Конспект лекций по дисциплине

ТМ и ТП – технологический материал и технологический продукт,
ОГ и УГ – отходящие и уходящие газы.
Рисунок 3.1 – Принципиальная схема замкнутого теплоиспользования
Нагрев компонентов горения и уменьшает его расход в РК (
ХТ
ХТ
Q
Q

′
) 
на величину
УГ
ОГ
ФТ
ФВ
Q
Q
Q
Q
−
=
+
.
(3.1)
Уходящие газы имеют более низкую температуру и, следовательно, 
меньше теряется тепла в окружающую среду (
УГ
ОГ
Q
Q

).
Тепловой к.п.д. ВТТУ по варианту замкнутого теплоиспользования 
равен
ЭКЗ
ХТ
ТО
ПОТ
УГ
ЭКЗ
ХТ
ЭНД
ТМ
ТП
АП
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
+
′
+
Σ
+
′
−
=
+
′
+
−
=
1
η
(3.2)
где
УГ
Q
′
- тепло уходящих газов в варианте замкнутого 
теплоиспользования.
При регенеративном теплоиспользовании в рабочую камеру с 
нагретыми компонентами горения возвращается часть тепла отходящих 
газов, равная
Gb
t
c
V
t
c
V
Q
УГ
УГ
ОГ
ОГ
ОГ
ОГ
ФВ
)
(
−
=
.
(3.3)
Использование для сжигания топлива горячего дутьевого воздуха 
позволяет не только повысить температурный уровень в рабочей камере, но и 
интенсифицировать теплообмен
ПГ
ПГ
ФВ
Р
Н
Г
АД
c
V
Q
Q
t
+
=
.
,
(3.4)
n
ОГ
n
Г
АД
ЭФ
СР
T
T
T
−
=
4
.
4
.
,
(3.5)
[
]
4
4
.
)
100
(
)
100
(
ТП
ЭФ
СР
ПР
T
T
с
q
−
=
(3.6)
где
Г
АД
t
.
- температура адиабатного горения топлива;
ЭФ
СР
Т
.
- средняя эффективная температура в рабочей камере ВТТУ;
п
- эмпирический показатель, зависящий от типа ВТТУ;
q
- плотность теплового потока к технологическому материалу 
(продукту);

ПР
с
- приведенный коэффициент теплового излучения.
Так как в ВТТУ основным видом теплообмена является лучистый 
теплообмен, то увеличение плотности теплового потока сокращает время 
тепловой обработки технологического материала. Одновременно 
сокращается время протекания массообменных процессов, так как скорость 
химической реакции является функцией температуры и возрастает с ее 
увеличением. Таким образом, подогрев компонентов горения увеличивает 
скорость протекания технологического процесса и, как следствие, 
производительность ВТТУ.
Удельный расход топлива на единицу продукции в варианте с 
подогревом компонентов горения
)
(
)
(
УГ
УГ
Г
Р
Н
ОГ
ОГ
Г
Р
Н
t
c
V
Q
t
c
V
Q
G
G
b
b
−
−
′
=
′
.
(3.7)
Из последнего выражения можно оценить степень снижения расхода 
топлива при включении системы регенерации тепла.
Таким образом, замкнутая (регенеративная) схема теплоиспользования 
обеспечивает снижение удельного расхода топлива по двум причинам:
1. за счет повышения производительности агрегата из-за повышения 
температурного уровня в рабочей камере; 
2. за счет более глубокого использования тепла отходящих газов.
Необходимо отметить, что регенеративный нагрев компонентов 
горения имеет определенные ограничения по технико-экономическим 
соображениям. 
Коэффициент регенерации тепла отходящих газов можно оценить по 
формуле
ОГ
ОГ
О
Г
ОГ
ГВ
В
О
В
ГОР
ОГ
ФВ
Р
t
c
V
t
c
V
Q
Q
α
α
η
=
=
(3.8)
где
ОГ
ГОР
α
α
,
- коэффициенты избытка воздуха в горелочном устройстве и 
в отходящих газах;
О
Г
О
В
V
V
,
- теоретические объемы воздуха и продуктов горения при 
1
=
α
;
ОГ
В
с
с
,
- теплоемкость воздуха и продуктов сгорания соответственно.
К.п.д. регенерации всегда меньше единицы, так как
ГОР
ОГ
α
α

из-за 
наличия присосов воздуха в ВТТУ (в большинстве случаев работает под 
разрежением), а теплоемкость продуктов горения (в основе своей 
многоатомные газы) выше, чем у воздуха (двухатомный газ). Кроме того, 
температура отходящих газов по условиям теплообмена должна быть больше 

температуры подогрева воздуха. Даже при условии равенства температур 
продуктов сгорания и воздуха, что возможно при бесконечно большой 
поверхности нагрева НД, коэффициент регенерации всегда меньше единицы. 
Реальная степень регенерации тепла при сжигании природного газа и мазута 
составляет 0,5, что соответствует соотношению температур отходящих газов 
и горячего воздуха 
ОГ
ГВ
t
t
менее 0,7.
Тепловой к.п.д. ВТТУ с замкнутым теплоиспользованием определяется 
по формуле
ЭКЗ
ХТ
ТО
ПОТ
УГ
ЭКЗ
ХТ
ЭНД
ТМ
ТП
АП
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
+
′
+
+
′
−
=
+
′
+
−
=
∑
1
η
.
(3.9)
В ряде технологических процессов отходящие газы содержат горючие 
компоненты (конвертерный, коксовый или доменный газы). Химически 
связанную энергию этих газов целесообразно использовать в других 
теплотехнологических агрегатах или для нагрева собственных компонентов 
горения. Так, например, доменный газ может использоваться не только в 
мартеновских или нагревательных печах, но и для нагрева воздуха, 
подаваемого в доменную печь. Воздух нагревается в специальных 
подогревателях, называемых кауперами, при сжигании доменного газа. Так 
как кауперы устанавливаются отдельно за пределами доменной печи, то они 
получили название «автономные нагреватели дутья (АНД)».
В схеме с автономным подогревом воздуха удельный расход топлива 
уменьшается до
b
′
. Однако технологические газы (отходящие газы), 
содержащие горючие компоненты, представляют собой вторичное топливо, 
которое может быть использовано в теплотехнологическом производстве. 
Поэтому суммарный расход топлива на ВТТУ возрастает
∑
∆
+
′
=
′
b
b
b
(3.10)
где
∆b
- удельный расход технологического газа на единицу продукции.
Целесообразность использования технологического газа в качестве 
топлива для автономного нагрева воздуха определяется на основе технико-
экономических расчетов. При этом следует иметь в виду, что стоимость 
вторичного энергоресурса (технологического газа) намного меньше 
стоимости основного топлива.

жүктеу/скачать 0,76 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: