1.2.1.1. Теплотехнические процессы

К теплотехническим процессам, обеспечивающим скоростное и полное проведение термотехнологических процессов, протекающих в печах, необходимо отнести: а) получение тепла; б) теплопередачу; в) движение газов и материалов; г) тепловую работу футеровки.

Тепловая энергия для работы печей

Тепловая энергия, получаемая в печи, должна покрывать ее расходы при работе печей. Тепловая энергия в печах состоит из тепловой энергии, расходуемой непосредственно для проведения химического или физико-химического превращения материалов, и тепловой энергии, компенсирующей потери (с продуктами, отходящими газами и через футеровку). В печах используется тепло, полученное от сжигания топлива и от преобразования электрической энергии в тепловую, и тепло от экзотермических реакций.

Искусственные топлива: кокс, бензин, керосин, мазут, сжиженные газы и отходящие реакционные газы, содержащие СО.

 Основными свойствами топлива являются: химический состав, отношение к нагреванию,  теплотворность,  температура горения.

Твердое топливо в печах в настоящее время используется мало и поэтому здесь не рассматривается.

Жидкое топливо и его сжигание. Наиболее распространенным видом жидкого топлива для промышленных печей является мазут, получающийся как остаток после переработки нефти. По ГОСТу 10585—63, мазут выпускают шести марок: Ф5, Ф12, 40, 100, 200 и МП.

Состав и расчетные теплотехнические характеристики (средние данные) топочных мазутов приведены в табл. 1, 2.

На рис. 1 приведена номограмма вязкости мазутов в зависимости от температуры. 

В расчетах при определении поверхности нагрева змеевиков л расхода тепла на разогрев теплоемкость мазута можно принять равной Сср = 2 кДж/(кг-°С).

Коэффициент теплопроводности а можно принять равным 0,13 Вт/(м-°С).

Скрытая теплота плавления мазута равна 170—250 кДж/кг. Оптимальное значение коэффициента избытка воздуха, необходимого для полного сгорания мазута, принимают обычно а = 1,1 — 1,2. 

 При тонком распылении, хорошем смесеобразовании и благоприятных условиях в камере горения полное сгорание топлива достигается при а = 1,05—1,1.

Для определения длины факела £ф (в м) при сжигании мазута может быть использована формула Б. И. Китаева

где w — скорость истечения мазута из сопла, м/с; dc — диаметр сопла, м.

Газообразное топливо — наилучший вид топлива и перед жидким топливом имеет следующие преимущества: простота регулирования процесса горения при малом избытке воздуха и полном сгорании, возможность высокотемпературного подогрева его и воздуха перед сжиганием; малое содержание минеральной пыли и др.

В печах используют естественный природный газ с большим содержанием метана СН4. В некоторых установках сжигают сжиженный газ, отходящие реакционные газы от руднотермических, ретортных и доменных печей, а также сланцевые и генераторные газы.