Файл: Бельский, В. И. Промышленные печи и трубы учеб. пособие.pdf

обжига обыкновенного глиняного кирпича. В других типах печей оно применяется сравнительно редко.

Сжигание твердого топлива

Топка для твердого топлива представляет собой камеру, фу­ терованную огнеупорным кирпичом и отделенную порогом от рабочего пространства печи (рис. 9). Топливо забрасывается в топку через загрузочное окно на колосниковую решетку, а воз-

Рис. 9. Схема методической нагревательной печи

дух для горения подается снизу под колосниковую решетку в зольник. В промышленных печах для сжигания угля применяют чаще всего топки с горизонтальной колосниковой решеткой, вы­ кладываемой из стальных брусков сечением 25X25-^50X50 мм с зазором между ними, как показано на рис. 9. Иногда вместо стальных брусков применяют чугунные колосники или чугунные плиты с продольными или круглыми отверстиями. Колосниковая решетка служит для поддержания слоя топлива при горении и равномерного распределения воздуха по всему слою топлива. Зола сгоревшего топлива проваливается в зольник и выгребает­ ся оттуда через зольниковое окно. Загрузочное и зольниковое окна закрываются во время работы печи дверками (на рисунке не показаны). Продукты горения из топки идут в рабочее про­

85

странство печи. Очень часто в зольник подается только часть воздуха, необходимого для горения топлива. При этом процесс горения завершается на решетке не полностью. В связи с недос­ татком воздуха углерод превращается в окись углерода и про­ дукты горения содержат много окиси углерода и водорода, кото­ рые дожигаются в рабочем пространстве печи при поступлении дополнительного (вторичного) воздуха, подводимого в верхнюю часть топки (как показано на рис. 9). Это делается для того, что­ бы по возможности перенести горение топлива в рабочее прост­ ранство печи с целью получить в нем более высокую температу­ ру при одновременном снижении температуры в топке. Такие топки называются полугазовыми.

Сжигание газообразного топлива

Процесс сжигания газообразного топлива протекает в две стадии: смешение горючего с воздухом и собственно горение.

При сжигании газообразного топлива основное внимание обра­ щают на смешение горючего и воздуха, что осуществляют с по­ мощью газовых горелок.

Газовые горелки можно разбить на две основные группы: го­ релки с принудительной подачей газа и воздуха и инжекционные, куда газ (реже воздух) подается под большим давлением и, вы-

£6

ходя из сопла с большой скоростью, подсасывает (инжектирует) требуемое для горения количество воздуха (или соответственно газа). В горелках с принудительной подачей газ и воздух пода­ ются под давлением 75—250 мм вод. ст., при этом воздух обычно под несколько большим давлением. В горелке низкого давления конструкции института Теплопроект (рис. 10) газ и воздух, выхо­ дя со значительной скоростью (порядка 15—30 м/сек), переме-

шиваются. Для лучшего перемешивания газ выходит из сопла под углом к движению воздуха. Окончательное смешение газа

ивоздуха и частичное сгорание смеси происходит в туннеле горелочного камня. Горелка крепится к горелочной плите. В плите

игорелочном камне предусмотрено закрываемое поворотной за­ слонкой отверстие для зажигания горелки.

Втурбулентных (завихряющих) горелках (рис. 11) газ и воздух смешиваются в самой горелке. Для лучшего перемешива­ ния воздух входит в камеру смешения через ряд продолговатых отверстий перпендикулярно движению газа, чем создается хо­ рошее завихрение его. К горелкам с принудительной подачей газа и воздуха относятся и керамические горелки, например го­ ловки мартеновских печей и горелки стекловаренных печей, опи­

87

санные в §20 и 28 (см. рис. 73—75). В инжекционных горелках газ, подаваемый под давлением 1500—10 000 мм вод. ст. (в зави­ симости от теплотворной способности газа — чем выше тепло­ творность, тем большее количество воздуха должно быть инжек­ тировано на 1 м3 газа и тем большее необходимо давление последнего), инжектирует воздух (рис. 12). Смешение газа и воз­ духа происходит в смесителе и горелке. При сжигании газа, хо­ рошо смешанного с воздухом в горелке, получается очень корот­ кий факел, размещающийся в канале горелочного камня и не выходящий в рабочее пространство печи, в связи с чем такое сжигание газа получило название б е с п л а м е н н о г о горения. Количество засасываемого воздуха регулируется размером щели между смесителем и фланцем, навинченным на сопло. При низ­ ких давлениях газ может инжектироваться воздухом, подавае­ мым под давлением 400—600 мм вод. ст. Горелки крепят к спе­ циальным плитам, установленным на каркасе.

Сжигание жидкого топлива

В качестве жидкого топлива применяют главным образом ма­ зут. Жидкое топливо сжигается в распыленном состоянии. Чем лучше распыляется мазут, т. е. чем меньше капли, тем лучше он перемешивается с воздухом и быстрее происходит его сгорание. В связи с этим при хорошем распылении сжигание жидкого топ­ лива в высокотемпературных печах часто производят непосред­ ственно в рабочем пространстве без топки. В низкотемператур­ ных печах и печах, где требуется равномерное распределение температуры в рабочем пространстве (например, термических), устраивают для полного сгорания топлива небольшие форкамеры или подподовые топки. Распыление мазута производят по­ средством форсунок.

