Лекция № 15-16 Утилизация тепла в металлургических печах

План

1 Теплотехнические основы утилизации тепла дымовых газов

2. Устройство и принцип работы регенеративных теплообменников.

3. Устройство и принцип работы рекуперативных теплообменников.

4. Котлы утилизаторы

5. Охлаждение печей

6. Очистка дымовых газов

1. Теплотехнические основы утилизации тепла дымовых газов

При сжигании в печи твердого, жидкого или газо­образного топлива большое количество теплоты теряется с про­дуктами горения. Количество теплоты, теряемое с продуктами го­рения при полном горении топлива, кВт,

где с_п.г. — удельная теплоемкость продуктов горения, кДж/(м³∙ К);

t_п.г. — температура продуктов горения, °С;

V_п.г. — объем про­дуктов горения, м³/с.

Из этой зависимости видно, что снизить потери теплоты с про­дуктами горения можно уменьшением их объема и снижением тем­пературы. Объем продуктов горения можно уменьшить при горе­нии топлива с минимально допустимым избытком воздуха и сокращением избыточного количества воздуха, подсасываемого в ра­бочее пространство печи через различные неплотности (загрузоч­ные и разгрузочные окна, горелки). Для уменьшения подсоса воздуха в печь ее рабочее пространство должно находиться под небольшим давлением.

Температуру продуктов горения можно снизить, используя их теплоту для предварительного подогрева металла, топлива и воздуха, подаваемого для горения.

В мартеновский печах из рабочего пространства с дымовыми газами уносится около 80 % всего тепла, поданного в рабочее пространство. Из рабочего пространства пе­чей дымовые газы уносят с собой тем больше тепла, чем выше температура дымовых газов и чем ниже коэффициент использования тепла в печи. Поэтому целесообразно обес­печивать утилизацию тепла отходящих дымовых газов, которая может быть выполнена принципиально двумя метода­ми: с возвратом части тепла, отобранного у дымовых газов, обратно в печь и без возврата этого тепла в печь. Для осу­ществления первого метода необходимо тепло, отобранное у дыма, передать идущим в печь газу и воздуху (или только воздуху). Для достижения этой цели широко используются теплообменники регенеративного типа, применение которых позволяет повысить к. п. д. печного аг­регата, увеличить температуру горения и сэкономить топ­ливо.

Единица тепла, ото­бранная у дыма и вносимая в печь воздухом или газом (еди­ница физического тепла), оказывается значительно ценнее единицы тепла, полученной в печи в результате сгорания топлива (единицы химического тепла), так как тепло подо­гретого воздуха (газа) не влечет за собой потерь тепла с дымовыми газами. Ценность единицы физического тепла тем больше, чем ниже коэффициент использования топли­ва и чем выше температура отходящих дымовых газов.

Утилизация тепла отходящих ды­мовых газов позволяет достичь экономии топлива, причем экономия топлива зависит от степени утилизации тепла ды­мовых газов

Снижение расхода топлива в результате использования тепла отходящих дымовых газов обычно дает значительный экономический эффект и является одним из путей сниже­ния стоимости нагрева металла в промышленных печах.

Кроме экономии топлива, применение подогрева воздуха (газа) сопровождается увеличением калориметрической температуры горения, что может являться основной целью ре­куперации при отоплении печей топливом с низкой теплотой сгорания.

Поскольку утилизация тепла позволяет значительно экономить топливо, целесообразно стремиться к максимально возможной, экономически оправданной степени утилизации.