книги из ГПНТБ / Эффективное использование газового топлива Сб. ст

яние между рядами 1,5—2,0 м. Устанавливаются горелки в глядел­ ки или в специально устраиваемые фурмы. В каждом ряду разме­ щается 6—8 горелок. При многорядном расположении горелки устанавливаются в шахматном порядке. Как показывает опыт, оправ-

122

большим содержанием мелких фракций до 30 мм отмечается недо­ жог в центральной части канала, отстоящей от стен более чем на 1,0 м. Для обеспечения равномерных температур по всему сечению шахты следует особо обращать внимание на фракционный состав,

помощью специально устанавливаемых вентиляторов вторично нап­ равляются в печь (рис. 3). Рециркуляционные газы подаются в зону обжига над газовыми горелками. Разбавление продуктов сгорания рециркуляционными газами приводит к некоторому снижению тем­ пературы горения и, следовательно, уменьшает пережог сырья, а за счет увеличения ^объема продуктов сгорания выравнивает темпера­ турный и аэродинамический режимы печи. Это способствует более высокому прогреву сырья вблизи центральной части печи.

По инициативе работников Чапаевского силикатного завода осуществлена реконструкция шахтной печи производительностью 50 т/сутки (автор П. И. Чекушин). В зоне обжига по диаметру печи уложены охлаждаемые балки (трубы). Опускающийся изве­ стняк растекается под балками на два потока и образует свобод­ ное пространство. В эту зону с противоположных сторон печи введе­ ны две дополнительные диффузионные горелки, через которые газ подается к центру печи. Таким образом осуществлен двусторон­ ний обжиг известняка: с периферии — горелками, установленны­ ми по стенам печи, и с внутренней стороны — за счет дополнитель­ ных горелок, расположенных под балками.

Примерно аналогичная реконструкция проведена на Воронеж­ ском кирпичном заводе [1]. Различие заключается в том, что до­ полнительные горелки были перенесены со стен внутрь канала и установлены на расстоянии 0,5 м от оси печи. При этом оси горе­ лок направлены не по диаметру печи, а вертикально вниз.

Подобные решения, а также использование внутреннего керна поз­ волят переводить на газ печи с большими внутренними размерами.

Печи для обжига керамзита

Керамзит является легковесным строительным материалом, применяемым в качестве заполнителя бетонов и засыпного изоля­ ционного материала. Исходным сырьем для производства керам­ зита служат легкоплавкие естественные глины, содержащие более 5—7% окислов железа [2]-

Принятый на заводах пластический способ производства керам­ зита состоит из следующих технологических операций: дробления и помола сырья, формовки цилиндрических гранул и двухступен­ чатой термообработки. Первая ступень тепловой обработки заключается в предварительной подсушке гранул в сушильных бара­ банах при 200—350°С. Вторая ступень термообработки — вспучи­

123

влага и избыточные газообразные продукты. Дальнейшее повыше­ ние температуры вызывает оплавление наружных поверхностей гранул. Сочетание внешнего оплавления гранул с одновременным выделением газов и их расширением приводит к вспучиванию ма­

до 28 м. Печи футерованы динасовым кирпичом с подкладкой ли­ стового асбеста. Установка печи выполняется под углом около 4° к горизонту с наклоном в сторону «горячего» конца. Число оборо­ тов печей составляет 1,4—2,4 об/мин. Печи располагаются на от­ крытом воздухе.

Со стороны горячего конца печей в специальном помещении

124

Печи оборудованы двухпроводными многоструйными газовыми горелками внешнего смешения мощностью ~ 5 -106 ккал/час, рабо­ тающими на попутном нефтяном газе с теплотой сгорания 11000 — 12000 ккзл/нм3.

Давление газа в корпусе горелки поддерживается в пределах 400—600 кг/м2. Воздух к горелкам подается вентиляторами высо­ кого давления (типа ВВД—8); забирается он снаружи, вблизи холодильников, и поступает с давлением около 90 мм вод. ст. Внешнее смешение газа с воздухом обусловливает сгорание смеси в светящемся факеле, который заполняет сечение печи примерно на 50%. Длина факела — 3—5 м.

