7-2. Экономия топлива от применения горячего воздуха

При работе на горячем воздухе повышается калориметрическая температура горения топлива, а следовательно, и действительная температура печи. Производительность печи повышается, а расход топлива понижается. Вычислить удельные расходы топлива при работе на холодном воздухе и при горячем дутье можно на основании тепловых балансов печи. Будем считать, что во всех случаях, рассмотренных ниже, сжигается одно и то же топливо (газ или мазут) с теплотой сгорания Qнр. Установка работает со следующими расходами топлива: B1 - часовой расход топлива при работе без подогрева воздуха, соответствующий ему удельный расход (на единицу количества шихты или материала) будет b1; B2 - то же с подогревом воздуха в воздухонагревателе, соответствующий ему удельный расход будет b2.

Удельный расход, как следует из формулы (6-15) складывается из двух частей: из расхода топлива на собственно технологический процесс b1 и из расхода топлива на покрытие потерь тепла от рассеяния в окружающую среду b2.

Если выразить потери Qо.с в долях от теплоты сгорания топлива Qо.с = y1b1Qнр, где y1 - коэффициент, учитывающий потерю в окружающую среду, то:

причем:

Здесь z1 - коэффициент, учитывающий потери в окружающую среду (в долях от расхода тепла на технологию).

Коэффициент y берется на основании детального расхода потерь тепла в окружающую среду или по опытным данным.

Соответственно удельный расход топлива при горячем дутье будет:

Экономия топлива от подогрева воздуха будет (на единицу количества шихты или продукта):

или в долях от расхода топлива:

Абсолютная экономия:

где G2 - производительность печи на горячем воздухе.

Если пренебречь потерями тепла от химического недожога топлива, то коэффициент использования можно выразить формулами:

  • без подогрева воздуха:

  • с подогревом воздуха:

Количество регенерированного (отданного воздуху) тепла можно выразить через величину Iо.г и коэффициент регенерации тепла r, показывающий долю возвращаемого процессу тепла отходящих газов:

Здесь σ - доля газов, выбивающихся из печи; r - коэффициент регенерации тепла в теплообменнике; 1 - σ - доля газов, проходящих через рекуператор (учитывает выбивание газов из печи); φр - поправочный коэффициент, учитывающий потери тепла рекуператором.

Тогда, подставляя это значение в формулу (7-12), имеем:



Рис. 7-4. Экономия топлива в зависимости от температуры нагрева воздуха для доменного и природного (пунктир) газов.

Рис. 7-4. Экономия топлива в зависимости от температуры нагрева воздуха для доменного и природного (пунктир) газов.

Экономия топлива за счет подогрева воздуха составит:

На рис. 7-4 показан график экономии топлива в зависимости от температуры нагрева воздуха для доменного и природного газов.

Пример. Нагревательная методическая печь работает на природном газе с Qнс =35 Мдж/м3. Определить экономию топлива от подогрева воздуха, идущего на горение, до 450 °С, если даны: температура отходящих газов tо.г = 800 °С, коэффициент избытка воздуха по газам a = 1,05, потери тепла рекуператором в окружающую среду 5%, температура газов за рекуператором 200 °С. Через рекуператор проходит 85% газов. Энтальпия отходящих газов по It-диаграмме Iо.г = 13 Мдж/м3. Энтальпия газов за металлическим рекуператором Iу.г = 3,36 Мдж/м3.

Степень регенерации:

Примем φр = 0,95 и z2/z1 ≈ 1. Экономия топлива: