Предварительный нагрев лома горелками и уходящими газами, страница 7

Возможности форсировки нагрева лома в больших емкостях весьма ограничены. Чтобы сократить τ,необходимо увеличить температурный напор Δtза счет увеличения  (формула (6.2)). Поскольку увеличивать температуру газов на входе нельзя из-за недопустимости перегрева верхнего слоя лома, существенно повысить можно только за счет повышения температуры газов на выходе. Этого можно достичь, увеличивая расход топлива в горелках и одновременно количество воздуха, разбавляющего продукты горения. Увеличение количества газов, проходящих через лом при той же самой температуре ,повысит не только , но и α_V. Однако при этом резко снизится коэффициент полезного использования топлива η, что значительно ухудшит экономичность нагрева.

6.5.3.КОНВЕЙЕРНЫЙНАГРЕВ

В отличие от нагрева в большой емкости лом на конвейере в принципе можно нагревать до весьма высоких температур и с очень большой скоростью. Это объясняется двумя преимуществами конвейерного нагрева: во-первых, он позволяет работать со слоем лома небольшой толщины и, во-вторых, дает возможность удалять из зоны нагрева очередную порцию лома, как только она достигнет максимальной температуры. Это позволяет избежать перегрева лома, не снижая мощности источника тепловой энергии.

Конвейерный нагрев лома в промышленных масштабах реализован в сталеплавильных агрегатах Consteel (см. главу 1, раздел 1.4.3). Однако вопреки ожиданиям и первым рекламным сообщениям осуществить на конвейере Consteel высокотемпературный нагрев лома не удалось. При длине конвейеров порядка 30 м температура нагрева не превысила тех показателей, которые достигались при нагреве лома в загрузочных корзинах. Расходы электроэнергии на печах Consteel заметно не отличаются от расходов на современных ДСП, работающих без предварительного подогрева лома. В тепловом балансе новой 250-тонной печи Consteel, предназначенной к установке на мини-заводе, который строится в Cremona (Италия), энтальпия подогретого лома принята равной 18 кВт•ч/т. Это соответствует ожидаемой температуре около 150 °С (табл. 6.1) и составляет лишь 12 % от количества тепла в уходящих из печи газах [2].

Основная причина такой низкой эффективности использования тепла уходящих газов в процессе Consteel - неудовлетворительная организация процесса теплопередачи от газов к лому. Газы в туннеле движутся параллельно поверхности слоя лома и не проникают глубоко в пространство между его кусками. Количество газов по сравнению с проходным сечением туннеля мало. Поэтому их скорость, а, следовательно, и интенсивность передачи тепла от газов к лому намного ниже, чем при просасывании газов через слой лома в большой емкости. В результате в основном нагревается только самый верхний тонкий слой лома, хотя общая толщина слоя лома на конвейере довольно велика. На 250-тонной печи она составляет 0,9 м [2]. Излучение газов и футеровки туннеля также нагревает только верхний слой лома, поскольку куски лома, расположенные сверху, экранируют куски, лежащие ниже. Следует отметить, что по тем же причинам не дали удовлетворительных результатов аналогичные по условиям теплопередачи способы нагрева уходящими газами неподвижных масс лома в так называемых двухванных ДСП, а еще ранее – в двухванных печах мартеновского типа [3].

Чтобы реализовать на конвейере высокотемпературный нагрев лома, необходимо по примеру установки BBC-Brusa (см. раздел 6.3.2) использовать в качестве основного источника тепла не уходящие газы, а мощные горелки. В процессе Consteel горелки целесообразно установить в своде туннеля вблизи печи (рис. 6.3). При этом туннель делится на две зоны. Первой со стороны печи является зона высокотемпературного нагрева лома горелками. Вторая зона, занимающая остальную, большую, часть туннеля, служит для предварительного подогрева лома за счет утилизации тепла газов, уходящих из первой зоны. Такая противоточная схема теплопередачи, при которой лом движется навстречу потоку уходящих газов, позволяет наиболее полно использовать их тепло и принципиальные преимущества конвейерного нагрева.