книги из ГПНТБ / Михелев, А. А. Печи хлебопекарного и кондитерского производств. (Устройство и эксплуатация)

хлебопекарного и кондитерского производств с газовым обогревом являются печи с рециркуляцией продуктов сгорания. В печах этого' типа устанавливают специальной конструкции цилиндрические металлические топки и камеры смешения. Условия работы этих устройств имеют ряд особенностей, которые необходимо учитывать при их эксплуатации.

Таблица 4

Параметры работы топочных устройств печей с рециркуляцией продуктов сгорания

Параметры работы топочных устройств наиболее распростра­ ненных типов современных печей, эксплуатируемых в СССР [26], приведены в табл. 4. Здесь приведены геометрические и теплотехни­ ческие параметры топочных устройств, а также виды топлива, на ко­ торых они работают.

50

Параметры, характеризующие работу топочных устройств, до­ статочно близки для трех характерных типов печей, данные по ко­ торым приведены в таблице. Исключение составляет топка печи «Термоэлектро», в которой размеры (и соответственно объем) топки значительно больше, чем в печи БН и ПХС, а видимые тепловые на­ грузки на порядок ниже, чем в последних двух типах печей.

Рис. 7. Теплообмен в топках и в камерах смешения: I ~ длина камеры смешения.

Данные по теплообмену в топках и камерах смешения печей с ре­ циркуляцией продуктов сгорания приведены на рис. 7. В левом поле рисунка показано изменение безразмерной температуры на вы­

ходе из топки -=f- (где теоретическая температура горения топлива

Тт приведена в табл. 4) в зависимости от числа jti — первого ре­ жимного параметра, определяющего влияние пирометрического эф­ фекта горения и общей теплоемкости продуктов сгорания:

где Нл — лучевоспринимающая поверхность топочного цилиндра, м2; ст0 = 4,9 • 10-8 ккал/м2- ч°-К4 — постоянная Стефана — Больц­ мана; В0— количество сгоревшего топлива, м3(кг)/ч; Fcy_T — средняя суммарная теплоемкость продуктов сгорания 1 м3{кг) топлива при ат (см. табл. 4) в интервале температур /т— ty,

ккал/м3 (кг) • град.

В правом поле рис. 7 показано изменение безразмерной темпера-

температуры в различных точках вдоль оси камеры смешения), где имеет место наибольшая длина пути охлаждения продуктов сгорания. Таким образом, левое поле рис. 7 характеризует теплообмен в топ­ ках печей различных конструкций, правое — в камерах смешения..

Как видно из рис. 7, величина iti может принимать различные значения в зависимости от конструкции топочного устройства: от 2,57 (камера сгорания, топка, печей БН) до 8,67 (камера сгорания

печи «Термоэлектро»). Безразмерная температура газов ~т~ на вы-

1т

ходе из камеры сгорания печи «Термоэлектро» при всех режимах ниже, чем в печах БН и ПХС. При этом диапазон охлаждения про­ дуктов сгорания в камере смешения печи «Термоэлектро» соответ­ ственно ниже, чем в камерах смешения печей БН и ПХС, и для дан­ ных, приведенных на рисунке, составляет

Все это обусловливает использование в печах БН и ПХС более громоздких смесительных камер, чем в печи «Термоэлектро».

Результаты измерений температуры поверхностей топочного устройства печи БН приведены ниже. Измерения проводились при работе печи на газообразном топливе (природный газ) при сред­ ней производительности горелки. Температура рециркулирующих газов, омывающих камеру смешения, составляла примерно 300° С.

Температура поверхностей топочного устройства печи БН

Как показали измерения (средние результаты), произведенные при работе печи на жидком топливе, температура стенки в конце

* В печах БН, как и во многих других печах аналогичной конструкции, вход­ ная часть топочного цилиндра и закрытый торец топки футерованы огнеупорной массой.

52

цилиндра топки увеличивается при этом примерно на 50° С. Темпе­ ратура стенок цилиндра камеры смешения практически не зависит от вида сжигаемого топлива. Результаты, полученные при измере­ нии температуры поверхностей топочных устройств других печей аналогичных конструкций, близки к приведенным.

Данные, приведенные в этом разделе, представляют интерес для работников промышленности, связанных с эксплуатацией и об­ служиванием современных печных агрегатов хлебопекарного и кон­ дитерского производств. В частности, сведения о,температурных режимах топочных устройств могут быть использованы при рекон­ струкциях, ремонтах и других работах, связанных с обслуживанием печных агрегатов.

ния имеет ряд особенностей, которые необходимо учитывать при их эксплуатации.

Аэродинамическая работа печей с рециркуляцией продуктов сгорания значительно сложнее, чем печей с полным удалением дымо­ вых газов, в которых в большинстве случаев достаточной оказыва­ ется естественная тяга, обеспечивающая необходимое разрежение на выходе из топки. Для устойчивой работы рециркуляционного контура необходимо не только поддержание постоянного разреже­ ния на выходе из топки, но и избыточного давления перед дымовой трубой.

Разрежение в конце топки при любых режимах работы обеспечи­

давление, создаваемое вентилятором перед дымовой трубой.

Ниже приведены результаты определения характера полей дав­ лений в газовом тракте при различных режимах работы и харак­ теристики отдельных участков газового тракта печей с рециркуля­ цией продуктов сгорания. Данные получены на установке, показан­ ной на рис. 8, представляющей собой модель печи с рециркуляцией продуктов сгорания.

Установка состоит из следующих основных частей: цилиндри­ ческой металлической топки 1, вокруг которой расположены внут­ ренний 2 и внешний 3 кольцевые каналы топочного устройства, по которым движутся рециркулирующие газы. Покидающие топку

.53

продукты сгорания попадают з цилиндрическую камеру смешения 4. Для распределения греющего газа между верхним и нижним ка­ налами предусмотрен шибер 5. (Аналогичным шибером оснащаются промышленные печи хлебопекарного и кондитерского производств с рециркуляцией продуктов сгорания). В рабочей камере на метал­

и внешним кольцевым каналом 3, помещен шибер 9\ на дымовой трубе расположен шибер 10, с помощью которого регулируется сопротивление дымовой трубы. (Последними двумя шибера­

мой среды, кГ/м3.

Из рис. 9 и табл. 5 видно, что изменение характеристики газо­ вого тракта печи резко изменяет расход перемещаемой среды. Регулируя положение шибера, расположенного во всасывающем газо­

64

проводе перед вентилятором, можно перераспределять давления в газовом тракте в сторону увеличения разрежений.

Важной характеристикой газового тракта печи является воз­ можность поддержания при различных режимах работы такого раз­ режения на выходе из топки, которое обеспечивало бы удаление из нее продуктов сгорания и не приводило к отрыву факела. Опыты по определению характера изменения разрежения на выходе из топки при таких же, как и выше, режимах показали, что разрежения

в конце топки почти точно соответствуют приведенным в табл. 5 значениям разрежений в конце камеры смешения.

Примерное равенство разрежений в конце топки и камеры сме­ шения объясняется сравнительно небольшой скоростью газа в каме­ ре смешения. Такая же, примерно, средняя скорость газа в анало­ гичных по конструкции камерах смешения печей БН, где также имеет место незначительное падение давления по длине камеры.

Приведенные выше результаты были получены при открытом ши­ бере 9 (рис. 8), расположенном в патрубке, соединяющем вентиля­ тор 8 с камерой смешения 4. Этот шибер удобен при эксплуатации печей, так как позволяет непосредственно изменять объем рецирку­ лирующих газов, подводимых в камеру смешения. Такими шибера­ ми оборудуются промышленные печи ПХК, «Термоэлектро» и другие, и поэтому важно знать влияние шибера на распределение давле­

закрыт), приведено в табл. 6. Для возможности сравнения этих результатов с приведенными в табл. 5 данные табл. 6 получены при таких же режимах, как и выше.

Из табл. 5 и 6 видно, что прикрытие шибера 9 на тракте рецир­ кулирующих газов является эффективным средством увеличения

55

разрежения на выходе из топки (камеры смешения), что может быть использовано при наладке работы и в процессе эксплуатации про­ мышленных печей хлебопекарного и кондитерского производств такого типа. Так, при прикрытом шибере 9 разрежение в конце топки (камеры смешения) при открытии шибера 7 при всех режимах увеличивается вдвое (по сравнению с работой в аналогичных усло­ виях и открытом шибере 9). Следует также учитывать, что при при­ крытии шибера 9 уменьшается объем рециркулирующих газов. Это приводит к повышению температуры газов на входе в рабочее про­ странство печи. Чрезмерное прикрытие шибера может привести к недопустимому повышению температуры газов.

Регулировать разрежение на выходе из топки (не влияя при этом на температуру газов на входе в рабочее пространство печи) в про­ цессе эксплуатации печи с рециркуляцией продуктов сгорания удоб­ но с помощью шибера 10 (рис. 8), расположенного на трубе уходя­ щих газов. Прикрытие этого шибера приводит к уменьшению разрежения, открытие — к увеличению. При полностью прикры­ том шибере 10 разрежение в конце топки равно нулю.

Важной характеристикой газового тракта печей является их полное аэродинамическое сопротивление и сопротивление отдельных участков тракта. Если величина аэродинамического сопротивления известна, то это способствует правильной эксплуатации промыш­ ленной печи и отдельных ее элементов. Некоторые участки газового тракта печей хлебопекарного и кондитерского производств с рецир­ куляцией продуктов сгорания имеют специальную конфигурацию, и характер движения в них газов также своеобразен. К таким участ­ кам, в частности, относится топочное устройство. Сопротивление таких участков не может быть точно рассчитано с помощью имею­ щегося справочного материала.

