Парамонов Александр Михайлович

03.09.12

Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнология.

Особенности высокотепературных теплотехнологических процессов. Теплоэнергетика и теплотехнологии с давних времен играют важнейшую роль в промышленном производстве. Особенно велико их значение в процессах, технология которых требует тепловой обработки материалов (Получение тепловой энергии в вид пара и горячей воды, нагрев и плавление металов, обжиг строительного и огнеупорного кирпича, получение нефтепродуктов и стекла, хим продуктов и Т.Д.). Эти процессы реализуются в высокотемпературных теплотехнологических установках (ВТУ). В этих установках материалом и изделием предаются свойства необходимые для дальнейшей обработки. Современная ВТУ представляет собой сложное оборудывание, в котором процессы генерации тепла из другого вида энергии органически сочетаются с процессами передачи полученого тепла в зону технологического процесса, и процессами поглощения этого тепла материалами и изделиями. Главная сложность теплоэнергетических установок заключается не в их конструктивных оформлениях а в комплексе тех явлений, которые сопровождают получение тепла, его преобразования и использования для осуществления теплотехнических и технологических процессов. Эти процессы сложны и многообразны поэтому без глубокого понимания физической сущности процессов невозможно решать задачи связаные с теплоэнергетикой. Все эти процессы укладываются в Теплотехнологию - это совокупность методов преобразования исходного сырья, материалов, полуфабрикатов в заданный технологический продукт, на основе изменения теплового состояния их вещества. Она отражает полную последовательность теплотехнических и технологических процессов производства продукта из исходного сырья, например: получение тепловой энергии в виде пара горячей воды. Эта теплотехнология отражает последовательность всех теплотехнических и др процессов. Теплотехнология включает в себя ряд теплотехнологических процессов (ТП). Теплотехнолгический процесс - это элемент теплотехнологии включающий в себя совокупность элементарных процессов (теплофизические, химические, механические и др), обеспечивающие конкретные технологически регламентированные воздействия на сырье, материалы на отдельных этапах производственного цикла. ТП реализуется в Теплотехнологической (ТУ) установке. ТУ - это совокупность теплотехнологического реактора (ТР) и экспуатационносвязаного с ним технологического теплотехнического энергетического траноспортного и другого оборудывания, осуществляющего реализацию данного технологического процесса и работающего в едином технологическом ритме. К важнейшим особенностям теплотехнологического процесса относятся: агрегатные состояния и состав исходных технологических материалов, число ступеней (стадий) технологического процесса, содержание агрегатного состояния и состав продуктов технологического процесса, термодинамические параметры процесса (температура, давление), состав продуктов горения топлива. Исходные материалы для высокотемпературных процессов могут быть как твердые так жидкиеи газообразные. Исходные материалы, которые подаются для высокотемпературного процесса могут быть однокомпонентными и многокомпонентными (вода, сталь). Во всех случаях высокотемпературных процессов реалзуется использование различных окислителей и восстановителей для повышение качества и оптимизации технологического проц. в итоге ТП получают технический продукт. Продукты ТП могут быть различными. Различают основной (целевой) технологический продукт, попутные (побочные) технологические продукты и технологические отходы. Важнейшей проблемой высокотемпературной теплотехнологии является энерго и ресурсосбережение ( материалосбережение ). существует несколько путей рационального использования энергии и материалов: 1-й это полная ликвидации одних технологических отходов и превращение в других в попутные технологические продукты за счет соответствующей подготовки исходных материалов и соответствующие организации высокотемпературтого ТП, 2-й путь это регенирация отходов с целью возвращенья их обратно в высокотемпературный технологический процесс (ВТП), 3-й путь использование технологических отходов в качестве исходных материалов для других технологических процессов. ВТП-ы как правило многоступенчаты. При оптимальной организации этого процесса каждая ступень имеет свои условия реализации. Содержание происходящих в рамках каждой ступени этого процесса различны. Различают физические и химические теплотехнологические процессы. К физически ТП относятся теплотехнологические процессы в которых тепловое воздействие на исходные материалы сопровождается только физическими превращениями, такими как фазовые переходы, изменение агрегатного состояния расстворения, перемешивание и тому подобные. К химическим ТП относятся те технологические процессы, целевые технологические продукты которых являются продуктами химических реакций взаимодействия веществ друг с другом а также с продуктами горения топлива. В зависимости от содержания химических реакций реализуемых в ТП различают ТП термического разложения, окислительные, восстановительные и другие процессы. в случае физических превращений, первая ступень тепловой обработки - это нагрев исходного материала до температуры, при которой начинаются физические превращения. Вторая ступень это нагревтехнологических матералов до температуры обеспечивающей завершение физических превращений за определенный период времени. Температура нагреваемого материала может обеспечить неравномерность температурного поля. Поэтому 3-й этап тепловой обработки - это обеспечение равномерности температурного поля по всему объему материала и реализация заданных термодинамических параметров. 4-я ступень

