книги из ГПНТБ / Никифорова, Н. М. Основы проектирования тепловых установок при производстве строительных материалов учеб. пособие для техникумов

Определяем температуру газов после воздухоподогревателя по формуле

V„c"t„ - Q

К с"

25,5-1Q3.] ,43-450— 10,4-ІО3-1,3 (250— 15)

= 373° С

25,5-103.1,39

где с" — теплоемкость газов, при ос=1,2 и температуре 450° С с"=1,43 кдж!м3-°С;

где Д<шах — максимальная разность температур, Л(Мі.ис=373—15= 358° С; Д/П, т — минимальная разность температур, Д/mm = 450—250= 200° С.

По графику рис. 2 А/ср=270°С.

Далее расчет ведем на расход воздуха и газов, проходящих через водоподо­ греватель, найденный в соответствии с принятой скоростью их движения.

Уточняем расход тепла для подогрева 10,4-ІО3 м3/ч воздуха: Q,, = 10,4-103-1,3 (250— 15) = 31,8-105 кдж л.

Из уравнения теплопередачи уточняем потребную поверхность нагрева:

С целью определения термического коэффициента полезного действия аппа­ рата составляем баланс его тепла на 1 ч работы.

Часовой приход тепла.

1. С теплоносителем — газами

дл = V"4c"tl[ = 25,5-ІО3-1-,43-450 = 164-ІО5 кджіч.

Часовой расход тепла. А. Полезный.

1. На нагрев воздуха

qi = 31,7-10° кджіч.

Б. Потери тепла.

2. С неиспользованными газами при температуре 373° С

q 2’ = V'4c"t’K= 25,5-ІО3. 1,39-373 = 132-105 кджіч.

Потери тепла через ограждение аппарата не учитываются, так как воздухо­ подогреватель установлен в газоходе котельной установки.

Всего приход тепла — 164ІО5 кджіч, Расход тепла — 31,8-10s+ 132-105 кджіч.

20

Невязка баланса— 164-ІО5— 163,8-105 = 0,2■ 105 кдж/кг, или 0,04%.

Термический к. п. д. воздухоподогревателя

стью 3 тыс. т санитарно-строительной керамики в год. Воздух для горения топ­ лива подогревают до 300° С. Печь работает на генераторном газе из торфа.

Технологический расчет. Принимаем непрерывный, круглосуточный режим ра­ боты печи, т. е. 350-24=8400 ч/год.

Часовая производительность печи

G., = 3 000 000,18400 = 357,1 кг/ч.

Часовой расход условного топлива Вч1 = 357,1 -0,863 = 308 кг/ч.

Часовой расход генераторного газа из торфа

Вч2 = 308-29300,6280 = 1440 лР/ч,

где 29 300 — теплота сгорания условного топлива, кдок/кг.

Теплотехнический расчет горения топлива ведем при нескольких значениях коэффициента избытка воздуха. Результаты расчета сводим в табл. 4.

П р и м е ч а н и е . При а=1,6 расчет приведен для туннельной печи. Часовой расход воздуха на горение топлива при а = 1,2

ѵ'ч = ВчѴв= 1440-1,54 = 2217 мЩч,

К установке принимаем рекуператор, комплектуемый из игольчатых труб ти­ па 17,5. Длина трубы 1640 мм. Сечение каналов для воздуха fi=0,128 ж2, для га­ зов /2=0,48 ж2. Принимаем скорость воздуха в трубах щ =5 м/сек, скорость газов

у2=2 м/сек.

Тогда часовой расход воздуха через рекуператор составит

V,’, = / 1t»13600 = 0,128.5-3600 = 2300 м ^ч.

Часовой расход газов

К = / 2о23600 = 0,48-2-3600 = З Ш ’м^/ч.

Рекуператор пропускает необходимое количество воздуха и газов. Определяют конечную температуру газов при выходе из рекуператора:

tк

Vчc"tн- К * ' {**-*'«) ѵ у

3440-1,42-400 — 2300-1,3 (300 — 15)

= 234° С,

3440-1,37

где с' — теплоемкость воздуха при средней температуре 160° С, с'=1,3 кдж/м3 °С; с" — теплоемкость газов, при 400° С с"=1,42 кдж/м3 -°С.

21

22

Среднелогарифмическую разность температур между газами и воздухом оп­ ределяем по графику рис. 2, она составляет 155° С.

Количество тепла, необходимое для подогрева 2300 лі3/ч воздуха, составит Q4 = ѵ'чс' ( — /„) = 2300-1,3(300 — 15) = 85• ІО4 кдж ‘,ч .

Из уравнения теплопередачи рассчитываем потребную поверхность нагрева F. Коэффициент теплопередачи /г определяем из графика рис. 3; при скорости

газов 2 м/сек и воздуха 5 м/сек /г= L18 вт/м2-°С\

К установке принимаем игольчатый рекуператор, ссотоящнп из 32 труб дли­ ной 1640 м и условной поверхностью 16 м2, что создает 2,3% запаса поверхности. Пропускная способность его для воздуха и газа полностью обеспечивает прохож­ дение потребного количества их объема.

Ниже приводим баланс тепла рекуператора.

