Файл: Кочо В.С. Тепловая работа мартеновских печей.pdf

ние жесткости и настильности факела, способствующие прибли­ жению высокотемпературного участка факела к поверхности ванны, позволяют увеличить долю тепла, передаваемого ванне.

Для интенсификации теплообмена в рабочем пространстве мартеновских печей совершенствуют конструкции головок, при­ меняют кислород и сжатый воздух, которые вдувают в газовые кессоны или непосредственно в факел.

2. ВЛИЯНИЕ ПОДАЧИ СЖАТОГО ВОЗДУХА В ГАЗОВЫЙ КЕССОН ПЕЧИ НА ТЕМПЕРАТУРУ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА

Как известно, температура горения топлива зависит от его теплотворности, теплосодержания топлива и воздуха, теплоем­ кости и объема продуктов горения.

Температура горения топлива может быть повышена при уменьшении объема продуктов горения, образующихся при сжи­ гании 1 м3 газа или 1 кг жидкого топлива. Это достигается пу­ тем уменьшения балластного азота при обогащении дутья кисло­ родом или за счет вдувания в головки или факел сжатого возду­ ха, позволяющего уменьшить коэффициент избытка воздуха а вследствие улучшения процессов перемешивания топлива и воз­ духа в рабочем пространстве печи.

Горение газа при работе мартеновских' печей с вдуванием сжатого воздуха в газовый кессон происходит в два этапа: пер­ вым является частичное сжигание газа в кессоне за счет вдувае­

мого сжатого воздуха, вторым — горение в рабочем пространст­ ве печи.

Если пренебречь потерями тепла теплопроводностью через внутреннюю футеровку кессона, что вполне допустимо (как по­ казывают расчеты, эти потери составляют очень небольшую

долю химического и физического тепла газа), то расчет горения следует вести в один этап.

Температура горения газа определяется из теплового баланса

37

*с> 4 — теплосодержание сжатого и вентиляторного возду­ ха, ккал/нм3.

Согласно графическому расчету горения топлива [9], объем

и объема воздуха в выражение (5), обозначив количества сжато­

и разделив обе части уравнения на В, получим уравнение тепло­ вого баланса для горения 1 нж3 газа:

Если вдувать в кессон холодный сжатый воздух взамен части нагретого вентиляторного, то температура горения снижается, так как уменьшается общее теплосодержание воздуха.

Следовательно, количество сжатого воздуха и условия его вдувания должны быть такими, чтобы за счет увеличения выход­ ной скорости смеси из кессона обеспечить возможность сниже­ ния общего коэффициента избытка воздуха до величины, кото­

38

рая не только компенсирует снижение температуры горения от вдувания холодного сжатого воздуха, но и позволит повысить ее. Разумеется, это должно быть достигнуто при возможно мень­ шем расходе сжатого воздуха.

В случае подачи в кессон большого количества воздуха (вен­ тиляторного или инжекторного) с недостаточной скоростью, мо­ жет уменьшиться количество газа, поступающего в печь, так как увеличивается сопротивление. Это происходит при низком дав­ лении газа в магистральных трубопроводах. Чтобы обеспечить подачу требуемого количества газа, необходимо увеличить дав­ ление на газовом тракте печи. На автоматизированных печах это достигается с помощью регуляторов расхода газа. Следует, однако, учитывать, что при неблагоприятных условиях повыше­ ние давления на газовом тракте может привести к выбиванию воды из затворов газового и дымового клапанов.

При подаче в торец газового кессона сжатого (турбинного) воздуха с большой скоростью, вплоть до звуковой, возникает эф­ фект инжекции. В этом случае давление на газовом тракте печи уменьшается и может быть иногда даже ниже атмосферного; заданный расход газа поддерживается с помощью регуляторов.

Воздух, вдуваемый в газовый кессон, целесообразно подогре­ вать, чтобы уменьшить снижение общего теплосодержания всего подаваемого в печь воздуха.

При высоком давлении сжатого воздуха подогрев его являет­ ся технически трудной задачей и к тому же, как показал опыт подогрева турбинного воздуха в рекуператоре, установленном в общем борове печи, дает весьма незначительный эффект.

Для расчета температуры горения газа при вдувании холод­

(рис. 15) в зависимости от отношения ——и от температуры вен­

тиляторного воздуха после нагрева его в регенераторах. По часо­ вым расходам смешанного газа и расходам сжатого и вентиля­ торного воздуха, приходящимся на 1 нмъ газа, определяется со­ отношение

Lc _ L'a

(15)

LB L't

39

По данным, полученным нами при исследовании 250-т печей на одном металлургическом заводе, в периоды плавки, когда из ванны не выделяются газы, оптимальные коэффициенты из­ бытка воздуха (воздушной смеси) составляют: при работе без турбинного воздуха 1,4— 1,5; при подаче турбинного воздуха в

количестве 2000 нм3/час — 1,23 и при расходе его 4000 нм3/час— 1,05 и даже несколько ниже.

На рис. 16 приведены расчетные значения температур горе­ ния смешанного газа теплотворностью 2500 ккал/нм3 и коксово­ го газа теплотворностью 4350 ккал/нм3 при различных расходах турбинного воздуха и соответствующих этим расходам оптималь­ ных коэффициентах избытка воздуха. Там же показано измене­ ние температуры горения газа при увеличении коэффициента из­ бытка воздуха за счет увеличения расхода вентиляторного воз­ духа. При расчетах температура газа принята 1000°, вентилятор­

при которой работала печь с указанными расходами турбинного воздуха).

Как видно из рис. 16, при оптимальных избытках воздуха ка­ лориметрическая температура горения газа в случае подачи тур­

40