Лекция 2 - 10.09.2012

Энергетика теплотехнологии как основа энергосережения и реализации новых теплотехнологических процессов модернизации действующих установок и систем.

Энергосбережение, т.е. сбережение теплоты топлива и других энергоносителей - один из важнейших факторов, стимулирующий дальнейший прогресс промышленного производства. Радикальное решение экономии и повышения эффективности использования топлива и энергетических ресурсов промышленности, возможно только на основе энерго и ресурсосберегающих и экологически совершенных технологий и оборудывания. Энергосбережение преобретает особо важное значение для отраслей промышленного производства, основанных на теплотехнологии, таких как производство теплоэнергии, чугуна, стали, цветных металлов, строительных материалов, нефтепродуктов, химических продуктов, целюлозобумажной и машиностроительной промышленности. Эти производства, характеризуются большой энергоемкостью и часто низким уровнем полезного использования топлива, теплоты и других энергоносителей. К числу конкретных мероприятий, способствующих решению стоящих задач можно отнести:

- комплексное использование природных и материальных ресурсов, с максимальным устранением потерь и нерационального расходования этих ресурсов.

- Широкое вовлечение в хозяйственный оборот вторичных материальных и энергетических ресурсов,

- Внедрение энергосберегающей и экологическичистой и совершенной технологии и оборудывания

- Замена малоэффективного оборудывания прогрессивным и высокопроизводительным оборудыванием.

Масштабы возможной экономии топлива в теплоэнергетических установках можно проиллюстрировать на примере промышленных печей с топливным источником энергии. Если предстваить возможность повышения среднего термического КПД промышленных печей в 1,5 раза то Россия получила бы экономию топлива, которая превышала бы плановую экономию топлива на ТЭС в 20, 25 раз. Снижение удельного расхода топлива в теплотехнологии - это не только важнейшее экономическое предприятия для топливно-энергетического комплекса страны, но и путь снижения капитальных вложений и эксплуатационных расходов в теплотехническое оборудывание. Снижение расхода топлива является также придпосылкой существенной нейтрализации вредного воздействия на природу. Возможны ращличные потходы при решении поставленной задачи. Весьма актуальным является потход по которому изыскиваются наилучшие пути на базе комплексного и одновременного учета всей совокупности взаимосвязанных проблем. Основы такого комплексного потхода, является в настоящие время безотходные технологии. Они открывают наибольшие возможности энергосбережения. В ее основу положен ряд принципов:

1. Теплотехнология обеспечивает комплексное и полное товарное извлечение всех компонентов сырья, полуфабрикатов, материалов, т.е. технология должна быть материальносберегающей.

2. Технология характеризуется наиболее низким уровнем общего энергопотребления, т.е. технология должна быть энергосберегающей.

3. Технология предусматривает наиболее низкий уровень расхода воды, т.е. технология должна быть маловодной.

4. Технология обеспечивает охрану окружающей среды, т.е. технология должна быть экологическисовершенной.

5. Технология должна создавать наиболее благоприятные производственные условия, т.е. технология должна быть безопасной и легкоуправляемой.

