8.1.3 Усвоенная тепловая мощность и кпд печи

Зная производительность печи Р и тепловой дефицит і, можно найти усвоенную мощность, т.е. количество теплоты, поглощенное материалами в печи за единицу времени , Вт.

Отношение усвоенной тепловой мощности М_усв к общей мощности, потребляемой печью М_общ, называют коэффициентом полезного действия печи (КПД) . При этом не учитываются затраты электроэнергии на привод механизмов, обслуживающих печь: вентиляторов, дымососов, загрузочных и транспортирующих устройств. Поэтому _кпд показывает только степень полезного использования энергии в рабочем пространстве агрегата. При экономической оценке различных печей необходимо учитывать все затраты энергии на их эксплуатацию.

Величина КПД колеблется в широких пределах. Наиболее низок это показатель в печах, где приходится выдерживать нагретый или расплавленный металл для осуществления технологических процессов в течение длительного времени. Например, в термических печах КПД может быть на уровне 8-10 %, а в современных нагревательных печах он может составлять 50-85%.

8.2 Составление тепловых балансов печей, особенности записи для печей непрерывного и периодичекого действия

Суть теплового баланса печи состоит в сопоставлении статей прихода те­плоты в печь со статьями расхода. По закону сохранения энергии приход теплоты должен быть равен расходу. Возможна некоторая неувязка в балансе (~1 %), обязанная неточности арифметических расчётов. В печах с непрерывной выдачей продукции тепловой баланс печи составляют за один час. В печах с циклической работой баланс относят к длительности цикла.

После определения статей теплового баланса сумма приходных статей вычитается из суммы расходных. Устанавливается неувязка в балансе, которая служит проверкой точности составленного баланса. Все статьи прихода и расхода выражаются как в единицах энергии (Дж), так и в процентах от суммы. Часто все статьи баланса рассчитывают на единицу продукции (Дж/кг), что дает возможность сравнивать между собой абсолютные величины статей баланса в печах разной производительности.

8.3 Замена в печи одного топлива другим

Переход от одного топлива к другому требует проверочного расчета: не­обходимо выяснить, может ли новое топливо создать в печи рабочую температуру и обеспечить существующую производительность и что надо сделать для этого. Если производительность печи – Р (кг/с), то теплота, усвоенная технологическим процессом за единицу времени, будет Pi = М_усв (Вт), где i (Дж/кг) – удельный тепловой дефицит на единицу продукции. Если тепловые потери рабочей камеры были М_прп (Вт), то общее количество рабочей теплоты, оставленной в печи первым топливом, будет М_усв + М_прп = Pi + М_прп. При любом другом топливе желательно выполнить эту работу печи за единицу времени, т.е. сохранить производительность печи. При первом топливе, КИТ которого _кит1 нужно развить общую тепловую мощность печи М_общ1.

При втором топливе

Так как Pi + М_прп = const, то M_общ1_кит1 = M_общ2_кит2. Таким образом, если известна общая тепловая мощность печи и КИТ – M_общ1_кит1, для первого топлива, то необходимая тепловая мощность печи для второго топлива определяется просто:

где: M_общ1_кит1 – рабочая теплота, оставленная в печи первым топливом; – теплота сгорания первого топлива, Дж/м³, Дж/кг; В₁ – часовой расход первого топлива м³/с, кг/с; , В₁ – то же самое для второго топлива.

Следует особо отметить, что при переходе от одного топлива к другому меняется не только теплота сгорания топлива , но также условия горения и теплопередачи, т.е. характеристика факела, который может удлиняться или укорачиваться, делаться прозрачным или светящимся, изменяется состав продуктов горения (СО₂, Н₂О), а, следовательно, и степень их черноты – _газ. Всё это вызовет изменение конечной температуры продуктов горения, покидающих рабочее пространство в печи, т.е. t_д1  t_д2. Это обстоятельство отразится на величине КИТ – _кит2, а через него и на общей тепловой мощности М_общ2.

Если мы хотим сохранить значение конечной температуры дыма t_д1 = t_д2 = const, то вследствие изменения степени черноты газов (_газ) изменится интенсивность теплопередачи (величина теплового потока) к нагреваемым материалам, т.е. изменится производительность печи M_усв2 = q₂F_н = P₂i.

При замене одного топлива другим можно поставить более сложное тре­бование: а) сохранить производительность печи без изменения: Р = const; б) сохранить t_д = const. Чтобы выполнить оба эти условия, появится необходимость изменить поверхность нагрева материалов F_н, изменить ёмкость печи Е. Это значит, что печь подлежит реконструкции.

Не следует забывать, что смена топлива вызывает также изменение аэродинамики печи, вследствие изменения расхода газа, воздуха и выхода продуктов горения.