РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ РЕГЕНЕРАТИВНОГО
НАГРЕВА ВОЗДУХА
2.1. Выбор и характеристика объекта исследований
На рис. 2.1 приведена структурная блок-схема общей методики исследования.
Объектом исследования выбрана регенеративная стекловаренная печь №1 ОАО «Скло»
с подковообразным направлением пламени, работающая на естественной тяге (см.
рис. 1.1). Высота дымовой трубы?42 м. Сводные характеристики печи представлены
в таблице 2.1 по данным [18].
На рис. 2.2 показан общий вид регенераторов стекловаренной печи №1 ОАО «Скло».
Объём насадки одноходового регенератора составляет 71,28 м3. Размеры насадки –
длина L=6 м; ширина b=2,4 м; высота h=4,95 м. В качестве базовой принята
насадка Сименса из шамотного кирпича с размером ячеек 270х150 мм, используемая
ранее в регенераторе печи. Толщина огнеупорного кирпича, из которого выложена
насадка–80 мм, высота–150 мм, длина–350 мм. Количество рядов кирпича по высоте
регенератора–33.
При проведении первого этапа расчётно-теоретического исследования рассмотрена
работа регенеративной системы при сохранении размеров насадочной камеры и
объёма насадки. Высота насадки ограничена расположением влётов в варочную зону
стекловаренной печи.
Расходы теплоносителей (дымовых газов и воздуха) выбраны с учётом
эксплутационных особенностей стекловаренной печи. В процессе эксплуатации
расход топлива и объём дымовых газов изменяются, поэтому для проведения
исследования работы регенераторов предусмотрена возможность их расчёта при
изменяющемся расходе продуктов горения, который соответствует исследуемому
периоду эксплуатации.
Рис.2.1. Структурная блок-схема исследований
Таблица 2.1
Характеристики стекловаренной печи №1 ОАО «Скло»
Характеристика, размерность
Значение
Производительность печи, Gп, т/сутки
64,4
Расход шихты, Gш, т/сутки
38,6
Расход стеклобоя, Gст, т/сутки
25,8
Общая площадь печи, Sп, м2
72,9
Число горелок
2х4
Максимальная температура варки, оС
1520
Температура стекломассы в зоне выработки, оС
1230–1290
Температура продуктов сгорания
на входе в трубу, оС
500
Средний расход природного газа В, м3/час
680–750
Рис.2.2. Регенератор стекловаренной печи №1 ОАО «Скло»
2.2. Оценка эффективности теплотехнологической системы
«регенератор-стекловаренная печь»
Подогрев воздуха горения в системе «регенератор-стекловаренная печь» является
эффективным средством снижения расхода топлива при выработке стекломассы. Это
способствует повышению температуры горения топлива, а, следовательно, и
эффективной средней температуры греющих газов в рабочей камере печи.
Теплотехнологическая схема «стекловаренная печь-регенератор» представлена на
рис. 2.3.
Рис.2.3. Теплотехнологическая схема «стекловаренная печь-регенератор»
В работе [69] исследована эффективность работы агрегата при нагреве воздуха до
8000С. Приведенные данные свидетельствуют о повышении тепловосприятия в рабочей
камере до 70% при нагреве воздуха до 8000С при уровне =12500С. Данный
температурный уровень соответствует реальным условиям работы стекловаренных
печей при производстве различных сортов стекломассы. Установим зависимость
температурного режима печи при различном уровне нагрева воздуха.
Адиабатическая температура горения равна
. (2.1)
Количество теплоты, вносимой в печь с нагретым в теплообменнике воздухом,
составит
. (2.2)
В соответствии с рекомендацией Н.А.Семененко [70], для оценки энергетической
эффективности огнетехнических процессов, протекающих в промышленных плавильных
печах, целесообразно рассмотреть параметры рабочей камеры без учета возможных
вариантов использования теплового потенциала тепловых отходов. В этом случае
энергетический баланс рабочей камеры можно представить как
(2.3)
Здесь Qхт -химическая тепловая энергия топлива; Qэк– тепловыделение при
экзотермических технологических реакциях; Qгд – энтальпия горячего дутья; УNп –
расход электроэнергии на собственные нужды или на электротермический процесс;
qт– удельный расход топлива на единицу расходуемой электроэнергии; Qтп
–энтальпия конечного продукта; Qтм–энтальпия исходных шихтовых материалов;
Qэн–теплопотребление при эндотермических реакциях шихты; Qог–энтальпия
отходящих газов от горения топлива и шихты; УQот–тепловые потери от охлаждения
рабочей камеры, включая принудительное Qох и охлаждение в окружающую среду.
Уравнение (2.3) составляют для установившегося теплового режима. Оно не
учитывает потерь теплоты от химической и механической неполноты сгорания,
которые при сжигании природного газа близки к нулю. Расчет входящих величин
следует определять на 1 т технологического продукта либо шихты.
Коэффициенты производственного теплоиспользования характеризуют долю
используемого в рабочей камере энергоносителя. Как правило, они не
характеризуют работу всего огнетехнического агрегата в целом, включая агрегаты
внешнего теплоиспользования. Однако их часто используют для анализа
эффективности работы агрегата. Для теплотехнических расчетов рабочей камеры и
системы последующего теплоиспользования рекомендуется использовать понятие
коэффициента производственного теплоиспользования в виде Более удобной для
рассмотрения вопросов теплоиспользования является форма записи по обратному
тепловому балансу, которая без учета использования тепла шлака имеет вид
(2.4)
Значительное влияние на работу агрегата оказывает величина потерь с отходящими
газами, которая может составлять 45-75% от общего количества тепловой энергии
Qхт+Qэк выделяющейся в рабочей зоне плавильного агрегата.
В работе [9] с использованием понятие «идеальная печь» на базе системного
подхода сформулированы основные
- Киев+380960830922