Лекция № 8. Оборудование и элементы печей: вспомогательное оборудование.

1. ПЕРЕКИДНЫЕ, ЗАПОРНЫЕ, ТЯГОВЫЕ И РЕГУЛИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА РЕГЕНЕРАТИВНЫХ ПЕЧЕЙ

Перекидные устройства

Для изменения направления факела печь снабжают перекид­ными устройствами. В печах мазутных, или работающих на хо­лодном газе, необходима только перекидка воздуха.

В печах, снабженных двумя парами регенеративных наса­док, когда подогреваются и газ, и воздух, необходимо осуществлять перекидку и газа, и воздуха, для чего служат газовые и воздуш­ные перекидные устройства (рисунок 22).

Рисунок 22 - Схема перекидки газовой реге­неративной печи:

1-5- лебедки; 6 - вентилятор

После сигнала на пере­кидку командоаппарат вклю­чает поочередно лебедки 1, 2 и 3, закрывающие газо­вый клапан справа, затем открывают справа газовый дымовой шибер, а слева та­кой же шибер закрывают и т. д. В результате опера­ции перекидки газ и воздух начинают проходить через нагретые левые насадки, продукты сгорания – через правые охлажденные насадки и будут их нагревать до следую­щей перекидки.

Очередность открывания и закрывания клапанов и шиберов может быть установлена различной и определяет принятую систему перекидки.

Перекидные устройства должны обеспечивать:

а) газоплотность конструкции. Должна быть исключена возможность проникновения воздуха через перекидной клапан в трубу. Это требование особенно важно для газовых перекид­ных устройств, где просачивание газа в трубу равносильно прямой потере его. Прямой потерей газа является также утеч­ка его в момент перекидки, так называемое «короткое замы­кание» на трубу;

б) минимальную потерю напора, особенно по пути продук­тов сгорания;

в) надежность и долговечность конструкции. Трудность вы­полнения этого требования станет понятна, если учесть, что продукты сгорания проходят через перекидные устройства с довольно высокой температурой, иногда превосходящей 600° С.

Вследствие таких жестких требований очень многие кон­струкции совершенно вышли из употребления.

Дымовые шиберы

Шиберы, установленные в борове для регулирования тяги снабжены индивидуальным электроприводом, позволяющим ими управлять с помощью автоматического регулятора на расстоянии.

Дымовые шиберы для регулирования тяги в боровах, где температура не превышает 400-600° С, по конструкции могут быть значительно проще, так как при этом можно обходиться без водяного охлаждения и изготовлять их литыми из серого чугуна. Однако над шибером также устраивают уплотняющую коробку для того, чтобы предотвратить подсос в ще­ли наружного воздуха.

Для температур продуктов сгорания выше 600-700° С применяют футеровку рамы и шибера огнеупорным кирпичом или выполняют его из слабо­легированной жароупорной стали. В этом случае не обяза­тельно водяное охлаждение, так как от шиберов, регулиру­ющих тягу, не требуется такой большой газоплотности, как от шиберов на перекидных устройствах.

Задвижки

На газопроводы холодного газа устанавливают в качест­ве отключающих приспособле­ний газовые задвижки типа ГМК и «Москва» (рисунок 23).

Рисунок 23 - Газовые задвижки ГМК и «Москва»:

а - для воды, пара и сжатого воздуха с уплотняющими кольцами;

б - для неф­ти и газа без уплотняющих колец

В качестве регулирующих приспособлений последова­тельно с задвижками устанав­ливают газовые дроссели.

В печных установках, где воздух подается в горелки или в форсунки низкого давления для сжигания газа или мазута, в качестве отсекающих и регулирующих устройств для воздуха ставят и менее газоплотные органы — задвижки или дроссели (рисунок 24).

Следует отметить большое значение надлежащего оснаще­ния воздухопроводов надежными отсекающими и регулирующими задвижками и дросселями. Это вопрос очень серьезный, от его правильного решения зависит нормальная безопасная эксплуатация печей.

