III. Каналы и дымоходы
Выбор количества и расположения горелок и дымоотводящих каналов в печи, определяющих её тепловую схему, является очень ответственной операцией, так как от этого зависит теплообмен и движение газов в рабочем пространстве печи.
В каждом конкретном случае отверстия и каналы проектируют сообразно с типом печи и конструкцией рабочего пространства.
Рекомендации по проектированию отверстий и каналов для печей с различными тепловыми режимами приведены в [Л. 9].
В высокотемпературных печах (температура газов в рабочем пространстве выше 1000ºС) движение продуктов горения организуется таким образом, чтобы охладившиеся газы можно было удалить из рабочего пространства, не допуская их перемешивания с горячими, вновь поступающими в печь. Это способствует получению более высокой и равномерной температуры в рабочем пространстве и интенсификации теплообмена.
В среднетемпературных печах (температура газов в рабочем пространстве выше 650ºС) за счет соответствующего размещения горелок и каналов для отвода продуктов сгорания следует добиваться всестороннего циркуляционного омывания нагреваемых изделий потоками продуктов сгорания, не допуская то же время прямого удара факела о поверхность изделия во избежание местных перегревов.
В низкотемпературных печах (температура газов в рабочем пространстве ниже 650 ºС), где главную роль играет теплообмен конвекцией, интенсификация теплообмена достигается путём создания энергичной циркуляции газов, обеспечивающей выравнивание температуры по объёму рабочего пространства и равномерный нагрев изделий в печи.
В малых камерных печах каналы располагают по фронту со стороны рабочих окон, чтобы воздух, подсосанный в окно, уходил в канал, а не попадал о рабочее пространство печи. В средних и больших печах их обычно располагают равномерно по углам рабочей камеры; в методических, полуметодических и проходных печах - вблизи места загрузки.
В зависимости от температуры отходящих дымовых газов и их состава, дымоходы (борова) выкладываются в зоне до 500ºС из глиняного кирпича марки «75», в зоне выше 500ºС из шамотного кирпича класса «В» или «Б» на шамотном растворе. Дымоходы обычно прокладывают подземными, но иногда и надземными.
Сечение дымоходов определяют, задаваясь скоростью газов, по следующей формуле
,
где V - средний объём движущихся дымовых газов (с учетом потерь выбивания или присоса воздуха и отнесённый к среднему расходу топлива), приведенный к нормальным условиям, м3/сек;
ω - приведенная скорость дымовых газов при нормальных условиях, м/сек;
n – расчетный коэффициент форсирования – отношение расхода топлива в пиковую нагрузку к среднему расходу топлива.
Средняя скорость движения при нормальных условиях дымовых газов в дымоходах принимается в зависимости от температуры 1 + 3 м/сек (нижний предел - при температуре газов в 600-800ºС и верхний при 300-400 °С).
Минимальное сечение дымоходов должно быть 465•580 мм, чтобы можно было их чистить, осматривать и ремонтировать.
Для нормализации конструкций боровов и шиберов к ним рекомендуется в проектах принимать следующий нормальный ряд боровов: для температуры выше 500 °С по рис. 4, а; размеры борова в таблице П-1 (приложение) и для температуры выше 500°С по рис. 4, б; размеры борова даны в таблице П-2. Отношение высоты борова к ширине принимает обычно 1,2.
Толщина земляного покрова над подземными боровами должна быть не менее 300 мм.
Для очистки и осмотра борова должны быть предусмотрены лазы. Конструкции их показаны на рис. 5.
При работе на газовом топливе предусматриваются взрывные клапаны из расчета 250 см2 поверхности взрывного клапана на 1 м3 объема борова.
При наличии грунтовых и ключевых вод борова должны быть обязательно защищены от них гидроизоляцией.
Рис. 4. Нормальный ряд боровов для транспортировки дымовых газов с температурой до 500 °С (а) и выше 500 °С (б).