Главная › Новости

7.2.0. Способы сокращения потерь энергии в промышленных печах

Опубликовано: 03.10.2018

Суть этих способов заключается в  сокращении статей расходной части теплового баланса. По эффективности эти способы существенно различаются, но в условия непрерывного увеличения цен на энергоносители следует стремиться к максимальному использованию каждого из них. 

         1. Предварительный подогрев металла.

На первый взгляд целесообразность использования этого способа очевидна.     Но при оценке экономической эффективности этого способа следует учитывать, что экономия затрат тепла в основной печи достигается их увеличением в устройствах предварительного подогрева. При плавке литейных сплавов  с переходной ванной необходимость предварительного подогрева шихты связана в первую очередь с требованиями техники безопасности. Загрузка в «болото» непрогретой шихты, содержащей масло влагу и эмульсии, приводит к опасным выбросам металла.         

         2. Сокращение потерь в окружающее пространство.

Оно достигается использованием качественных теплоизоляционных материалов и увеличением толщины футеровки. Однако это приводит к удорожанию футеровки и увеличению потерь на её разогрев. Поэтому оптимальное по затратам решения должно рассчитываться индивидуально для конкретных случаев. Целесообразность мероприятий по сокращению потерь в результате  излучения,  выбивания газов  и подсоса холодного воздуха через отверстия и неплотности печи не вызывает сомнений.

         Наиболее эффективным способом сокращение потерь в окружающее пространство является увеличение удельной мощности печи. Эта величина равная мощности печи, отнесённой к 1 тонне загрузки печи, является важнейшим параметром современных промышленных печей.   Увеличение удельной мощности позволяет сократить продолжительность технологического процесса в печи  τ. Поэтому количество тепла потерянного в окружающее пространство за время осуществления этого процесса в печи уменьшается.

 Q*окр. = Qокр.•τ.

          3.  Использование  тепла уходящих газов для подогрева воздуха.

         Во многих случаях главной целью подогрева воздуха, как отмечалось в главе 1 (формула 1.22), является достижение требуемой калориметрической температуры продуктов горения. Кроме этого подогрев воздуха позволяет увеличить производительность печи и снизить расход топлива. Эффективность использования подогрева воздуха во многом зависит  от температуры уходящих газов.

         Для достижения приемлемой скорости нагрева металла температура продуктов горения должна быть  на 100…150оС выше, чем заданная температура металла. При этом условии температура уходящих газов будет различной для печей разного типа. В однокамерных печах температура tу.г. уходящих газов близка к максимальной температуре газов  tгмакс. (рис. 7.1.,а).  Поэтому использование уходящих газов для подогрева воздуха наиболее эффективно.  В многокамерных печах металл по мере разогрева перемещают из камеры подогрева, в промежуточную камеру и в камеру окончательного  нагрева. При этом температура уходящих газов значительно ниже tгмакс..  

Рис. 7.1. Температура уходящих газов в однокамерной – а) и трёхкамерной – б) печах. 1 - горелка; 2 - рабочее пространство; 3 - соединительный канал; 4 – промежуточная камера; 5 – камера подогрева.

         В методических печах (рис. 7.2.) tу.г. также значительно ниже tгмакс.. Поэтому эффективность подогрева воздуха уменьшается. При некоторой  температуре tу.гсоздание установки для утилизации тепла уходящих газов становится убыточным.

Рис. 7.2. Схема изменение температуры газов в методической печи: 1 – нагреваемый металл; 2 - окно выгрузки; 3 – горелка; 4 – камера окончательного нагрева; 5 -  камера подогрева.

         В современных вагранках температура уходящих газов, прошедших через толстый слой шихты составляет 300…500оС.  Однако использование тепла газов для подогрева воздуха является обязательным. Это объясняется тем, что  ваграночные газы содержат до 20% горючего газа СО, т.е. помимо  физического тепла  (энтальпии газов при этой температуре) газы имеют значительное химическое тепло, которое может выделиться при дожигании. Поэтому теплообменники (рекуператоры) являются частью сложной системы переработки ваграночных газов.

4.Сокращение потерь тепла уносимого шлаками. Количество шлака, образующегося при плавке в литейных цехах, значительно увеличивается при использовании возврата не очищенного от пригара.  Это объясняется тем, что  для снижения температуры плавления частиц пригара приходится увеличивать расход флюса. Поэтому не следует использовать неочищенный возврат особенно при литье в песчано-глинистые формы чугуна и стали.

5. Для уменьшения потерь тепла от химической неполноты горения следует применять устройства для сжигания топлива, обеспечивающие полное смешение топлива с воздухом при коэффициенте расхода воздуха незначительно превышающем единицу.

6. Радикальным способом сокращения потерь тепла от уноса частиц топлива является отказ от применения твёрдого топлива.

7. Минимизировать потери тепла  на разогрев печи периодического действия

возможно путём использования печей в непрерывном цикле. При циклической работе Qраз  частично используется в последующей плавке.

При использовании печей непрерывного действия следует учитывать, что горячий простой печи также приводит к затратам тепла, а кроме этого  и рабочего времени персонала, осуществляющего горячий простой.

8. Сократить потери тепла на эндотермические реакции в некоторых случаях можно, управляя протеканием этих реакций на основе понимания химической термодинамики этих реакций. Простейшим примером способа сокращения этой статьи расхода тепла является замена известняка на свежеобожженную известь в используемых флюсах. Из рассмотренных способов сокращения потерь тепла для электрических печей применимы только 1,2,4,7 и 8.