Безотходная технология - это идеальная система, которой пока не существует и она выступает как маяк всесторонеего прогресса всей совокупности производственных систем.

Реализация новых теплотехнологических процессов возможна только на базе энергосберегающих тепловых схем и энергосберегающего оборудывания. Направления, методы, способы поиска и практической реализации энергосберегающих тепловых схем и энергосберегающего оборудывания, формируется в рамках теплоэнергетики в рамках теплотехнологии. Теплоэнергет процессов призвана обеспечить для действущей и новой теплотехнологии разработку, исследование, отбор и внедрение:

• Рациональных и новых источников энергии, формируемых на основе сравнительной теплотехнической теплотехнологической, экономической и экологической их оценке.

• Эффективных способов и оборудывания получения теплоты, обеспечивающих глубокое и рациональное согласование технических условий с энергетическими и экологическими условиями.

• Энергосберегающих тепловых схем, формирующих основу высокого энергетического совершенства высокотемпературных установок на базе оптимальной организации теплоиспользования, освоение эффективного использования способов и средств.

• прогрессивных методов и принципов реализации теплотехнологических процессов, открывающих возможность повышения интенсивности теплообмена в теплотехнологических процессах (ТП).

• Оптимальных тепловых режимов эксплуатации и мероприятий глубокой энергетической модернизации высокотемпературных ТП

• Совершенных схем конструктиного оформления элементов и компановок ТП.

Таким образом энергетика теплотехнологии обеспечивает формирование энергосберегающих тепловых схем и создании энергосберегающего оборудывания и выступает как важнейшая основа технической реализации новых теплотехнологических процессов и глубокой энергетической модернизации действующих установок и систем, поэтому энергетику теплотехнологии можно рассматривать как инструмент энергосберегающей политики теплотехнологии.

Классификация теплотехнологических реакторов ТР ВТУ.

Теплотехнологический реактор (ТР) - это рабочее пространство любой теплотехнологической установки, это аппарат в приделах которого осуществляются все стадии ТП. В ТР осуществляет те технологические процессы для которых прденазначена ВТУ. ВТУ служит для обеспечения наиболее эффективного главного теплотехнологического плана. В промышленности применяются сотни различных ВТУ. при исключительном многообразии их размеров и оборудывания, в каждом ВТУ имеется 2 элемента: Элемент технологического процесса (ЗТП) и элемент генерации тепла (ЗГТ) из другого вида энергии. Указанные зоны ВТУ могу быть объеденены или разделены, причем, учитывая технологическое назначение ВТУ, ЗТП является основной, а ЗГТ является вспомогательной, призваной обеспечить необходимые энергетические условия в зоне технологического процесса. Эффективно можно сжечь топливо, при температуре не ниже 900 градусов, при более низкой температуре идет недожег топлива. Поэтому если температура ниже 900, то топка должна быть вынесена за пределы ВТУ.

Классификации ВТУ по наиболее общей особенности и конструктивного оформления может быть предствалено на схеме (1). ВТУ в которой осуществляется теплотехнологиеческие процессы осуществляется в конструктивной единой камере называется теплотехнологической установкой с однокамерным реактором. Установки, в которых различные стадии теплотехнологического процесса осуществляются в конструктивно отдельных камерах относится к установкам с многокамерным теплотехнологическим рнактором. ВТУ с однокамерным но многозонным реактором отличеется неприрывностью действия и неревномным полем температуры. В однокамерном и однозонном раеакторе в объеме равномерное теьзекфтурное. В многокамерное и однокамерном ТВУ В ОБЩЕМ СЛУЧАЕ МОЖНО ВЫДЕЛИТЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗОНЫ:

1. Зоны предварительной тепловой обработки (ЗПТО). Эта зона обеспечивает начальную технологическую обработку исходных материалов.

2. Зона основной технологической обработки материалов (ЗОТО). В этой зоне завершается технологический процесс или проводтися решающая его стадия, т.е. в этой зоне преодалевается температурный брьер ТХ и создаются благоприятные условия для его завршающей стадии.

