УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДНОГО ТЕПЛА

Steam, его создание и использование от Babcock & Компания Wilcox входит в серию книг HackerNoon. Вы можете перейти к любой главе этой книги здесь. УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДНОГО ТЕПЛА

УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДНОГО ТЕПЛА

Хотя уже давно признано, что утилизация тепла из отходящих газов различных промышленных процессов приведет к значительной экономии топлива и труда, до недавнего времени этой проблеме никогда не уделялось того внимания, которого заслуживает ее важность. Это правда, что были созданы установки для утилизации таких газов, но в целом они заключались просто в размещении заданной величины поверхности нагрева котла на пути газов, и те, кто производил установки, довольствовались любой мощностью. При этом не уделяется никакого внимания подбору поверхности нагрева или газовых каналов для соответствия специфическим характеристикам конкретного класса имеющихся отходящих газов. Бэбкок и amp; Компания Wilcox недавно с большой тщательностью занялась вопросом использования так называемого отходящего тепла, и результаты, полученные их установками практически во всех операциях по получению таких газов, являются в высшей степени успешными.

Энергия, которую можно получить из отходящих газов, зависит от их температуры и веса, и оба этих фактора сильно различаются в зависимости от коммерческих операций. Таблица 52 содержит список некоторых процессов, в результате которых образуются отходящие газы, теплота которых доступность для генерации пара и примерная температура таких газов. Следует понимать, что температуры в таблице являются средними значениями диапазона. полного цикла работы и что минимальная и максимальная температуры могут существенно отличаться от приведенных цифр.

Максимальная доступная мощность, которую можно получить от таких газов, представлена ​​формулой:

Начальная температура и вес или объем газа будут зависеть, как уже говорилось, от процесса. Температура на выходе будет зависеть в определенной степени от температуры входящих газов, но будет определяться главным образом эффективностью поверхностей нагрева, установленных для поглощения тепла.

Если температура доступного газа высока, приближаясь к температуре, наблюдаемой в котлах прямого нагрева, проблема проста, и вопрос конструкции котла становится вопросом адаптации надлежащего количества поверхности нагрева к объему газа, который будет обрабатываться. При таких температурах и объеме доступного газа, примерно соответствующем тому, который используется в практике котлов прямого нагрева, стандартный котел или котел, слегка модифицированный по сравнению со стандартом, будет удовлетворительно служить этой цели. Однако по мере того, как температура становится ниже, проблема усложняется, а отход от стандартной практики становится более радикальным. Для газов с низкой температурой, чтобы получить скорость теплопередачи, вообще сравнимую с той, которая наблюдается в обычной котельной практике, недостаток температуры должен быть компенсирован дополнительной скоростью газов при их прохождении через поверхности нагрева. При обеспечении скорости, необходимой для обеспечения скорости теплопередачи с низкотемпературными газами, достаточной для того, чтобы установка котлов-утилизаторов обеспечивала разумную окупаемость инвестиций, сопротивление трения газам, проходящим через котел, значительно превышает то, что можно было бы считать хорошая практика в котлах прямого нагрева. Практически все операции с выделением отходящих газов требуют не предпринимать никаких действий, направленных на ухудшение тяги на выходе из печи, так как это может помешать работе основной печи. Таким образом, установка котла-утилизатора очень часто требует обеспечения достаточной механической тяги, чтобы преодолеть сопротивление трения газов через поверхности нагрева и при этом оставить достаточную тягу для удовлетворения максимальных требований основной печи.

Если температура и объем газов соответствуют тем, которые наблюдаются при обычной практике прямого сжигания, площадь газовых каналов может быть практически стандартной. При известном объеме газа потери тяги через поверхности нагрева могут быть получены из экспериментальных данных, и это требование дополнительной тяги удовлетворяется путем установки дымовой трубы, достаточной для того, чтобы компенсировать эту потерю тяги и при этом оставлять достаточную тягу для работы печи при температуре его максимальная мощность.

При низких температурах добавленное сопротивление трения обычно будет слишком велико, чтобы обеспечить требуемую тягу за счет дополнительной высоты дымохода, и необходима установка вентилятора. Такой вентилятор должен быть способен перерабатывать максимальный объем газа, который может производить печь, и поддерживать всасывание, эквивалентное максимальному сопротивлению трения такого объема через котел плюс максимальная требуемая тяга на выходе из печи. Стеки и вентиляторы для этого класса работ следует учитывать на всякий случай. Если необходима установка вентилятора, следует учитывать потерю тяги в соединениях вентилятора, а при консервативном расчете следует помнить, что вентилятор достаточного размера может работать так же экономично, как и вентилятор меньшего размера, тогда как вентилятор меньшего размера в случае перегрузки , работает с большой потерей эффективности. Практически в любой установке, где для низкотемпературного газа требуется вентилятор для обеспечения надлежащей теплопередачи от газов, стоимость вентилятора и энергии для его привода будет более чем компенсирована добавленной мощностью котла, обеспечиваемой его использованием. Кроме того, установка такого вентилятора зачастую увеличивает мощность промышленной печи, в связи с чем устанавливаются котлы-утилизаторы.

