2-7. Особенности движения газов в печах

Движение газов в печах тесно связано с протекающими в них технологическими процессами и в конечном счете определяет производительность и качество тепловой обработки материала. Факел в печи - это поток горящих газов, движущихся через рабочее пространство. Являясь источником тепла, факел отдает часть своей энергии нагреваемому материалу путем конвекции, а также путем радиационно-конвективной теплопередачи. Имеют большое значение циркуляция газов, создаваемая струями газов, и направленность движения газов, например настильность пламени в плавильных печах. Движение газов в печах может регулироваться и является рычагом управления процессами, протекающими в них.

По характеру распределения давления газов промышленные печи резко отличаются от паровых котлов. Рабочее пространство печи обычно невозможно полностью изолировать от окружающей атмосферы из-за наличия периодически открывающихся (или даже постоянно открытых) рабочих окон для загрузки и выгрузки нагреваемых изделий). Это заставляет поддерживать в печной камере избыточное давление, так как при разрежении в печь засасывается из помещения холодный воздух, что нарушает нормальную работу печи или делает ее невозможной. Присос холодного воздуха значительно понижает температуру газов и вызывает увеличение потери тепла с уходящими газами и уменьшением к. п. д. печи. В дымовых газах увеличивается содержание кислорода, что приводит к окислению нагреваемого металла и к увеличению окалины или даже порче изделий.

Сравнивая гидравлические режимы промышленной печи и парогенератора, следует подчеркнуть, что если газоходы находятся под разрежением и в них имеют место присосы воздуха, то в печной установке разрежение наблюдается только за пределами рабочего пространства печи и, следовательно, движение газов в печном пространстве осуществляется за счет избыточного давления, обычно порядка 10 - 20 н/м2. В дымоходах, за пределами рабочей камеры печи, движение осуществляется за счет разрежения, создаваемого тяговыми устройствами (дымовой трубой или дымососами прямого или непрямого действия).

Газовые горелки и нефтяные форсунки выбрасывают факел в рабочее пространство со значительными скоростями и способны работать с некоторым противодавлением. Необходимый для горения воздух подается в печь вентилятором (при форсунках и горелках низкого давления) или за счет инжекции, создаваемой горелками, или комбинированным путем.

В регенеративных печах избыточное давление создается за счет геометрического напора, создаваемого регенераторами, расположенными ниже пода печи, и вертикальными каналами, соединяющими регенераторы с плавильным пространством печи. Для увеличения напора воздух поддувается вентиляторами в нижнюю часть регенераторов. В печах, работающих на твердом топливе, избыточное давление получается за счет дутья первичного и вторичного воздуха и вследствие разницы уровней колосниковой решетки и пода печи. В последнем случае возникает также геометрический напор.