3. Зона технологической обработкИ (ЗТД). ЗДЕСЬ ПОЛНОСТТЬЮ завершается стадия технологической обработки материала после выхода из ТР.

Лекция 3 - 11.09.2012

Классификация источников энергии

В топливных ВТУ используется широкий набор источников энергии:

1. Топливо с воздушным окислителем.

2. Топливо с воздухом, обагащенным кислородом

3. Топливо с технологическим кислородом

4. Продукты гарения топлива от смежных ВТУ

5. Комбинированные источники энергии

В ТР используются различные теплотехнические принципы организации технологических процессов:

1. Принцип плотного фильтрующего слоя

2. Принцип кипящего слоя

3. Принцип взвешенного слоя

4. Принцип пересыпающего слоя

5. Принцип уложенных загрузок

6. Принцип излучающего факела

7. Принцип поверхостного излучателя (нагрев с помощью излучения поверхности твердых тел)

8. Комбинированный

Тепловые схемы ВТУ с топливным источником энергии

ПТО

ОТО

ТД

Тепловая схема ТУ, в которой работает одна какая-либо зона, называется элементарной тепловой схемой. (1), где:

ХО - холодный окислитель

ДГ - дымовые газы

ИМ - исходный материал

ТП - технологический продукт

Температура газов, покидающих ТР в этой схеме, выше температуры материала, который подвергается тепловой обработке, следоватетельно ТУ с такой схемой отличается от других наиболее низким термическим КПД, высоким уровнем удельного расхода топлива на технологический процесс.

Любая ТУ имеет тепловые отходы (потери теплоты). Тепловые отходы ТУ складываются из следующих видов тепловых отходов:

1. Теплота, теряемая с уходящими дымовыми газами

2. Потока теплоты, теряемые теплопроводностью через футеровку в окружающую среду.

3. Теплота, теряемая в окружающую среду, выдаваемую из ТР технологическим продуктом (ТП)

4. Теплота, теряемая в окружающую среду, охлаждающей средой

5. Теплота, теряемая в окружающую среду, от транспортирующих устройств

Эти тепловые отходы могут использоваться по трем направлениям:

1. Внутренние (регенеративные)

2. Внешние

3. Комбинированные

Наиболее предпочтительным, является регинеративное направление. Внутренне направление - это прямой способ снижения затрат на ТП.

Элементы тепловой схемы ВТУ в которых реализуются указанные регенерарации тепловых отходов называются регенеративными устройствами

Внешнее использование тепловых отходов ТУ это косвенный способ экономии энергозатрат. В этом случае теплота отходящих газов используется для выработки внешней технологической или энергетической продукции. Эти установки называются замещаемыми установкими, а получаемая экономия топлива называется экономией топлива в замещаемой установке. Т.е. на примере этого мы можем иметь другие схемы ВТУ. ВТУ с учетом приведенного можно представить на следующем рисунке:

Схема ВТУ с дополнительными элементами (2).

Где:

О - подогретый окислитель

Э - элемент подогрева компонентов гарения

ВЭ - водяной экономайзер

ИП - испарительные поверхности

ПП - пароперегреватель

ДГ - дымовые газы

УГ - уходящие газы

ПВ - питательная вода

ППР - перегретый пар

1 схема - это внутреннее использование теплоты уходящих газов

2 схема - комбинированная схема использование теплоты уходящих газов

Тепловые схемы качественно характеризуются большим многообразием. Основы их классификации является:

1. Направление использования тепловых отходов

2. Особенность подключения к ТУ элементов и установок внешнего теплоиспользования.

Формула (3), где

А - теплота получаемая от внешнего теплоиспользования.

Б - теплота продукции, получаемой при внешнем теплоиспользовании. (теплота тепловых отходов, направляемых для внешнего теплоиспользования)

В - Нисшая теплота сгарания

Г - термический КПД внешних установок.

Отнеся экономию топлива к выработке ВТУ продукции получим приведенный расход топлива на технологические продукты ВТУ. (4) где В - видемый расход.

