Теплотехнические характеристики работы печей

Работа каждой печи характеризуется рядом показателей, наиболее важными из которых являются температурный и тепловой режим, коэффициент полезного теплоиспользования и производительность. Температура печи — важный теплотехнический показатель работы печи, хотя термин “температура печи” имеет несколько условный характер. дело в том, что в топливных печах в состоянии взаимного теплообмена находятся пламя (раскаленные газы), металл, кладка, температура которых различная. Причем температура всей печи не может определяться ни одним из этих значений температуры, а представляет собой какую-то осредненную величину, применительно к которой обычно и применяют термин “температура печи”. Температура зависит от ряда факторов, важнейшие из которых — температура горения топлива и характер потребления а тепла (включая тепловые потери), свойственные данной конструкции печи. Иногда для ориентировочного определения пользуются весьма приближенным соотношением tд=ηtk, где tд— действительная температура печи; tk— калориметрическая температура горения топлива;
η— пирометрический коэффициент, зависящий от конструкции печи и меняющийся обычно в пределах 0,65—0,80.
Температура печи зависит прежде всего от ее назначения, в зависимости от этого изменяется допустимая разность между температурой печи и температурой нагрева металла. Эта разность определяется в основном соображениями равномерности нагрева металла и составляет для нагревательных прокатных и кузнечных печей 150—300 и для термических печей 50—70° С. Понятно, что температура может изменяться во времени и по объему печи.
Изменение температуры печи во времени называется температурным режимом печи. Обычно его представляют соответствующим графиком t =ƒ(τ). Печи, температура которых не меняется со временем, называются печами постоянного действия (например, методические печи), с переменной во времени температурой - печами периодического действия (печи с выкатным подом). Изменение температуры по объему и длине печи также может иметь различный характер. Нагревательные печи, в которых температура по всему объему приблизительно одинакова, называют камерными. Печи с изменяющейся по длине температурой называются методическими.

Тепловой режим.

Работа печи в значительной мере определяется тем, какое количество тепла поступает в нее. Количество тепла, которое подают в печь в каждый данный момент времени, называется тепловой нагрузкой. То наибольшее количество тепла, которое печь может нормально (без недожога топлива в рабочем пространстве) усвоить, называется тепловой мощностью. Тепловой режим печи представляет собой изменение тепловой нагрузки во времени и может быть представлен графиком зависимости тепловой нагрузки от времени. Тепловой режим теснейшим образом связан с температурным режимом. Печи периодического действия, работающие с переменной во времени температурой, имеют переменную во времени тепловую нагрузку, тогда как печи постоянного действия работают при неизменной тепловой нагрузке. Качество работы печи, ее совершенство как теплового агрегата характеризуется коэффициентом полезного теплоиспользования (к. п. т.) и коэффициентом использования тепла (к. и. т.). В общем виде к. п. т. определяют следующим образом:

к.п.т.=

Учитывая, что Qт+BQф-BQух-Qпот=Qм+Qшл+Qэнд-Qэкз к.п.т. может быть выражен:

к.п.т.=, (1) где

В- часовой расход топлива; Qт- химическое тепло топлива; Qм, Qшл- тепло соответственного металла и шлака; Qэнд, Qэкз- тепло эндотермических и экзотермических реакций; Qф- физическое тепло топлива и воздуха; Qух- тепло уходящих газов; Qпот- тепловые потери.

Для электрических печей можно написать равенство

Qт+ВQф=860Р, Р- мощность печи.

Из выражения (1) легко получить к.п.т.=(2)

Если Qф=0, т. е. в печь поступает только тепло топлива, то коэффициент полезного теплоиспользования (к. п. т.) превращается в коэффициент полезного топливоиспользования.
Естественно, что чем выше значение к. п. т. (аналогичного коэффициенту полезного действия для разного рода агрегатов), тем лучше в тепловом отношении работает печь. Из выражения (2) следует, что увеличение подогрева топлива и воздуха, а также снижение температуры уходящих дымовых газов (посколькуQyx=VyxCyxtyx и тепловых потерь благоприятно влияет на к. п. т. печи.
Тепловые потери в печах в большей мере зависят от факторов, связанных с конструкцией печи, поэтому, чтобы характеризовать только топливо и условия его сжигания, применяют к. и. т.:
к.и.т=(3)
Сопоставляя выражения (1) и (3), можно видеть, что к. п. т. всегда меньше к. и. т., поэтому при проектировании и эксплуатации печей следует стремиться к тому, чтобы к. п. т. по своей величине максимально приближались к к.и.т., для чего необходимо добиваться снижения тепловых потерь.
Производительность печей — важнейший показатель их работы, так как именно в производительности, как в фокусе, сходятся все положительные и отрицательные стороны конструкции и тепловой работы печи. В плавильных печах производительность сильно зависит от характера проплавляемой шихты, в нагревательных печах — от начальной температуры металла. Как в том, так и в другом случаях на производительность большое влияние оказывает температура в рабочем пространстве печи и температура отходящих дымовых газов, а также интенсивность и характер теплопередачи от печи к нагреваемому (проплавляемому) материалу. Все это свидетельствует о том, что производительность зависит от очень многих технологических, теплотехнических и конструктивных факторов, поэтому производительность печей различного вида будет рассматриваться в дальнейшем при описании конкретных конструкций. Обычно различают общую и удельную производительность. Общая производительность характеризует размеры, масштабы агрегата и измеряется в т/ч, или т/сутки. Удельная производительность, выражаемая в кг/(м²ч), или т/(м²ч), характеризует интенсивность работы печи и служит для оценки качества работы и сравнения печей. Удельную производительность часто называют напряженностью пода печи. Различают напряженность активного вода и напряженность габаритного пода. В пером случае производительность отнесена только к площади пода, занятой металлом, во втором — ко всей площади пода печи.

Дата добавления: 2013-12-12