Содержание

Лист

1 Теоретическая часть 1

1.1 Перспективы развития воздухонагревателей 3

2 Специальная часть

2.1 Расчет горения топлива 6

2.2 Расчет геометрических размеров воздухонагревателя 10

3 Охрана окружающей среды 23

Список используемых источников 25

1. Теоретическая часть

1. Перспективы развития воздухонагревателей

Воздухонагреватели необходимы для подачи горячего воздуха в доменную печь . Эти регенеративные теплообменники впервые были использованы в ХIХ в.: Эдуард Альфред Каупер В 1857 г. Представил заявку на патент дутья , прототип воздухонагревателя. С того времени система горячего дутья подвергалась многочисленным усовершенствованиям и превратилась в систему горячего дутья, характеризующуюся высокой эффективностью .

Новые конструкции воздухонагревателей постоянно совершенствуются , и поиски возможностей снизить капитальные и эксплуатационные расходы и сократить выброс СО в наших конкурентных областях промышленности и в связи с ужесточением законов об окружающей среде будет продолжаться.

Современные исследования и разработки также включают оптимизацию систем рекупераций тепла от ходящего газа и связанные с этим более высокие температуры отходящего газа . Критичные компоненты конструкции воздухонагревателей включают керамическую горелку, поднасадочное устройство и насадку.

Насадки сохраняет тепло временно, в период фазы “газовый цикл”, и высвобождает тепло в холодном дутье во время фазы “ цикл дутья”. Выполняется из высокоглиноземистого или динасового футеровочного материала для противостояния высоким температурам, ползучести, цикличным температурным воздействиям и так далия.

Раньше отверстия для выхода газа засорялась отложениями и сажей, при этом снижалось эффективность насадок. В настоящее время применяют отверстия меньшего диаметра, поскольку газоочистительные установки гарантируют чистые газовые горючие вещества. Однако для насадок с более мелкими отверстиями для прохождения газов приходится принимать во внимание более высокий перепад температуры. Меньшая толщина стенок достигается за счет усовершенствований процесса изготовления.

Но инженеры будут продолжать уменьшать диаметр отверстий для выпуска газов и толщину стенок. Более того, проводится исследования в области материалов повышаемой плотности, поскольку их применение может повысить эффективность и привести к уменьшению объёма.

Керамическая горелка. Воздухонагреватель можно разделить на три группы в зависимости от типа конструкции горелки: встроенная , выносная и в куполе. В прошлом использовались механические горелки, но большинство из них было заменено на современные керамические. Новые воздухонагреватели всегда включают керамические горелки вместо механических, что обеспечивает их долгий срок службы.

К характерным свойствам горелок относятся мощность, стабильность, выброс СО и чувствительность к пульсациям. Для определения и оптимизации характеристик сгорания проводится многочисленные серьезные исследования: компьютерное моделирование, лабораторных и промышленные эксперименты и измерения.

Срок службы керамических горелок сегодня составляет как правило, больше 15 лет, что возможно также и благодаря использованию более высококачественных футировочных материалов и улучшенному контролю технологического процесса. Более того, пульсации и вибрации были устранены, и современная керамическая горелка позволяет использовать различные составы газов обогащение кислородом.

В перспективе керамические горелки должны справляться с газами любого состава при разных скоростях и температурах, поскольку предварительный нагрев газа и воздуха будет общепринятой практикой и количество обогащающего газа сократиться. Это окажет влияние на скорости газа и воздуха и эксплуатационные качества керамических горелок. Будущие конструкции должны также гарантировать минимальные выбросы СО.

Поднасадочные устройство – один из критичных (механических) компонентов воздухонагревателя – выдерживает высокие температуры, большие перепады температур и значительные механические нагрузки в верхней части устройства насадок. Обычно состоит из колонн, балок и решеток и выполнено из чугуна, имеющего более высокую прочность на растяжение, чем футеровочный материал.

Недавние и современные исследования в перовую очередь концентрируются на уменьшение массы и сокращении себестоимости. Это может быть достигнуто путем изменения проекта и применения альтернативных материалов с улучшенными механическими свойствами и экономией в массе.

Высокотемпературные материалы для поднасадочного устройства в наличии имеются, но механические свойства, позволяющие достичь высокого экономического эффекта, на всегда легко доступна. Особенно это касается высокотемпературных характеристик ползучести экономического чугуна, которые доступны редко из-за долгосрочных испытаний.

Системы утилизации тепла отходящего газа улучшают общую эффективность системы горячего дутья и следовательно, энергетическую эффективность, поскольку тепло отходящего газа частично используется теплообменниками. Если температура на выходе из воздухонагревателя увеличивается, то возврат и вклад системы утилизации тепла отходящих газов. Это позволяет проектировать воздухонагреватели меньшего размера и внешние системы теплообмена большего размера. При этом если относительная себестоимость теплообменника ниже, относительная себестоимость воздухонагревателя, то капитальные затраты сократятся.

Иногда тепло сгорания доменного газа оказывается слишком низкой, чтобы полностью отказаться от применения газа обогащения даже при использовании внешней системы утилизации тепла отходящего газа. Тогда можно воспользоваться дополнительной наружной горелкой доменного газа ( дополнительный нагреватель ) для создания дополнительного отходящего газа, необходимого для подогрева газа сгорания и воздуха до более высокой температуры.

Возможно, что со временем воздухонагреватели будут оснащены внешними системами утилизации тепла отходящего газа, а существующие системы будут оснащены такими внешними системами утилизации отходящего газа, которые повышали бы эффективность системы в целом и исключали пременение газа обогощения.