Лекция 4 - 17.09.2012

Структурные схемы высокотемпературной технологической установки (ВТУ)

Наиболее общее представление о ВТУ дает ее структурная схема, в которой содержатся все основные элементы установки и отражены существующие функциональные связи между ними. Одна из характерных разновидностей таких схем может быть представлена на следующем рисунке (28), где:

ТР - теплотехнологический реактор.

(УПКГ)ог - устройство подогрева компонентов гарения за счет теплоты отходящих газов.

(УВТ)ог - устройство внешнего теплоиспользования теплоты отходящих газов.

УПИМ - устройство подготовки исходных материалов.

УПКГ - устройство подготовки компонентов гарения.

ГО - устройство отчистки отходящих газов

ПЭЭ - преобразователь электрической энергии

1. Исходный матриал

2. Целевой продукт

3. Выбивающиеся газы

4. Компонентв гарения

5. Доп. имхдные материалы

6. Дополнительная технологическая (энергетическая продукци.

7. Дымосом

8. Дымовая труба

9. Твердые отходы

10. Электрический ток промышленной частоты

11. Электрический ток повышенной частоты.

12. Отчищеные уходящие газы

13. отходящие газы из теплотехнологического реактора.

Главным и обязательны элементом любой ВТУ является ТР в объеме которого реализуются все ступени технологического процесса (ТП). В реактор подается технологическое сырье в необходимых случаях вводится восстановитель или окислитель (или создается защитная атмосфера контролируемого состава). Сюда же подводится компоненты гарения (топливо и окислитель топлива). В некоторых случаях подводится электроэнергия, путем генерации теплр, обеспечиваются необходимые условия в ТР для изменения теплового состяния исходных материалов. Полученые в ТР продукты ТП в общем включают целевой продукт ТП. Кроме целевого продукта из ТР выходят продукты гарения топо=лива (отходящие газы) Шлаковые отходы и др. ТР оснощаются системой механизмов обеспечивающих перемещение технологичесого материала. В тех случаях когда глубокое охлаждение продуктов гарения топлива в пределах теплотехнологического реактора невозможно, или экономически кцелесообразно. Предусматривает в устройствах дополнительного теплоиспользования. (УПКГ и УВТ - на схеме). В устройстве подготовки компонентов гарения (УПКГУГ) за счет теплоты отходящих газов подогревается воздух или топливо, подоваемые в ТР и с ними возвращается в ТР физическая теплота отходящих газов. УВТог теплота отходящих газов утилизируется в ТП температурный уровень которых ниже чем в ТР и вырабатывается дополнительная продукция в виде энергитической или технологической. На схеме эти устройства включены последовательно но могут быть и другие варианты их включения: паралельная, перемена мест установки. За редким исключением уходящие газы ВТУ содержат большое количество примесей (механических и газовых вредных, выброс которых в окружающую среду не допустим. С целью снижения концентрации этих выбросов в окружающую среду, включена в схему система аппаратов газоотчистки. На схеме эти аппараты расположены после УПКГ и УВТ. Такое включение ГО обеспечивает повышенную эксплуатационную стоикость этих аппаратов и эффективное улавливание примесей в отходящих газах. Однако при этом теплообменные поверхности УПКГ и УВТ не защищены от воздействия на них примесей отходящих газов, т.е. происходит при этом повышенный эрозионный износ этих поверхностей, что приводит к сокращению срока их службы. Отходящие газы, охлажденные УПКГ и УВТ отчищенная от примесей в аппаратах ГО выбрасывается в воздушную атмосферу через дымовую трубу. Самотяга дымовой трубы и давление дымососа обеспечивают приодоление аэродинамического сопротивления элементов структурной схемы (дымового тракта), расположенных после ТР. Если в теплотехнологическом реакторе поддерживается высокое давление, то дымосос в схеме ВТУ обычно не предсматривается. Компоненты гарения основное и дополнительное исходное сырье (1 и 5) перед вводом их в УПКГог, УВТ и ТР проходит целенаправленную подготовку, которая осуществляется в специальных устройствах подготовки компонентов гарения (УПКГ) и УПИМ. К числу процессов подготовки топлива и окислителя относятся смешение различных топлив и окислителя, смешение атмосферного воздуха и технического кислорода. Сортировка пускового топлива, его дробление, при необходимости - обогощение. Термическая подготовка (подогрев) топлива и окислителя осуществляемых в автономных подогревателях. Предусматривается в ряде случаев, когда ТР является топливноэлектрическим (используется на ряду с топливом и электрическая энергия для создания тепла) В этом случае в структуре ВТУ предусматривается преобразователь электрической энергии в котором Теплота преобразуется в электрический ток повышенной или высокой частоты . Во многих случаях некоторые элементы представленные на схеме ВТУ выносятся за пределы этой схемы, т.е. осуществляется в рамках теплотехнологической системы или комплекса. Элементы ВТУ связаны между собой инженерными комменикациями: топливопроводы, воздухопроводы, дымовые борова (газоходы), различные транспортеры твердово топлива, паропроводы, водопроводы.

