8. Выбор и расчет рекуператора

Эффективный способ повышения термического КПД печи - возврат в рабочее пространство теплоты, уносимой отходящими дымовыми газами. Осуществляют это путем нагрева в рекуператорах или регенераторах воздуха или газа, используемых для отопления печи. Рекуператоры устанавливают на пути отвода дымовых газов над сводом или в боровах печей. В рекуператорах тепло от горячей среды (дымовых газов) передается другой, холодной среде (воздуху или горючему газу).

К теплообменным аппаратам, используемым для нагрева воздуха, относят и регенераторы. Их устанавливают главным образом в сталеплавильных и крупных нагревательных печах для подогрева воздуха и газа до высоких температур. Регенераторы дороги и сложны в изготовлении и управлении.

Подогрев воздуха и топлива, поступающих в горелки, форсунки и радиационные трубы, способствует:

- экономии топлива;

- повышению калориметрической и действительной температур горения.

Требования предъявляемые к рекуператорам:

а) максимальная степень утилизации тепла дымовых газов;

б) достаточная стойкость против воздействия дымовых газов с высокой температурой;

в) максимальная компактность конструкции, т. е. высокая удельная поверхность нагрева на 1 м3 рекуперативной насадки;

г) наивысший суммарный коэффициент теплопередачи способствует достижению компактности рекуператора;

д) наименьшее гидравлическое сопротивление рекуператора;

e) достаточная герметичность.

Рекуператоры бывают металлические и керамические.

Металлические рекуператоры:

- конвективные (игольчатые и трубчатые)

- радиационные (щелевые, трубчатые) .

-радиационно-конвективные.

Керамические рекуператоры работают в радиационном режиме

- шамотные

- карбошамотные

Преимущества металлических рекуператоров по сравнению с керамическими следующие:

а) более высокий коэффициент теплопередачи

б) большая удельная поверхность нагрева

в) компактность металлических рекуператоров и, следовательно, меньший

объем при одинаковой общей поверхности нагрева ( за счет а и б)

б) отсутствие необходимости в глубоких подземных боровах и возможность размещать рекуператоры над печами;

в) улучшенная герметичность.

Недостатком металлических рекуператоров является их малая стойкость против воздействия высоких температур.

Недостатки керамических рекуператоров: более громоздки, меньший коэффициент теплопередачи и меньшая удельная поверхность нагрева; низкая герметичность и непригодность для подогрева газа.

Размещают керамические рекуператоры только под печами, они занимают много места и требуют значительных подземных боровов.

Преимущества керамических рекуператоров: могут устойчиво работать при температуре дымовых газов 1200-1400 °С, в них обеспечивается подогрев воздуха

Металлические рекуператоры изготавливают из:

• углеродистой стали;

• легированной стали;

• чугуна.

Для увеличения стойкости рекуператоров и повышения температуры подогрева воздуха применяют чугуны и стали, легированные в основном хромом, кремнием и алюминием.

Применение легированных чугунов и сталей для изготовления металлических рекуператоров позволяет повысить температуру подогрева воздуха, но вместе с тем приводит к резкому увеличению стоимости рекуператоров. Часто для уменьшения стоимости из жаропрочного металла делают только ту часть рекуператора, которая работает при наиболее высоких температурах; остальные части выполняют из углеродистого металла.

Конвективные металлические рекуператоры могут быть трубчатыми и игольчатыми.

Трубчатые рекуператоры выполняют из цельнотянутых труб различного диаметра. Конструкции их многообразны. Часто применяют рекуператоры с прямыми трубами.