При подборе поверхностей нагрева и газовых каналов для работы по отводу тепла существует так много факторов, непосредственно влияющих на правильную установку, что невозможно установить какие-либо фиксированные правила. Каждая отдельная установка должна учитываться сама по себе, а также конкретные характеристики имеющихся газов, такие как их температура и объем, а также наличие пыли или смолоподобных веществ, и всем этим необходимо уделять должное внимание при определении проектирование поверхностей нагрева и газовых каналов под конкретный набор условий.

На рис. 31 показано соотношение температур газа, прошедшей поверхности нагрева и работы, совершаемой такой поверхностью для использования в тех случаях, когда температуры приближаются к тем, которые наблюдаются при практике прямого сжигания, и когда объем доступного газа примерно равен тому, с которым может быть использована одна лошадиная сила. быть разработан на 10 квадратных футах поверхности нагрева. Кривая предполагает то, что можно считать стандартными площадями прохода газа, а также отсутствие поглощения тепла прямым излучением огня.

Эксперименты показали, что эта кривая очень близко соответствует принятым условиям. В таком случае его применение при работе с отходящим теплом очевидно. Уменьшение или увеличение скорости газов над поверхностями нагрева по сравнению с тем, что можно считать обычной практикой прямого нагрева, то есть уменьшение или увеличение потерь на трение в котле приведет к увеличению или уменьшению количества поверхности нагрева, необходимой для развития одной лошадиной силы котла. . Применение рис. 31 к такому использованию лучше всего можно увидеть на примере:

Предположим, что температура входящего газа составляет 1470 градусов и что газы охлаждаются до 570 градусов. Судя по кривой, при предполагаемых стандартных условиях газы прошли более 19 процентов поверхности нагрева к моменту охлаждения до 1470 градусов. При охлаждении до 570 градусов проходит 78 процентов поверхности нагрева. Работа, проделанная по отношению к стандарту кривой, равна (1470–570) ÷ (2500–500) = 45 процентов. (Эти цифры можно также прочитать по кривой как процент работы, выполненной различными частями поверхностей нагрева.) То есть 78 процентов - 19 процентов = 59 процентов стандартной поверхности нагрева было выполнено. 45 процентов от нормативного объема работы. 59 ÷ 45 = 1,31, что представляет собой отношение поверхности предполагаемого случая к стандартному случаю кривой. Другими словами, для развития мощности в лошадиных силах в предполагаемом случае потребуется 13,1 квадратных футов поверхности нагрева против 10 квадратных футов в стандартном случае.

Газы, доступные для этого класса работ, почти всегда очень грязные. Для успешной эксплуатации котлов-утилизаторов крайне важно обеспечить достаточные возможности для очистки путем установки смотровых дверей, через которые можно получить доступ ко всем частям установки. Во многих случаях, например, в котлах-утилизаторах, установленных вместе с цементными печами, для пыли предусмотрены отстойники до того, как газы достигнут котла.

Во всех случаях должны быть предусмотрены байпасы для газов, позволяющие остановить котел для очистки и ремонта, не мешая работе основной печи. Все соединения от печи к котлу должны быть герметичными, чтобы предотвратить проникновение воздуха и, как следствие, снижение температуры газа.

Вспомогательные газовые или угольные решетки должны быть установлены для обеспечения непрерывности работы котла в тех случаях, когда работа печи прерывистая или когда может потребоваться запустить котел при неработающей основной печи. Такие решетки иногда используются непрерывно, когда имеющихся газов недостаточно для развития необходимой мощности с заданной площади нагревательной поверхности.

Иногда высказывались опасения, что некоторые отходящие газы, например, содержащие пары серы, окажут вредное воздействие на поверхность нагрева котла. Однако за этой особенностью внимательно следили, и по результатам эксплуатации установок выяснилось, что при отсутствии утечек воды или пара внутри установки такое вредное действие отсутствует.

О книжной серии HackerNoon: мы предлагаем вам наиболее важные технические, научные и познавательные книги, являющиеся общественным достоянием.

Эта книга является общественным достоянием. Бэбкок и amp; Компания Уилкокс (2007). Steam, его создание и использование. Урбана, Иллинойс: Проект Гутенберг. Получено https://www.gutenberg.org/cache/epub/22657/pg22657-images.html.

Эта электронная книга предназначена для использования кем угодно и где угодно, бесплатно и практически без каких-либо ограничений. Вы можете скопировать ее, отдать или повторно использовать в соответствии с условиями лицензии Project Gutenberg, включенной в данную электронную книгу или на сайте www.gutenberg.org< /a>, расположенный по адресу https://www.gutenberg.org/policy/license.html.. эм>