Внутри кипящего слоя возможно эффективное сжигание газа. Теоретически разработан и экспериментально проверен двухстадийный способ сжигания газа. В нижней зоне можно сжигать газ с недостатком воздуха, получая безокислительную среду. Дожигание горючих составляющих продуктов сгорания осуществляется в верхней зоне [8].
Газовые потоки плохо перемешиваются в кипящем слое, поэтому в него надо подавать подготовленную газовоздушную смесь.
Расчет печей с кипящим слоем проводят в такой последовательности.
1. Выбирают коэффициент расхода воздуха в рабочей зоне. Если допустимо окисление или речь идет о нагреве тонких деталей, которые за время нагрева не успевают заметно окислиться, можно принять a1= 1,05…1,1. В противном случае a1 принимают значительно меньше. Коэффициент расхода воздуха, при котором термодинамически равновесные продукты сгорания нейтральны по отношению к углероду в стали, зависит от содержания углерода в ней. При сжигании пропан-бутана он колеблется от 0,3 до 0,35, а при сжигании метана - от 0,25 до 0,3. Допуская небольшое обезуглероживание, можно принять a1 = 0,4.
Объем и состав продуктов полного сгорания во второй зоне при a11= 1,1…1,15 (выше зоны вторичного дутья в установках с двухступенчатым сжиганием или в рабочей зоне печи с одноступенчатым сжиганием) рассчитывают по известным формулам.
2. По формулам (4.7) и (4.8) рассчитывают максимальный коэффициент теплоотдачи от кипящего слоя к нагреваемой детали. Входящие в них теплофизические константы определяются по составу газа в рабочей зоне. Дальнейший расчет ведут по среднему из двух значений amax причем aрас = 0,85amax.
В остальном тепловой расчет нагревательных печей непрерывного действия с кипящим слоем ничем не отличается от расчета обычных печей с постоянной температурой печного пространства по длине. Средняя разность температур Dt между слоем и нагреваемой деталью определяется по формуле
Dt=( t”-t’)/(2,303lg((tкс-t’)/ (tкс-t”) (4.9)
Здесь t’ и t” - температуры деталей на входе в печь и на выходе из нее. При составлении теплового баланса температура уходящих из печи газов принимается равной tкс потери от химического недожога в печах с одноступенчатым сжиганием можно при tкс> 1000°С не учитывать. При двухступенчатом сжигании газа до накопления опытных данных можно принимать q3 = 5%.
Для получения высоких коэффициентов теплоотдачи желательно применять более мелкие псевдоожижаемые частицы. Однако с уменьшением их размеров уменьшаются рабочие скорости, обеспечивающие интенсивное псевдоожижение при отсутствии заметного выноса. Это в свою очередь пропорционально сокращает количество газовоздушной смеси, подаваемой под решетку, а значит, и количество тепла, вводимого на единицу площади слоя. Поэтому часто приходится идти на применение достаточно крупных (0,3—1 мм и более) частиц.
После теплового проводят аэродинамический расчет печи. Сопротивление кипящего слоя рассчитывают по формуле
Dpкс = h0rнасg (4.10)
rнас - насыпная плотность мелкозернистого материала; h0 - высота исходного слоя материала (до псевдоожижения). Величину h0 выбирают исходя из следующих соображений. Между решеткой и нижней точкой детали должен быть зазор не менее 150 … 200 мм, в котором завершается горение газа. Весь он (или его часть) может быть занят неподвижной каталитически активной насадкой. Верхняя точка детали должна быть расположена ниже верхней границы неподвижного слоя, поскольку выше h0 резко уменьшается коэффициент теплоотдачи.
Поскольку объем продуктов сгорания увеличивается из-за подачи вторичного воздуха, сечение печи выше этой зоны также необходимо увеличить, чтобы предотвратить вынос частиц. Газ из печи следует отводить на 1,5…2,5 м выше сопел для подачи вторичного воздуха.
Чтобы псевдоожижение было равномерным, сопротивление газораспределительной решетки должно составлять не менее 20—25% от сопротивления слоя. Сопротивление колпачковых газораспределителей можно рассчитать по формуле, справедливой при
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.