книги из ГПНТБ / Жуков Д.В. Основы теории и техника сушки теплоизоляционных изделий

ИнтенспсрПкацпя процесса структурообразования при совместном запаривании п сушке объясняется ускорени­ ем кристаллизации и перекристаллизации новообразова­ ний, благодаря поддерживанию раствора в перенасы-

Рнс. 107. Производственным режим совмещенного процесса тепловой обработки известково-диатомовых материалов

/ — давление; 2 — температура пара на выходе из теплообменника; 3 — температура па входе в теплообменник; 4 — температура конден­ сата

щенном состоянии вследствие непрерывного удаления воды и интенсивному молярному перемешиванию раствора в изделии. Повреждения структуры, вызванные интенсивной сушкой, устраняются (залечиваются) од­ новременно идущим процессом структурообразования. Интенсивную сушку изделий, однако, можно начинать только после получения прочной первичной структуры. В известково-диатомовых смесях такая структура обра­ зуется в период подъема давления, и, следовательно, сушку изделий можно начинать сразу пЬсле достижения заданного давления. При изготовлении известково-пес­ чаных изделий после достижения заданного давления необходимо сделать 2—4-ч изотермическую выдержку, а затем производить сушку. Свойства получаемых изде­ лий, а также оптимальные составы смесей при этом ме­ тоде тепловой обработки такие же, как и при тепловой обработке методом пропаривания и последующей сушке.

191

Г Л А В А IV..............................................................

ОБОРУДОВАНИЕ СУШИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

1.Топочные устройства

Вкачестве теплоносителя в сушилках для теплоизо­ ляционных изделий в основном используют смесь ды­ мовых газов от сжигания топлива с наружным возду­ хом или с рециркулируемыми газами. Подогрев тепло­ носителя (воздуха) в огневых пли паровых калорифе­

рах применяют редко.

Сушка топочными газами имеет ряд преимуществ по сравнению с воздухом, подогретым в калориферах, так как есть возможность получать неограниченно вы­ сокие температуры теплоносителя, отсутствует необхо­ димость строительства громоздких огневых калорифе­ ров, подчас ненадежных в работе, пли парокотельиых и, следовательно, уменьшаются начальные и эксплуата­ ционные затраты. При сушке дымовыми газами расход топлива сокращается в 1,5—2 раза.

Основными недостатками сушки дымовыми газами считаются коррозия транспортных устройств в сушил­ ках, загазованность цехов и загрязнение продукции зо­ лой (при сжигании твердого топлива) и сажей. Однако транспортные устройства корродируют в неправильно работающих туннельных сушилках, на загрузочных кон­ цах которых теплоноситель переувлажняется из-за не­ достаточного его количества, а на металлических дета­ лях вагонеток конденсируются водяные пары. При пра­ вильном гидравлическом режиме работы туннелей кор­ розия транспортных устройств не наблюдается.

Загазованность цехов и загрязнение продукции са­ жей или золой (при сжигании твердого топлива) являют­ ся следствием недостаточного разрежения в сушилках и неудовлетворительной конструкции топок: излишняя их форсировка, отсутствие пылеосадителей или, например, достаточного подогрева мазута.

Очень часто система топка — смесительная каме­ ра не обеспечивает регулирования тяги в топке. Топка превращается в смесительную камеру с повышенным

•разрежением и, следовательно, с пониженной темпера­ турой и плохими условиями для горения топлива. Ос­ новное требование к топочным устройствам сушилок за­ ключается в том, чтобы в топочном объеме происходило

192

полное сгорание топлива без образования окиси углеро­ да и сажи, а продукты горения не содержали бы частиц золы. Это требование выполняется в том случае, если в топку поступает достаточное для горения топлива ко­ личество воздуха, правильно выбран топочный объем и процесс горения организован в соответствии с сжига­ емым топливом. При сушке смесью дымовых газов и воздуха влагосодержание смеси выше, чем влагосодержание воздуха, и является расчетной величиной. Ниже приводится методика расчета количества воздуха для горения, продуктов горения и влагосодержания смеси.

При расчете процесса горения топлива и параметров смеси топочных газов и воздуха необходимо знать эле­ ментарный состав сжигаемого топлива. Элементарный состав топлива выражают в процентах его горючей или рабочей массы. Теплотворную способность твердого и жидкого топлива, можно определить калориметрированием или рассчитать по формулам Д. И. Менделеева:

Теплотворная способность сухого газообразного топ­ лива

Теоретическое количество сухого воздуха, необходи­ мое для сжигания 1 кг твердого или жидкого топлива,

L0 = 0,115СР + 0,345НР - 0,043 (Ор - Sp) кг/кг; (112)

для сжигания 1 кг сухого газообразного топлива

ат =

в топках сушильных установок этот коэффициент принимают в пре­ делах 1,3—1,8.

Количество водяного пара, поступающего со смесыо топочных газов и воздуха при сжигании твердого и жид­ кого топлива, можно подсчитать по соотношению:

Ln = 9НР + WP _]_ aL0d0 + Wr кг/кг топлива, (116)

где а — общий коэффициент избытка воздуха; d0— влагосодержаиие дутьевого или добавляемого к топочным газам воздуха в кг/кг; №т— количество водяного пара, применяемого для дутья или распыления топлива, в кг/кг;

при сжигании сухого газообразного топлива

Зная количество водяного пара и сухих продуктов го­ рения, нетрудно определить влагосодержаиие топочных газов:

Для приближенных расчетов dT можно пользоваться приведенным на рис. 108 графиком зависимости влагосодержания топочных газов от температуры в топке. Если же известна температура теплоносителя, подавае­ мого в сушилку, то его влагосодержаиие находят по I — d-диаграмме на прямой, соединяющей d0 и dT (см. примеры расчета сушилок).