Сопротивление топочного устройства определяется, главным образом, местным сопротивлением внешнего кольцевого канала 3 (рис. 8), в котором результирующая скорость газа складывается из тангенциальной и аксиальной составляющих. Это обусловливает невозможность точного гидравлического расчета и большое аэро­ динамическое сопротивление этого участка. Такие же кольцевые каналы имеются и в промышленных печах БН, ПХС, ПХК и «Тер­ моэлектрон В печах ПХК и «Термоэлектро» кольцевой канал с тан­ генциальным подводом рециркулирующих газов расположен вокруг топки. В отличие от этого, в печах ПХС и БН (так же, как и на уста­ новке, показанной на рис. 8) из внешнего кольцевого канала газы направляются в кольцевой канал, расположенный вокруг топки. Расчет гидравлического сопротивления последнего канала не пред­ ставляет трудностей, так как в нем вращательное движение отсут­ ствует, и газы движутся аксиально. Сопротивление этого канала

Б6

не превышает 4 мм вод. cm. (кГ/м2) [2], т. е. незначительно. Таким' образом, сопротивление топочного устройства определяется, глав­ ным образом, местным сопротивлением внешнего кольцевого кана­ ла, в котором результирующая скорость газов состоит из танген­ циальной, обусловленной подводом газов, и аксиальной составля­ ющих.

Так как искомой величиной при аэродинамических расчетах яв­ ляется гидравлическое сопротивление АР рассчитываемого участка,, то в условиях вынужденного стационарного движения газа зависи­ мость между критериями подобия, описывающими процесс и уста­ навливающими связь между режимом движения газа в канале и величиной его аэродинамического сопротивления, имеет следую­ щий вид:

где d — гидравлический диаметр, м (для кольцевых каналов топоч­ ного устройства равен их удвоенной ширине);

v — кинематическая вязкость газа, м 2/сек.

В последнем уравнении величина АР представляет собой падение давления во внешнем кольцевом канале вокруг топочного устрой­ ства, т. е. разность между полным давлением на входе и выходе из кольцевого канала. В качестве расчетной скорости w в этом урав­ нении фигурирует аксиальная составляющая скорости газа, вычис­ ленная как частное отделения объемного расхода рециркулирующих газов на поперечное сечение кольцевого канала.

Данные по аэродинамическому сопротивлению топочных устройств показаны на рис. 10 [4].

Сопротивление внешнего кольцевого канала топочного устрой­ ства изменяется в пределах 5—26 мм вод. cm (к Г /м 2) [4]. (В опытах на установке, показанной на рис. 8, это соответствовало изменению объемных расходов в пределах 86,3—254 м3/ч и расчетных скорос­ тей — 4,33—12,76 м/сек). Как видно на рис. 10, диапазоны измене­ ния критериев Эйлера и Рейнольдса соответственно составляли

2,22—1,35 и (5,8—17,1) • 103.

На рис. 10 видно, что во всем диапазоне изменения критерия Эйлера, т. е. коэффициента местного сопротивления £ (так как Ей =

57

Глава II к о н с т р у к ц и и с о в р е м е н н ы х п е ч е й

ХЛЕБОПЕКАРНОГО И КОНДИТЕРСКОГО ПРОИЗВОДСТВ

1. Печь с сетчатым конвейером марки БН-50

Печи марки БН (БН-25, БН-40 и БН-50) изготовляет фирма «Специаль» (ГДР). В настоящее время эти печи эксплуатируются

вСССР. В них выпекают подовые и формовые сорта хлеба.

Впечи БН-25 топочный агрегат обслуживает систему газовых каналов, которую условно можно разделить на три зоны обогрева пекарной камеры; в печах БН-50 и БН-40 — два топочных агрегата. Каждый обслуживает свою систему газовых трактов, разделенных между собой на пять зон. Первый топочный агрегат обогревает одну зону, второй — четыре. Системы автоматизации печей БН одно­

типны.

Печь сквозная туннельного типа обогревается природным и гене­ раторным газом или жидким топливом (в последнем случае рекомен­ дуется моторное топливо марки ДТ-1).

Печь БН-50 (рис. 11) представляет собой металлическую кон­ струкцию каркасного типа, состоящую из пекарной камеры проход­ ного (туннельного) типа; системы рециркуляционного обогрева пекарной камеры; устройства для пароувлажнения среды пекар­ ной камеры и системы отвода паровоздушной смеси из нее; каркаса, наружной обшивки и изоляции; приводной и натяжной станции конвейера печи; системы контрольно-измерительных прибо­ ров и автоматики.

Печь состоит из шестнадцати секций длиной 1,5 м каждая. Дли­ на пекарной камеры 24, ширина 2,2 и высота 0,2 м. Нижняя стенка ее выполнена из металлического листа толщиной 3 мм, по которому скользит металлическая сетка, являющаяся подом печи. Верхняя и боковые стенки камеры — металлические листы толщиной 1,5 мм. Над верхней и под нижней стенками пекарной камеры проходят греющие газовые каналы.

Все элементы пекарной камеры соединены болтами. Для лучшего теплообмена она выкрашена в черный цвет. С левой стороны печи в пяти секциях и с правой — в двух размещены смотровые лючки, через которые наблюдают за процессом выпечки. Внутренняя дверка

59