Ф о р с у н к и можно разбить на три типа: высокого давле­ ния, в которых распыление мазута осуществляется паром или сжатым (компрессорным) воздухом; низкого давления, распыле­ ние в которых выполняют воздухом, подаваемым от вентилято­ ра, и механические. Примером первого вида форсунок служит форсунка В. Г. Шухова (рис. 13), состоящая из двух трубок: внутренней мазутной и наружной паровой (воздушной). Выход­ ное отверстие для мазута остается постоянным, а величина коль­ цевой щели для пара (сжатого воздуха) в зависимости от про­ изводительности форсунки меняется вдвиганием или выдвига­ нием внутренней трубки. Распыление мазута производится па­ ром под давлением 4—10 кгс/см2 или компрессорным воздухом под давлением 2—6 кгс/см2. Количество распылителя составляет 0,4—0,6 кг пара на 1 кг мазута или 0,5—0,8 кг воздуха на 1 кг мазута. В форсунках низкого давления распыление мазута про­ изводится подаваемым от вентилятора воздухом под давлением от 300 до 1000 мм вод. ст. в зависимости от конструкции и про-

8 8

изводительности форсунок. Мазут подается из расходного бака самотеком или под давлением до 2 кгс/см2. На рис. 14 показана форсунка низкого давления конструкции института Стальпроект. Мазут подается по внутренней трубе, а воздух — по наружной. Так как тонкость распыления мазута зависит от скорости исте­ чения воздуха, то для сохранения его необходимой скорости при изменении производительности форсунки сечение кольцевой

$

Рис. 14. Форсунка низкого давления конструкции Стальпроекта

/•« м а з у т ; 2 — воздух; 5 — корпус; 4 — мазутная трубка; 5 — вал с эксцентриком

щели, через которую выходит воздух, может изменяться путем перемещения вдоль оси форсунки внутренней мазутной трубки, осуществляемого поворотом вала с эксцентриком.

Для обеспечения более тонкого распыления мазута и лучшего перемешивания с воздухом разработано большое количество все­ возможных конструкций форсунок: имеются форсунки, в кото­ рых распыление мазута производится дважды; форсунки, в ко­ торых устроены направляющие, придающие воздуху завихряющее движение.

В форсунках низкого давления воздух для распыления пода­ ют в размере 60—100% количества, необходимого для сжигания распыленного топлива. В механических форсунках распыление происходит вследствие удара тонкой струи жидкого топлива, вы­ ходящего с большой скоростью из отверстия форсунки, об атмос­ феру, находящуюся перед отверстием форсунки. В наконечниках

89«

форсунок предусматривают специальные завихряющие направ­ ляющие. Давление жидкого топлива в механических форсунках составляет 8—10 кгс/см2 и выше. Воздух для горения жидкого топлива в форсунках высокого давления и механических частич­ но засасывается струей распыленного мазута из окружающего форсунку пространства, остальной •— подают вентилятором.

Некоторые виды форсунок, аналогично горелкам, снабжают установочными плитами, укрепленными на каркасе печи. В этом случае форсунки крепят к установочным плитам болтами. Фор­ сунки, не имеющие установочных плит, крепят только к воздухо- и мазутопроводам. Часто в установочных плитах устраивают за­ слонку для отделения форсунки от полости печи при ее выключе­ нии. Форсунки высокого давления и механические имеют длин­ ный факел и применяются обычно в больших плавйльных и обжиговых печах. У форсунок низкого давления производитель­ ность меньше и факел значительно короче, чем у форсунок высо­ кого давления. Они применяются для нагревательных печей среднего и малого размера, термических печей и сушил.

Воздухопроводы, мазутопроводы и газопроводы

Воздухопроводы диаметром до 150 мм, газопроводы и мазуто­ проводы монтируют из водогазопроводных труб путем сварки или с помощью муфт и фланцев. Газопроводы соединяют пре­ имущественно сваркой, а фланцы применяют только в местах присоединения газопроводов к горелкам, задвижкам и контроль­ но-измерительным приборам. Воздухопроводы диаметром боль­ ше 150 мм и газопроводы диаметром больше 800 мм сваривают из листовой стали. На мазутопроводах последовательно (по дви­ жению мазута) устанавливают запорный вентиль для выключе­ ния мазута, фильтр для очистки мазута и предохранения форсу­ нок от засорения, регулятор давления (чаще общий на цех) и вентиль для регулирования количества подаваемого в форсунку мазута, а также патрубок для присоединения контрольно-изме­ рительных приборов. Для выключения фильтра и регулятора давления при их смотре и чистке устраивают обводную линию. Газопроводы снабжают предохранительными взрывными клапа­ нами на случай взрыва газа и устройствами для продувки газо­ провода перед пуском газа.

§ 11. КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПЕЧЕЙ

Печь возводится на фундаменте, служащем для равномерного распределения давления на грунт от массы печи (см. рис. 9), Размеры подошвы фундамента определяются допустимым дав­ лением на грунт. Оно колеблется от 6 кгс/см2 для слежавшихся щебенистых (галечных) грунтов до 1,5 кгс/см2 для песчаных на­ сыщенных водой грунтов. У большинства печей, за исключением

90