран 4, а воздух — через нагретый регене­ратор 3. В зависимости от размеров и назначения печи на ней могут устанавливаться две, четыре, шесть и более горелок с ре­генераторами.

Рисунок 72 - Схема печи с регенераторами