В горелку подается 120— 180% теоретически необходимого воз­ духа; кроме того, в печь поступает неорганизованный воздух из холодильника и печного отделения в количестве 15—70% от тео-

'ретически необходимого. Таким образом, избыток воздуха в печи близок к 1,8—2,0. Значительная часть воздуха не оказывает влия­ ния на процесс смесеобразования, снижает температуру в печном пространств^ и приводит к созданию окислительной среды, что, по мнению технологов, отрицательно сказывается на процессе обжига керамзита.

Работа с избытком воздуха at<l,6 ухудшала эксплуатацион­ ные показатели и в практических условиях оказалась недопустимой ввиду несовершенства установленных горелок. Из-за плохого пе­ ремешивания газа с воздухом полного сгорания при малых избыт­ ках воздуха добиться не удавалось.

В процессе эксплуатации обслуживающий персонал вынужден менять режимы горения газа ввиду того, что неоднородный размер гранул и различие в химическом составе сырья не допускают постоян­ ства времени пребывания гранул в Зоне высоких температур.

Смена режимов горения осуществляется преимущественно за счет изменения количества поступающего в горелку газа. Умень­ шение подачи газа приводит к сокращению длины факела и пони­ жению температуры печи; с увеличением подачи газа длина факела и, соответственно, длина зоны обжига возрастает. Количество по­ даваемого воздуха в обоих случаях практически остается без изме­ нений или меняется незначительно.

Работа обжиговых печей характеризуется высокой температу­ рой уходящих газов, являющейся следствием недостаточного теп­ лообмена.

С увеличением длины печей температура уходящих газов сни­ жается, но все же остается весьма высокой. Как показали замеры,

при относительной длине печей — =8,2 температура держится на уровне 800—900°С, а при -^- = 12,7 она снижается до 500—550°С.

Естественно, что удаление продуктов сгорания с такими высоки­ ми температурами приводит к большим тепловым потерям.

Использование тепла продуктов сгорания в сушильных бараба-

125

пах для предварительной подсушки сырых гранул сокращает теп­ ловые потери на 13— 15%.

Производительность печей я удельные расходы тепла, подсчи­ танные по расходу топлива и отнесенные к периоду безостановоч­ ной работы, с полной нагрузкой составляют, по данным испытаний, проведенных инженерно-строительным институтом:

Эксплуатационные расходы топлива за счет розжига, прогре-

ва печей на холостом ходу и других вспомогательных операций примерно на 15% превышают приведенные.

Полученные во время испытаний затраты тепла не являются предельно минимальными; возможно их снижение за счет интенси­ фикации теплообмена, что может быть достигнуто путем увеличе­ ния относительной длины печи и введения пересыпки в зоне деги­ дратацииКроме того, целесообразна частичная утилизация тепла дымовых газов, используемых для отопления или горячего водоснабжения. Представляется рациональной замена существу­ ющей горелки на горелку с регулируемой светимостью факела. Это позволит менять не только температуру в зоне вспучивания, но и создавать в печи восстановительную среду.

Совершенно необходимым является введение пропорционирующего регулирования «газ—воздух», которое в комплексе с регу­ лированием температуры в зоне вспучивания позволит автомати­ зировать работу печей.

Цементные печи

Начало использования природного газа в отечественной це­ ментной промышленности относится к 1956 году. К 1959 году на природный газ было переведено 25 цементных заводов.

Помимо снижения стоимости продукции и повышения произво­

Это привело к необходимости отыскания рациональной конструк­ ции газовой горелки. Нужно было создать растянутую зону горе­ ния, которая несколько отстояла бы от устья горелки и обеспечи­ вала максимальное заполнение факелом сечения печи при высокой

126

температуре в зоне обжига. Этим условиям удовлетворяли одно­ струйные диффузионные горелки [4].

] азовые горелки монтируются в торце печи в количестве i—2 шт. Конструктивно горелки представляют собой две концент­ рически установленные трубы. По внутренней трубе в печь подает­ ся газ, а пб внешней — воздух. В воздушном канале горелки ста­ вятся завихрители, с помощью которых газ перемешивается с воз­ духом. Ввиду того, что первичный воздух подается в горелку только в количестве 15—20% от потребного, активная зона горе­ ния наблюдается после смешения со вторичным воздухом, посту­ пающим из рекуператоров или холодильников печи. Как правило, эта зона отстоит от фронта печи на 2—5 м и вполне удовлетворя­ ет требованиям технологии. Перемещение факела по сечению печи обеспечивается шарнирным креплением горелки, которая соединя-

•ется с газопроводом и воздуховодом резино-тканевыми гофриро­ ванными шлангами.

Давление газа перед горелкой поддерживается в пределах 0,5—0,7 кг/см. Повышенные давления в отдельных случаях приво­ дили к срыву факела [5].

Вцелях предохранения открытых частей горелок от воздейст­ вия высоких температур применяется защитная температуро­

устойчивая обмазка или же наконечники горелки изготовляются из жароупорной стали.

В печах поддерживается окислительная среда. Общий избыток воздуха колеблется в пределах 1,10— 1,15.

Для сушки добавок к цементному клинкеру используются су­ шильные агрегаты, состоящие из подтопков для сжигания топлива

многосопловые горелки производительностью 200 нм3/час не обес­ печивали высокой полноты сгорания газа, так как инжектировали менее 70% необходимого воздуха, и химический недожог дости­ гав 10— 12%. Замена инжекционных горелок подо-щелевыми рав­ ной производительности улучшила работу сушильных агрегатов

(6). Первоначальная установка коллекторов горелок в открытых щелях приводила к сильному разогреву и короблению их, а такжЗГ' вызывала коксование газораспределительных отверстий. Затем, открытые щели были переделаны на L-образные, с размещением' коллекторов на горизонтальном участке щели под навесом кирпича, что обеспечило защиту от радиационного нагрева и полностью исключило коксование отверстий.

Горелки выполнены в виде труб длиной около 2 м с двумя ря­ дами отверстий диаметром 2,5 мм. Расчетное давление газа при­ нято в 350 мм вод. ст. Под топочной камеры выложен из шамот­ ного кирпича со щелями шириной 125 мм.

Воздух к горелке поступает за счет разрежения в топке. Вы­ ход газовых струй под углом к воздушному потоку обеспечивает

127

увеличить производительность сушильных барабанов на 23% и од­ новременно снизить удельный расход тепла на 29%.

Использование газа в строительстве

В современных условиях, особенно при сооружении объектов жилищного и коммунально-бытового назначения, сроки строи­ тельства во многом зависят от времени проведения отделочных ра­

128

ским институтом ГИПРОНИИГАЗ, основаны на сжигании газа вблизи поверхности перфорированных керамических плиток (рис. 5). Температура поверхности в этом случае достигает 800— 900°С, благодаря чему 50—60% тепла, выделяемого при сгорании газа, передается излучением.

■Излучающие горелки состоят из инжекционных горелок пол­ ного-предварительного смешения с малотеплопроводными керами­ ческими насадками — распределителями газа. За счет высоких тем­ ператур внешней поверхности излучающих насадок сгорание газа

работы не превышает 0,012%, что .делает их пригодными для ра­ боты в закрытых помещениях малого объема [7].

Горелки могут работать как на природном газе, так и на про­ пано-бутановой смеси. Мощность горелок, в зависимости от типов, колеблется в пределах от 6000 до 35000 ккал/час.

В настоящей статье рассмотрены основные пути использования природных газов в промышленности строительных материалов и , на строительстве.

Широкое применение газа обеспечивает повышение мощности оборудования, улучшает качество продукции и создает предпосыл­ ки для широкого внедрения автоматизации производственных процессов.

Однако существующие схемы газоиспользования в ряде случа­ ев не отличаются совершенством, тепловые процессы имеют откло­ нения от. требований технологии, Наблюдаются излишние расходы тепла.