Сводная таблица баланса тепла рекуператора

ТОПКИ И КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ § 1. Назначение и краткая техническая характеристика

Топки являются генераторами тепла. В них производится орга­ низованное сжигание всех видов топлива, обусловливающих боль­ шое разнообразие их конструкций.

Основные потребители тепла топок — паровые котлы, сушилки, печи. Поэтому проектирование и расчет топок находятся в тесной связи с расчетом установок, являющихся потребителями их тепла.

23

Весьма разнообразная производительность печей, сушилок и котельных установок, а также различные виды применяемого топ­ лива требуют выбора такой конструкции топки, которая бы созда­ вала благоприятные условия для устойчивого и наиболее полного сгорания топлива при необходимой тепловой мощности, т. е. имела бы наибольшую величину к. п. д., отличалась легкостью обслужи­ вания и надежностью в эксплуатации.

Специфика режима работы печей, сушилок и паровых котлов оказывает существенное влияние и на режим работы обслуживаю­ щих их топок. Так, котельные установки в целях поддержания по­ стоянного давления пара в котле требуют сохранения устойчивого топочного режима. Топки их работают с постоянной тепловой мощ­ ностью. Они расположены в одной обмуровке с котлом в непосред­ ственной близости от радиационной поверхности нагрева котла. Температура в камерах котельных топок значительно ниже, чем в топках сушилок из-за отдачи тепла излучением на поверхность ки­ пятильных трубок. Предел иаивысшей температуры диктуется не­ допустимостью ошлакования поверхностей нагрева от осевшей на них золы.

Топки сушильных установок расположены на некотором расстоя­ нии от сушил и соединяются с ними подземными каналами. При сжигании в них твердого топлива не исключена возможность засо­ рения каналов и высушиваемого материала золой, вынесенной из топки с газами. Во избежание этого видимая тепловая мощность сушильных топок должна быть на 20—30% ниже, чем котельных. Для обеспечения постоянства режима сушки эти топки также долж­

несколько топок. В печах периодического действия топки должны работать с переменной тепловой мощностью, гарантирующей вы­ держку заданного температурного режима работы печи. Туннель­ ные печи имеют в стенах зоны обжига многочисленные топки, раз­ личающиеся своей тепловой мощностью и габаритами.

Значительно возросшая за последние годы производственная мощность заводов, повышенные требования к качеству и культуре обслуживания ориентируют на применение полумеханических и ме­ ханических топок, характеристика которых для твердых топлив приводится в табл.5 и 6.

Широкое применение в промышленности жидкого и газообраз­ ного топлива способствует достижению более высоких температур, упрощает организацию процесса его сжигания, повышает к. п. д. топок и культуру -обслуживания. Для сжигания этих топлив при­ меняют камерные топки, оборудованные горелками и форсунками. Туннельные печи работают только на жидком и газообразном топ­ ливе.

При выборе типа горелки следует руководствоваться родом сжигаемого топлива, его расходом для проектируемого аппарата, конструктивными соображениями при установке горелки. Кроме этого, следует иметь в виду формирование факела. Например, го-

24

редки и форсунки высокотемпературных вращающихся печей тре­ буют длинного узкого факела с регулируемой длиной, а в топках туннельных печей факел должен быть коротким из-за отсутствия места его развития. То же относится и к форсункам. При установ­ ке большого числа форсунок следует также учитывать расход элек­ троэнергии на распыл. Механические форсунки применяют для котлов повышенной паропроизводительности. Они имеют большую единичную мощность, экономичны, бесшумны и компактны. Фор-

25

сункп низконапорные воздушного распыления дают короткий фа­ кел и применяются в топках глубиной 2,5 м и больше.

Паровые форсунки используют для растопки котлов, работаю­ щих на пылевидном топливе, а также для котлов малой паропро-

изводительности. Они просты, надежны в работе и дают сравни­ тельно короткий факел. Типоразмеры газовых горелок даны в табл. 7, форсунок — в табл. 8.

26

Л

В производстве строительных материалов водяной пар исполь­ зуют для отопления зданий, горячего водоснабжения предприятий

итехнологических процессов в качестве тепловлагогюсителя.

Впроизводстве строительной керамики пар применяют для по­

догрева и одновременного увлажнения керамической массы перед

Т а б л и ц а 7

Техническая характеристика газовых горелок [27]

формованием изделий. Наибольшее использование водяной пар имеет в производстве бетонных, железобетонных, силикатных и си­ ликатобетонных изделий для их тепловлажностной обработки. В зависимости от вида изделий и режима тепловлажностной обра­ ботки пар подают в аппараты под давлением, большей частью су­ хим насыщенным. Наиболее эффективным способом тепловлажно­ стной обработки изделий является пропарка их в автоклавах при давлении 11—13 бар.

27

Большое применение пар получил в сушильной технике для по­ догрева воздуха в паровых калориферах, а также для разморажи­ вания сырьевых материалов на складах.

*П[ш ланлонии сжатого воздуха 5 бар с температурой 30°С иронзнолитсльностъ на 35% ниже ирннедсннон.

Котельные установки предприятий строительных материалов оборудуются водотрубными котлами средней мощности с много­

кратной естественной циркуляцией воды. Техническая характерис­ тика таких котлов приведена в табл. 9.

28

29