Дымовые трубы

Дымовая труба - самое на­дежное тяговое устройство. Однако это сооружение до­рогое и стоимость его быстро возрастает с увеличением вы­соты. Железобетон­ные трубы несколько дешевле кирпичных, причем с ростом их высоты разница в стоимости кирпичной и железобетонной труб значительно увеличивает­ся. Следует отметить, что же­лезобетонные трубы строят при условии, что температура 150 дымовых газов не превышает 400-500° С, так как иначе при более высокой температуре до­полнительные затраты на теп­лоизоляцию бетона сильно увеличиваются и железобетон­ная труба становится дороже кирпичной даже при высоте 80-100 м.

Рисунок 24 - Воздушный дроссель

Железные дымовые трубы, футерованные изнутри шамотом, из которых большинство достигает 85 м, примерно в полтора раза дешевле кирпичных. Сооружение их вместе с огнеупорной футеровкой возможно в весьма короткие сроки (3-4 мес.), но срок службы железных труб примерно в 2 раза короче, чем кирпичных. Железные трубы бывают необходимы в сейсмичес­ки активных районах.

Дымоходы и газовоздухопроводы

При проектировании дымоходов особое внимание обращают на их размеры и герметичность. По нормам проектирования котельных агрегатов учитывают подсос воздуха в 5% к объему проходящих газов на каждые 10 м длины кирпичного борова. Если площадь сечения дымоходов будет слишком велика, то они потребуют больших затрат на постройку, а при малой пло­щади сечения возникнет большое сопротивление проходу га­зов, что ухудшит работу печи. Следует учитывать также до­ступность дымоходов для чистки.

Для выполнения этого требования необходимо такое сече­ние, при котором средняя скорость движения продуктов сго­рания w₀ составляла бы 1,5-2,5 м/сек (нижний предел - при температуре продуктов сгорания 600-800° и в верхней - при 300-400°).

Минимальное сечение дымоходов (боровов) выбирают та­ким, чтобы они были доступны для чистки и осмотра.

Дымоходы, соединяющие печь с дымовой трубой, распо­лагают в земле так, чтобы земляной покров над боровом со­ставлял не менее 300 мм. Выбор материала, из которого дела­ют борова, зависит от температуры уходящих газов.

При определении диаметра газопроводов также задаются скоростью движения газов, которая зависит от температуры и степени очистки газа от пыли. Для чистого газа w₀ = 8-10 м/сек, для неочищенного w₀ = 1- 3 м/сек. Для расчета воздухопроводов скорость движения холодного воздуха по воз­духопроводам принимают в пределах w₀ = 8 - 12 м/сек, а на­гретого w₀ = 3 - 6 м/сек (в зависимости от температуры на­грева). При расчетах воздухопроводов высокого давления допускают большие скорости.

Для горячего газа и воздуха воздухопроводы с внутренней или внешней стороны футеруют огнеупорными или изоляцион­ными материалами. Изоляцию с внешней стороны применяют в том случае, когда температура нагрева воздуха или газа безопасна с точки зрения службы материала газо- или возду­хопровода.

Заслонки

Заслонки в металлургических печах несут важную служ­бу- пользуясь ими, закрывают печные окна, предотвращая этим потерю тепла излучением и с выбивающимися газами, а также препятствуя подсосу холодного воздуха в рабочее про­странство печей. Заслонки бывают самых различных габаритов и массы (от нескольких кг до 5 т и даже более, от 300X 400 до 6000 мм).

Заслонки должны плотно закрывать окна и противостоять разрушительному действию выбивающихся раскаленных газов. Когда температура печи не превышает 900° С, создание такой заслонки не представляет особого труда. Из чугуна отливают корпус заслонки, изнутри его либо футеруют огнеупорным кирпичом, либо набивают огнеупорной массой. При более вы­сокой температуре в печи предусматривают водяное охлаж­дение корпуса заслонки и рамы окна.

Для подъема заслонок применяют гидравлические, пневма­тические или электрические механизмы подъема (рисунок 25 и 26).

Рамы окон прикрепляют к металлическому каркасу печи.

Рисунок 25 - Устройство для подъема заслонки (заслонка футерованная не охлаждаемая)

Рисунок 26 - Пневматическое устройство для подъема за­слонки (заслонка водоохлаждаемая футерованная). Стрелки указывают вход и выход воды и сжатого воздуха