Расширение исследовательских работ в области использова­ ния газов, в том числе разработка рациональных конструкций го­ релок и наладка режимов горения применительно к требованиям технологии, помогут устранить имеющиеся недостатки^

V

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Ш е д о г у б о в Д. Ф. Изменение конструкции шахтных печей, пере­ водимых на газообразное топливо. Журн. «Строительные материалы», № 10,

зование природного газа в сушильных агрегатах цементных заводов. Об. «Опыт использования газового топлива», Гостоптехиздат, 1961.

7. Л е в и н А. М., Б р ю х а н о в О. Н. Испытание газовых горелок инфра­ красного излучения. Журн. «Газовая промышленность», № 7, 1961.

9—2591

В. Н. Д и лиг е н с к и &, В. П. Л а з а р е в

СЖИГАНИЕ ГАЗОВОГО ТОПЛИВА В КОММУНАЛЬНО-БЫТОВЫХ УСТАНОВКАХ И ПРИБОРАХ

Коммунально-бытовыми потребителями газа являются боль­ ницы и поликлиники, предприятия общественного питания, детские и школьные учреждения, а также предприятия, обслужива­ ющие нужды населения. Газ используется не только для при­ готовления пищи, горячего водоснабжения и отопления, но и для

82 тыс. квартир, "более 9 тыс. отопительных печей, 290 отопительных

котлов применяются водогрейные и паровые котлы, переведенные с твердого топлива. Распространено также поквартирное отопление индивидуальными печами.

Режимы давлений в сетях и условия работы горелок при переменных давлениях

Бытовые потребители в основном подключены к газопроводам низкого давления, колебание давлений газа в которых связано с переменным режимом потребления. Особенно больших значений эти колебания достигают у приборов, подключенных к газопрово­ дам в наиболее удаленных от газораспределительного пункта (ГРГП точках. Наблюдения, проведенные за распределительными сетями, показывают, что давления в них изменяются от 40 до 190 мм вод. ст-, то ес,ть почти в пять раз. Потребители, находящи­ еся ближе к ГРГ1, работают в более стабильных условиях.

Колебание давления перед прибором вызывает изменение теп-

130

ловой нагрузки прибора, которая может быть представлена зави­ симостью

ккал

Q = C \r Рт час ’

где Рг — давление газа, мм вод. ст.

С— коэффициент, учитывающий размеры и форму сопла, также свойства газа.

Превышение номинальной нагрузки горелки сильно влияет на полноту горения, что особенно важно для газовых плит, продукты сгорания которых выделяются в атмосферу помещений.

Газовые плиты снабжаются инжекционными горелками с ча­ стичным смесеобразованием: первичный воздух в количестве 50—60% от теоретически необходимого эжектируется газовой t струей и поступает в корпус горелки, вторичный воздух — к факе­ лу горения из атмосферы помещений.

Поступление первичного воздуха в горелку может регулировать­ ся; причем у горелок плит тина ПБ и Г1 оно осуществляется пово­ ротом воздушного регистра, расположенного на конфузоре горел: ки, а у горелок плит типа ПГ - - перемещением горелки вдоль оси газовой струи.

У большинствагорелок вторичный воздух поступает с одной стороны, тогда как у горелок плит типа П обеспечен двухсторон­ ний подвод воздуха, что способствует быстрому образованию стехиометрической поверхности горения и сокращению длины фа­ кела. В бытовых приборах уменьшение длины факела является крайне желательным, так как снижает потенциальную возможность химического недожога.

Горелки выпускаются заводами на номинальное давление 50—

p m in = 0,82 ( l + 0 ,8 7 — ^ - ) у мм вод. ст. [П.-

Давление газа перед прибором, подсчитанное по разным фор­ мулам, имеет следующие значения: эмпирическая— 101, Рт ы — 58 мм вод. ст. Давление, рекомендуемое заводами-изготовителя- ми, — 50—75 мм вод. ст. Формула Михеева хорошо согласуется с рекомендациями заводов-изготовителей, тогда как эмпирическая формула дает завышение давления примерно в 1,5—2 раза.

Согласно требованиям Г'ОСТ 3824--57, испытания бытовых

9* 131