24.09.2012 - Лекция 5

Элементы конструкетивной схемы теплотехнологического реактора (ТР).

Все разнообразие констрктивных схем теплотехнологических реакторов, формируется из ограниченного числа элементов и деталей, главные из которых могут быть представленны на следующем рисунке:

Конструктивная схема ТР (50), где:

ИМ - исходные материалы

КГ - компоненты горения

ТП - технологический продукт

ПГ - продукты гарения топлива

1. - Фундамент

2. 1 - Кркасолонны каркаса

2.2 Поперечные связи ка

2.3, 2.4 продольные части каркаса

3.1 подфутуровка

4.1 - окно для подачи исхдвх материалов

4.2 окно выгрузки технологического продукта

5.1 отверстие для подачи компонентов гарения

5.2 отверствие для удаления орлароного топливаъ

6.7

Фундамент - это подземная часть конструкции теплотехнологического реактора. Фундамент воспринимает нагрузку ТР и находящихся в нем материалов. Он передает воспринимает принимаетмую нагрузку на землю

Нагрузкс состоит и.з стетической и деинамической. При расчете фундамента, нужно учитывать виды нагрузок. Динамическая нагрузка возникает при загузке исходный сырье вых материалов и их перемещении. Площадь основание фундамента должна обеспечивать на грунт не нривышая придела. Глубина заложения фундамента зависит от воспринимаето нагрузке, свойсгрунта, уповен. И если он находится на открытом воздухе, то зависит от промерзания грунт. От верхнего строения ТР, фундамент должен быть легко изолирован так чообы темпера не привышала 200 градусов, иначе начинается выход из строя и нужно делать теплоизоляцию.

В зависимости от геометрических параметров теплотехнологического реактора ТР, степень заполения его объема Технологическими материалами, расположение материал , применяют следующте виды:

1. Массивный

2. Сплошной;

3. Ленточный

4. Столбовой.

Массивный фундамент применяют для ТР шахтного типа, в которх рабочее пространство выполняя роль охлодителя. (51.1)

Сплошной фундамент применяют для ТР, у которых хотябы один размер основания во много раз превышал высоту теплотехнологического реактора. (51.2)

Ленточный фундамент (51.3)

Столбовой фундамент (50) Количество свай зависит от нагрузок и грунта

Каркас теплотехнологического реактора

Различают 2 вида каркаса: листовой и рамный.

Рамный каркас

Основные элементы рамного каркаса это колонны и связи (поперечные и продольные).

Листовой каркас выполняет функцию наружного герметизирующего слоя. Он изготавливается из стальных листов 3 и более миллиметров.

Так как каркас изготавливается из обычной углеродистой стали, рабочая температура которого не более 400 градусов, то элементы каркаса должны быть теплоизолированны от воздействия высоких температур и в ряде случаев должны быть водоохлаждаемыми. Температура всех элементов каркаса должна быть не более 200 градусов.

