Теплотехнические процессы, протекающие в печах

<1 234 5 6 7 >

Тепловая энергия, подводимая в печи к обрабатываемому материалу, получается за счет сжигания соответствующего топлива или за счет преобразования электрической энергии в тепловую. При этом часть тепловой энергии расходуется непосредственно на проведение технологического процесса (на нагрев обрабатываемого материала, на его физико-химическое преобразование), а часть затрачивается на компенсацию тепловых потерь (тепло отходящих газов и продуктов, тепло, теряемое через футеровку).

Наибольшее распространение для промышленных печей получило углеводородное топливо (уголь, жидкие углеводороды, углеводородные газы). Твердое топливо в химических отраслях промышленности используется относительно редко. Жидкое и газообразное топливо подразделяются на природное (нефть, природный газ) и искусственное, являющееся продуктом переработки нефти, сланцев и других материалов природного происхождения (мазут, бензин, керосин, сжиженные газы, вторичные газы нефтепереработки и т.д.).

Жидкое топливо

Наибольшее распространение в качестве жидкого топлива получил мазут, являющийся одним из продуктов (в некоторых случаях остатков) нефтепереработки. В соответствии с ГОСТ 10585-63 мазут выпускается шести марок: флотский – Ф5, Ф12, топочный – 40, 100, 200 и для мартеновских печей – МП. Основные усредненные теплотехнические характеристики топочных мазутов приведены в табл. 1и2.

В теплотехнических расчетах теплоемкость мазута можно принимать равной 2 кДж/(кг×^оС), коэффициент теплопроводности – 0,13 Вт/(м×^оС), скрытую теплоту испарения – 170 ¸ 250 кДж/кг [1].

Табл.1

Характеристики мазута по ГОСТ 10585-63

Показатели	Нормы по маркам
Мазут флот-ский Ф5	Мазут флот-ский Ф12	Мазут топочный	Мазут топочный	Мазут топочный	Топливо для мартеновских печей МП

Вязкость условная, ^оВУ, не более, при: 50 ^оС 80 ^оС 100 ^оС	5,0 - -	12,0 - -	- 8,0 -	- 15,5 -	- - 6,5¸9,5	- 8,0¸16,0 -
Вязкость динамическая, Па×с/см², при: 10 ^оС 0 ^оС	1,7 2,7	- -	- -	- -	- -	- -
Зольность, %, не более	0,1	0,1	0,15	0,15	0,3	0,3
Содержание, %, не более:
механические примеси	0,1	0,15	1,0	2,5	2,5	2,5
вода	1,0	1,0	2,0	2,0	1,0	2,0
сера	2,0	0,8	0,5	Для малосернистого	0,5
			2,0	Для сернистого
			3,5	Для высокосернистого
Коксуемость, %, не менее						12,0
Продолжение табл. 1

Температура вспышки, ^оС, не менее, при определении: в закрытом тигле в открытом тигле	-	-	-	-	-	-
Температура застывания, ^оС, не выше	-5	-8	+10	+25	+35	+25
Температура застывания, ^оС, (для топлива из высокопарафинистых нефтей), не выше	-	-	+25	+42	+42	-
Низшая теплота сгорания в пересчете на сухое топливо, МДж/кг	41,2	41,2	40,5	40,4	40,2	40,4
		Для малосернистого и сернистого
		40,0	39,7	39,5
		Для высокосернистого
Плотность при 20 ^оС, кг/м³, не более	-	-	-	1,015

Табл. 2

Состав и расчетные теплотехнические характеристики топочных мазутов [1]

Показатели	Мазут
Марки 40	Марок 100, 200	В среднем
Мало-сернистый	Высоко-сернистый

Горючая масса, %:
C^r	87,4	87,6	87,8	84,0
H^r	11,2	10,5	10,7	11,5
S^r	0,5	0,7¸1	0,7	3,5
N^r + O^r	0,9	1,0	0,8	0,5
Коэффициент K^r	87,58	87,90	88,06	85,48
Характеристика топлива b	0,305	0,290	0,285	0,320
Теоретически необходимое количество воздуха L^r_o, кг/кг	13,90	13,70	13,80	13,80
Максимальное содержание в сухих газах RO₂, %	16,00	16,20	16,30	15,80
Объем при нормальных условиях:
сухие газы V^мин_c _r при a = 1, м³/кг	10,18	10,06	10,00	10,00
водяные пары в продуктах сгорания V_{в. п}при a = 1, м³/кг	1,42	1,35	1,40	1,40
Жаропроизводительность топлива, ⁰С

Оптимальное значение коэффициента избытка воздуха, необходимого для обеспечения полного сгорания мазута, рекомендуется принимать в пределах 1,1 ¸1,2. При особо тонком распылении топлива и благоприятных гидродинамических условиях в камере горения коэффициент избытка воздуха может быть принят равным 1,05 ¸1,1.

Мазут может гореть только в определенных условиях, причем горение мазута происходит только в паровой фазе. Поэтому перед сжиганием мазут должен быть испарен. Для обеспечения горения топливо распыляется в топочной камере с помощью форсунок. Чем выше дисперсность распыла (чем меньше диаметр капелек мазута после распыла), тем больше суммарная поверхность образовавшегося ансамбля капелек и тем эффективнее протекает последующий процесс прогрева и испарения капель. Для нормальной работы форсунок топливо должно поступать в эти устройства при постоянном давлении и при температуре, отвечающей оптимальной вязкости. Обычно давление жидкого топлива на входе в форсунку колеблется в пределах 0,2 ¸ 0,5 МПа.

В форсунках смешение топлива с воздухом достигается испарением, распылением и комбинированием первых двух способов. Чаще используется комбинированный способ, при котором распыление и испарение топлива осуществляется подачей в форсунку в качестве распыливающего агента нагретого воздуха или перегретого пара. При распылении топливо рассеивается в виде тумана (ансамбль капель с очень малым диаметром и соответственно с большой суммарной поверхностью). Затраты энергии на распыление жидкости зависят от её вязкости и парциального давления паров жидкости (мазута). Поэтому мазут перед форсункой должен быть нагрет до максимальной температуры, допускаемой условиями эксплуатации и правилами безопасности. Обычно эта температура соответствует точке начала кипения мазута.

<1 234 5 6 7 >

Дата добавления: 2021-11-16; просмотров: 273;