Машиностроение и механика

Замена в печи одного топлива другим

Переход от одного топлива к другому требует проверочного расчета: не­обходимо выяснить, может ли новое топливо создать в печи рабочую температуру и обеспечить существующую производительность и что надо сделать для этого. Если производительность печи – Р (кг/с), то теплота, усвоенная технологическим процессом за единицу времени, будет P×Di = М_усв (Вт), где Di (Дж/кг) – удельный тепловой дефицит на единицу продукции. Если тепловые потери рабочей камеры были М_прп (Вт), то общее количество рабочей теплоты, оставленной в печи первым топливом, будет М_усв + М_прп = P×Di + М_прп. При любом другом топливе желательно выполнить эту работу печи за единицу времени, т.е. сохранить производительность печи. При первом топливе, КИТ которого h_кит1 нужно развить общую тепловую мощность печи М_общ1.

При втором топливе

Так как P×Di + М_прп = const, то M_общ1×h_кит1 = M_общ2×h_кит2. Таким образом, если известна общая тепловая мощность печи и КИТ – M_общ1×h_кит1, для первого топлива, то необходимая тепловая мощность печи для второго топлива определяется просто:

где: M_общ1×h_кит1 – рабочая теплота, оставленная в печи первым топливом; – теплота сгорания первого топлива, Дж/м³, Дж/кг; В₁ – часовой расход первого топлива м³/с, кг/с; , В₁ – то же самое для второго топлива.

Следует особо отметить, что при переходе от одного топлива к другому меняется не только теплота сгорания топлива , но также условия горения и теплопередачи, т.е. характеристика факела, который может удлиняться или укорачиваться, делаться прозрачным или светящимся, изменяется состав продуктов горения (СО₂, Н₂О), а, следовательно, и степень их черноты – e_газ. Всё это вызовет изменение конечной температуры продуктов горения, покидающих рабочее пространство в печи, т.е. t_д1 ¹ t_д2. Это обстоятельство отразится на величине КИТ – h_кит2, а через него и на общей тепловой мощности М_общ2.

Если мы хотим сохранить значение конечной температуры дыма t_д1 = t_д2 = const, то вследствие изменения степени черноты газов (e_газ) изменится интенсивность теплопередачи (величина теплового потока) к нагреваемым материалам, т.е. изменится производительность печи M_усв2 = q₂×F_н = P₂×Di.

При замене одного топлива другим можно поставить более сложное тре­бование: а) сохранить производительность печи без изменения: Р = const; б) сохранить t_д = const. Чтобы выполнить оба эти условия, появится необходимость изменить поверхность нагрева материалов F_н, изменить ёмкость печи Е. Это значит, что печь подлежит реконструкции.

Не следует забывать, что смена топлива вызывает также изменение аэродинамики печи, вследствие изменения расхода газа, воздуха и выхода продуктов горения.