Топки сушилок отличаются от топок паровых котлов тем, что стенки первых не экранированы и во избежание

194

их перегрева температуру следует поддерживать в пре­ делах 1100—1200° С. В связи с этим при расчете топок сушилок тепловое напряжение топочного пространства

1

I

Рис. 108. Зависимость влагосодержання топоч­ ных газов от вида топлива и температуры

Q/Vт принимают меньшим, чем для котельных топок. Ниже приведены рекомендуемые значения Q / V t д л я то­ пок сушильных установок в тыс. ккал/м3-ч:

Топки для сжигания твердого топлива должны обя­ зательно включать осадительные камеры, за которыми устанавливают циклон (например, типа ВТИ) или дру­ гое пылеосадительное устройство.

За последние годы в топливном балансе страны воз­ росла доля мазута и природного газа, в связи с чем на подавляющем большинстве заводов топки для твердого топлива заменены мазутными или газовыми. Сжигание таких видов топлива имеет следующие преимущества

по сравнению с сжиганием твердого топлива: продукты горения не имеют взвешенной золы, топочные устройст­ ва компактны и просты в эксплуатации, легче регули­ ровать н автоматизировать процесс горения в топке, улучшаются условия труда.

На рис. 109 приведена универсальная конструкция топки для мазута млн газа, разработанная в Теплопроекте. Конструкция состоит из двух коаксиальных ци­ линдров— внутреннего и внешнего. Внутренний цилиндр (собственно топка) имеет стальной корпус толщиной 4—5 мм, изнутри зафутерованный шамотным кирпичом класса А или Б в один кирпич. Внешний цилиндр, выпол­ ненный также из стали толщиной 4—5 мм, предназна­ чен для приема воздуха или чаще всего рециркулиру­ емых газов для разбавления топочных газов до установ­ ленной температуры. Воздух или рециркулируемые газы поступают через патрубок, присоединенный танген­ циально к внешнему цилиндру, что обеспечивает интен­ сивное охлаждение внутреннего цилиндра и создает ус­ ловия для устойчивой работы футеровки при высоких температурах в топке. Кроме того, такое решение почти полностью исключает потерю тепла в окружающую сре­ ду. Важная особенность топок сжигания газа — горелочный туннель, обеспечивающий устойчивое горение. Туннель изготовляют путем набивки его шамотной мас­ сой при помощи шаблонов или набора горелочных кам­ ней. Полная длина туннеля должна быть равна шести диаметрам устья горелки.

По существующим правилам во избежание отрыва пламени от форсунки или горелки разрежение в топоч­ ном объеме не должно превышать при сжигании мазута 20, газа 5 мм вод. ст. Для удовлетворения такого требо­ вания в конце топочного объема устанавливают стенкунасадку. При сжигании газа, кроме того, следует выпол­ нять требования, предусмотренные «Правилами безо­ пасности в газовом хозяйстве» («Недра», 1970). Топоч­ ные устройства для мазута и газа оборудуют обычно приборами для автоматического регулирования процес­ са горения.

2. Форсунки

При сжигании мазута наиболее удобными для при­ менения в топках сушилок являются форсунки низкого давления, в которых распылителем служит воздух дав-

196

2 7 4 —а31

Рис. 109. Топочное устройство для мазута или газа

с о

лением до 1000 мм вод. ст. В таких форсунках в распы­ лении мазута принимает участие весь воздух, необходи­ мый для горения, что улучшает условия для получения короткого факела. Хорошей работе форсунок способст­ вует также предварительное распыление топлива, выхо­ дящего из конусной насадки мазутной трубки, и созда­ ние переменного сечения для воздуха с минимальным

| /1азут

Рис. 110. Форсунка Стальпроекта

его дросселированием. К числу таких конструкций отно­ сятся форсунки, разработанные Стальпроектом (рис.110).

Производительность и процесс горения в форсунках конструкции Стальпроекта регулируют, перемещая ма­ зутное сопло с наконечником поворотом рычага. Степень регулирования устанавливают по шкале. Диапазон регу­ лирования производительности форсунки без заметного ухудшения распыления составляет 1 : 2—1 : 2,5. Располо­ жение в форсунках Стальпроекта мазутной'и воздушной труб по одной оси создает большое удобство в эксплуа­ тации, так как дает возможность без разборки на шар­ нире выводить форсунку из топочной амбразуры для осмотра, очистки и даже мелкого ремонта.

На рис. ПО буквами обозначены основные расчетные размеры форсунки, цифровые значения которых, а так­ же данные о производительности форсунок приведены

198

ложены под углом, встречается с потоком воздуха, завих­ ренным лопатками, расположенными на конце газового сопла. Диапазон регулирования в этих горелках состав­ ляет 1:4 при давлении газа 200—400 мм вод. ст.

Наиболее компактной конструкцией устройства для подогрева воздуха путем подмешивания продуктов го­ рения природного газа является устройство с горелкой, встроенной в воздухопровод. Такая конструкция разра­ ботана в Киевском политехническом институте. В даль­ нейшем этот способ был усовершенствован в Укргипроинжпроекте и успешно внедрен. Такого типа устройства были установлены непосредственно на нагнетательных

A-ft

Рис. 112. Схема горелочиого устройства для бестолочного сжигания газа

/ — газовая горелка; 2 — фронтовой конус

200