Обмуровка (Футеровка)

Назначение футеровки - обеспечение герметизации рабочего пространства и его теплоизоляции от окружающей среды в течении всей рабочей компании (срока службы) ВТУ. Она должна обладать высокой строительной прочностью, быть стойкой к воздействию на нее высоких температур, механическому и химическому воздействию на нее сред, перемещаемых или находящихся в ТР. Различают 3 конструктивных элементов футеровки: Свод, стену и Под. Футеровке теплотехнологического реактора предусматривается ряд отверстия для ввода компонентов горения, для загрузки исходных материалов и выгрузке технологического сырья. Для отверстий визуального контроля захода ТП, каналы для ввода датчиков систем контроля и автоматизации, и др.. Широкое применение нашли 3 разновидности футеровок: Кирпичная кладка, монолитная футеровка, гарнисажная футеровка. Кирпичная кладка и гарнисажная футеровка, а также и монолитная футеровка могут быть как многослойными так и однослойными. Однослойная кирпичная футеровка выполняется либо из плотного огнеупорного кирпича (такая кладка называется тяжелой), либо из теплоизоляционного кирпича, в зависимости от конкретных технологических условий. Тяжелая кладка обладает повышенной стоикостью к механическому, термическому и химическому воздействиям находящихся в рабочем пространстве сред, но имеет существенный недостаток - она обладает плохими теплоизоляционными свойствами. Так как коэффициент теплопроводности значительно выше чем у теплоизоляционных материалов. Кладка из теплоизоляционных материалов, создает условия для низких потерь тепла в окружающую среду, но обладает плохой стойкостью к воздействию рабочих сред в теплотехнологическом реакторе. В многослойной футеровке каждый слой выполняет приемущественно одну функцию, а все слои футеровке в совокупности обеспечивают эффективное решение задач, стоящих перед футеровкой. Первый слой называется защитым слоем и обеспечивает высокую стойкость к воздействию среды в рабочем пространстве, за счет применения высокоплотных огнеупорных материалов (т.е. кирпича). Второй слой выполняет туже самую функцию что и первый, но позволяет применять менее дорогие огнеупоры (выполняется из огнеупорных изделий, но так как находится в более легких условиях, по сравнению с первым слоем, то применяется более дешевые огнеупорные изделия). Третий слой называется слоем повышенного термического сопротивления высокотемпературной зоны теплоизоляции. Четвертый слой, называется слоем низкотемпературной зоны тепловой изоляции, т.е. у него таже задача что и у 3-го слоя, но так как его температура его ниже чем в третьем слое, он изготавливается из легковесных теплоизоляционных материалов. Пятый слой выполняется из стальных листов. Кирпичная кладка выполняется на мертельном растворе. Мертель - это смесь огнеупорной глины, высокоглиноземестого цемента, и огнеупорного порошка, разбавляется водой. Мертель изготавливается на специальных огнеопорных заводах. С помощью этого мертельного раствора, отдельные кирпичи скрепляются друг с другом. Кирпичная кладка, работающая в тяжелых условиях, выполняются без мертельного раствора, а в сухую (засывая щели сухим мертелем), при этом кирпичи тщательно притирают друг к другу.

25&09&2012 - Лекция 6

При возведении кладки высокотемпературных

используются следующие виды сводов теплотехнологического реакторы:

1. Распорный (арочный)

2. Распорно-подвесной

3. Подвесной

Конструктивные схемы ТР (60) где:

1. Распорный свой

1. колонна каркася

2. подпятовая балка

3. Пятовый кирпич

4. Свод

5. Замок свода

6. Стены футуровки

7. Пята

L - пролет свода

2. Распорно-подвесной

1. Рама

2. Подвески

3. Пластины

4. Штыри

5. Свод

3. Подвесной

1. Колонна каркаса

2. Рама

3. подвеска

4. Фасонный кирпич

5. Опорная балка

Распорный свод - самонесущая конструкция набирающаяся из отдельных кирпичей клиновидной формы. В этом своде сила воздействия массы передается через пятовый кирпич на колонны каркаса, и затем на фундамент. Распорный свод выкладывается полностью или частично из специальных кирпичей. Пролет распоронго свода (расстояние между стенами футуровки) ограничен допустимыми механическими наприжениями сжатия его элементов. Обычно пролет свода не более 3-х метров. В распорноподвесном своде часть нагрузки воспринимается как в распорном, а часть воспринимается подвесками. и передается на колонны каркаса через раму 1. Это позволяет существенно увеличить размеры пролета свода. В распорно-подвесном своде сцепление подвесок с кирпичами обеспечивается стальными пластинами (3) поверхность которых благодаря наличию на них оксидной пленки обеспечивает прочное спекание с поверхностью кирпича и сцепленени с ним. Для надежности крепления в кирпиче делаются что бы .. В который вставляются штыри.

Подвесной свод состоит из специальных фосонный кирпичей определенной формы. В каждом кирнча предусматривается специальнпя ... в который вставляетсяяв подвеску. Нагрузка подвесного свода полностью воспринимаетстся подвескаои том случае кирпичи свода не встречает гами и через раму передается в колонну, те в э...

Чаще всего встречаются плоские подвесные своды. К недостаткам подвесных сводов, ограничивающих область применения, относится необходимость в специальном фасонном кирпиче. Большой расход металла для крепления фасонных кирпичей. Такой подвесной свод как правило не имеет теплоизоляции, поэтому эти своды имеют большие потери тепла в окружающую среду.

Конструкция кирпичной кладки стен ТР зависит от его высот. При небольшой высоте стен, толщина стены определяется оптимальным уроавнем их термического сопротивления. При увеличении высоты стены возрастает напряжение сжатия в нижних слоях этой стены, поэтому толщина стены ограничена формулой (61). Для того чтобы ограничить толщину стен при большой высоте стен, выполняются специальные разгрузочные пояса из металла. Разгрузочный пояс - это несущая металическая конструкция, воспринимающая нагрузки, лежащих выше ... . Эти пояса устраивают через каждые 3-5 метров высоты, что обеспечивает умеренную толщину стены. Так как в реальных условиях кирпичная кладка изменяет свои размеры в следствии своих термических изменения. При выполнении кирпичной кладки, для компенсации термических удлинений устраивают температурные швы (вертикальные и горизонтальные) и эти швы заполняются асбестом. Для повышения газоплотности футуровки, эти температурные швы делуются в виде зигзага. На ряду с кирпичной футеровку, применяют футеровку из монолитных огнеупорных блоков, плит или матов. Они применяются как правило при умеренных температурах. В термических печах где есть специальная техническая атмосфера, сталиплавильных, в которых футеровка подвергается разрушающему воздействию среды или атмосферы. Огнеупорный метал в этом случае сильно разрушается под воздействием такой среды. более стойкими при расплаве металла, является гарнисажная футеровка. Различают читстогарнисажную и гранисажную футеровку с огнеупорной набивкой.

Схемы гарнисажной обмуровки. (62) где

а) чистогарнисажная обмуровка

ф) с огнеупорными набивками

1. металическая обшивка

2. Слой затвердевшего материала

3. Слой пластичного материала

4. слой стекающего материала

5. Огнеупорная набивка

6. Металические штыри

При контакте с охлажденной поверхностью кессона, расплав металла затвердивает, образуя слой затвердевшего материала. Этот слой является защитной изоляцией, обеспечивающей длительный срок службы кессона. Существенным недостатком такой обмуровки является плохое сцепление слоя 2 с охласжденной поверхностью металла кессона6 что приводит к прогару и выводу из строя кессона.

В гарнисажной обмуровке 2-го типа этот недостаток исчезает с нанесением огнеупорной набивки. Для обеспечения лучшего сцепления огнеупорной набивки с поверхностью кессона, к кессону привариваются металлические штыри. Основной недостаток гарнисажных обмуровок, высокое значение тепловых потерь с охлаждающей водой и эти потери на 2-3 порядка выше чем через кирпичную кладку.