Системи випарного охолодження
Перехід на випарне охолодження збільшує термін служби металургійних печей, скорочується витрата охолоджуваної води й електроенергії на перекачування. Але основний ефект досягається за рахунок вироблюваної при цьому пари, використовуваної для потреб теплопостачання. Тиск пари залежить від конструкції охолоджуваних елементів. Наприклад, СВО доменних печей дозволяє одержувати пару з тиском 0,8 МПа, мартенівських - 1,8 МПа, а нагрівальних печей - до 4,5 МПа.
Запропонована СВО в 1946 р. Андопьвым С.М. і Крушелем Г.Е.
СВО підрозділяються на системи з природною циркуляцією і з багаторазовою примусовою циркуляцією (МПЦ); з індивідуальними контурами чи циркуляції комбінованим з КУ (рис.).
|
||
|
Рис. Принципові схеми СВО: а) система з природною циркуляцією; б) система з МПЦ; в) система комбінована з КУ з МПЦ; г) система комбінована з КУ з природною циркуляцією: 1-барабан; 2-охолоджуваний елемент; 3-циркуляційний насос; 4-конвективні поверхні нагрівання котла; 5-пароперегрівник; 6-повітропідігрівник |
|
Застосовується СВО на елементах доменних печей (холодильників, повітряних фурм), клапанів повітронагрівачів, практично всіх охолоджуваних елементах мартенівських і нагрівальних печей; також застосовується на силових циліндрах двигунів з газомоторними компресорами (ГМК). Вода в засорочковому просторі частково випаровується при 100‑120 С і в виді пароводяної суміші надходить у паровіддільник. Пара надходить у повітряний конденсатор, охолоджуваний потоком повітря. Конденсат повертається в паровіддільник. Циркуляція природна.
|
Схема установки випарного охолодження: 1-регулятор рівня води в барабані; 2-барабан-сепаратор; 3-витратомір для пари; 4-витратомір живильної води; 5-регулятор тиску; 6-безупинна продувка; 7-трубопровід періодичної продувки; 8-опускний колектор; 9-цирк. насос; 10-колектор піднімальних труб.
|
|
Схема охолодження двигунів газомотокомпресорів: 1-повітряний конденсатор; 2-вентилятор; 3-охолоджуваний двигун внутрішнього згоряння; 4-барабан-сепаратор пари. |
При заміні повітряного конденсатора теплообмінником можна одержувати гарячу воду.
Живильна вода хімічно очищена і деаерована з твердістю не більш 0,1 мг‑экв/л і змістом О2 не більш 0,1 мг/л. Солевміст 15‑20 мг/л, лужність 25 мг‑экв/л.
Гранично припустима температура зовнішньої поверхні труб зі ст.20 - 450 С, з 12Х1МФ 540 С при q=350 кВт/м2. Температура зовнішньої стінки товстостінного охолоджуваного елемента
,
де tр.т - температура робочого тіла в елементі, С; q - максимальний тепловий потік від середовища, що гріє, до робочого тіла, Вт/м2; ст - товщина стінки елемента, м; ст - коефіцієнт теплопровідності стінки, Вт/(мК); 2 - коефіцієнт тепловіддачі від стінки труби до робочого тіла, Вт/(м2К), b=dн/dвн - відношення зовнішнього діаметра до внутрішнього; =0,85‑0,9 - коефіцієнт нерівномірності обігріву й охолодження труб.
Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до пароводяної суміші 2 при тиску 1‑5 МПа, теплосприйманні елемента до 600 кВт/м2 і паровмісті х=30‑35 % залежить від масової швидкості пароводяного середовища і визначається для вертикальних труб по табл.
Тепловий потік, кВт/м2 |
2, кВт/(м2К) при масовій швидкості, пароводяної суміші, кг/(м2с) |
|
1000 |
2000 |
|
930 |
1,2/1,3 *) |
2,8/3,0 |
700 |
1,8/2 |
3,6/4,0 |
470 |
2,8/3 |
5,5/5,9 |
230 |
4,9/5,2 |
8/8,8 |
*) чисельник при Р=1 МПа, знаменник - 4 МПа.
Для горизонтальних труб мінімальний коефіцієнт тепловіддачі залежить від діаметра труби: гор=mін(0,015/d), де d - діаметр труби в м, min - по таблиці для вертикальних труб
Швидкості охолодної середовища, що рекомендуються, у залежності від виду печі:
мартенівські печі - граничний об'ємний паровміст на виході з порожніх деталей <0,85‑0,90. Мінімальна швидкість у гарячих 0,8 м/с і холодних 0,4 м/с трубчастих деталях, кратність циркуляції к=10 кг/кг (витрата води до парознімання).
нагрівальні печі 0,9; мінімальна швидкість циркуляції для охолоджуваних труб 0,7 м/с, до10 кг/кг.
доменні печі 0,85‑ 0,9; до30 для фурм, деталей шиберів і газових пальників.