 |
2.8. Движение газового потока в печах
|
|
|
|
2. 8. Движение газового потока в печах
2. 8. 1. Тяга
Теория движения газов в печах разработана В. Е. Грум-Гржимайло. Согласно его учению движение газового потока в печах можно рассматривать как движение легкой жидкости в тяжелой, поскольку нагретые газы значительно легче окружающего холодного воздуха. Другими словами, движение газового потока в печах можно рассматривать как движение жидкости в зеркальном отображении.
Поясним это примером. На рис. 8 изображено движение жидкости и газа через порог. Жидкость стремится вниз, а газ - вверх. В результате движение газа является как бы зеркальным отображением движения жидкости.
Если в печи пустить газовой поток вверх, он не заполнит всего сечения камеры и возле стенок образуются газовые мешки. Поэтому в конвекционных камерах с восходящим газовым потоком коэффициент использования поверхности нагрева обычно меньше, чем при нисходящем топливе.
Необходимо, однако, отметить, что при больших значениях гидравлического сопротивления движению газового потока восходящий газовый поток распределяется достаточно равномерно по сечению камеры конвекции.
Сопротивление на пути движения газов в печи складывается из следующих величин:
- разрежения в камере радиации;
- сопротивление камеры конвекции;
- сопротивление газоходов;
- сопротивление воздухоподогревателей;
- сопротивление дымовой трубы.
В камере радиации необходимо создать некоторое разрежение.
Большим недостатком в работе печей является наличие повышенного давления под сводом печи, что приводит к утечке топочных газов через неплотности свода в атмосферу и снижению к. п. д. печи. Так, утечка топочных газов через неплотности свода печи вследствие избыточного давления может снижать к. п. д. печи на 4-6%. Рекомендуется поддерживать разрежение в камере радиации 20-40 н/м2 (от 2 до 4 мм вод. ст. ).
|
|
|
Потеря напора в камере конвекции с учетом статического напора обычно составляет от 40 до 80 н/м2 (4-8 мм вод. ст. ), а при верхнем расположением камеры конвекции всего 20-40 н/м2 (2-4 мм вод. ст. ). Потеря напора на прямолинейном участке борова обычно не превышает 5-10 н/м2 (0, 5-1 мм вод. ст. ). Один шибер может создать сопротивление до 70-80 н/м2 (7-8 мм вод. ст. ), поворот 5-10 н/м2 (0, 5-1 мм вод. ст. ), изменение сечения до 20 н/м2 (2 мм вод. ст. ).
Сопротивление воздухоподогревателя может достигать 100-200 н/м2 (10-20 мм вод. ст. ). Наконец, сопротивление дымовой трубы может быть 20-30 н/м2 (2-3 мм вод. ст. ).
Сопротивление конвекционного пучка зависит от скорости газов, температуры и компоновки пучка. Сопротивление газоходов зависит почти исключительно от линейной скорости газа. Скорость газа в газоходе рекомендуется принимать до 5-6 м/сек, а для печей большой производительности - не выше 10 м/сек.
Преодолеть сопротивление на пути движения газов от камеры радиации до дымовой трубы можно за счет естественной или искусственной тяги. Естественная тяга осуществляется дымовой трубой, искусственная - дымососами, отсасывающими дымовые газы из конвекционной камеры и подающими их через боров и дымовую трубу.
2. 8. 2. Дымовые трубы и дымоходы
Дымовые трубы обеспечивают подвод воздуха в печь и удаление топочных газов естественной либо искусственной тягой. Естественная тяга создается одними только дымовыми трубами, а искусственная - дымососами (вентиляторами), которые смонтированы дополнительно к имеющимся дымовым трубам, когда разрежение, создаваемое одними только дымовыми трубами, недостаточно для преодоления всех сопротивлений на пути движения потока уходящих топочных газов, например, при установке воздухоподогревателей.
|
|
|
Движущая сила при естественной тяге зависит от высоты дымовой трубы, определяемой расчетом; при этом учитываются: температура окружающего воздуха и уходящих топочных газов, а также потери напора на преодолении сопротивлений на пути движения газов. Металлические дымовые трубы печей при высоте 40 м создают в борове разрежение 2, 7 кПа.
В последнее время дымовые трубы сооружают из кирпича или железобетона и их высоту увеличивают для того, чтобы ослабить воздействие на окружающую среду отходящих газов и пыли, выбрасываемых в атмосферу.
Высота дымовой трубы рассчитывается по формуле
где - потеря напора по газовому тракту в
- плотность окружающего воздуха в
- плотность газов в дымовой трубе в
- абсолютная температура окружающего воздуха в
- - абсолютная средняя температура газов в дымовой трубе в ускорение силы тяжести в
Эта формула показывает, что чем ниже температура газов в трубе и чем выше температура окружающего воздуха, тем больше требуемая высота дымовой трубы. В связи с этим в зимнее время, когда температура воздуха ниже, тяга улучшается. Расчет дымовой трубы следует вести по наименее благоприятным условиям работы в летнее время.
Высота дымовой трубы на нефтеперерабатывающих установках обычно не превышает 40-45 м. Если сопротивление настолько велико, что требуется труба большей высоты, обычно применяется искусственная тяга. Скорость газов в дымовой трубе допускается до 7-8 м/сек, но не должна быть меньше 4 м/сек во избежание выдувания воздуха в нее.
|
|
|
