7.3.2. Конструкции рекуператоров
Опубликовано: 10.10.2018
Металлические рекуператоры подразделяют на конвективные и радиационные. Конвективный рекуператор на подвесных стальных трубах показан на рис. 7.8.
Рис. 7.8. Металлический рекуператор с прямыми подвесными трубами.
1- плита неподвижная верхняя; 2- плита подвижная; 3 – трубы дымовые; 4 – упругий затвор воздушной камеры; 5 – песчаный затвор газового коллектора.
Горячий дым движется сверху вниз внутри труб 3, подвешенных на плите 1 и расположенных в шахматном порядке. Холодный воздух двумя потоками подаётся в цилиндрическую камеру по верхнему и нижнему патрубкам. Движение воздуха и дыма перекрёстное. Нижний поток воздуха делает три поворота, образуя четырёхходовую часть. Результирующее движение воздуха в нижней части направлено снизу вверх, т.е. навстречу потоку дыма. В результате противоточного движения достигается высокая температура воздуха нижнего потока.
Верхняя двухходовая часть рекуператора, работает по принципу прямотока, что предотвращает перегрев верхней части труб.
Плита 2, в которой закреплены нижние концы труб, может свободно перемещаться при изменении температуры труб. Утечке воздуха из камеры препятствует упругий затвор 4, а утечке дыма – песчаный затвор 5.
Рекуператор с петлеобразными трубами (рис. 7.9) удобно размещать в борове (канале, соединяющем рабочее пространство печи с основанием трубы) небольшой печи. Конструкция позволяет обойтись без компенсаторов термического расширения.
Конвективные игольчатые рекуператоры собирают из литых чугунных секций (рис. 7.10.). Иглы, расположенные на внешней и на внутренней стороне трубы, не только увеличивают поверхность теплообмена, но и турбулизируют потоки дыма и воздуха.
Радиационные цилиндрические (щелевые) рекуператоры (рис. 7.11.) рекомендуют применять при температуре дыма выше 800оС. При высокой температуре дыма и диаметре цилиндра порядка 1 метра (большой толщине излучающих газов) теплопередача излучением становится интенсивной. Прямоточное движение дыма и газов и равномерное распределения воздуха по сечению щели позволяют избежать опасного перегрева нижней части внутреннего цилиндра и коробления.
Рис. 7.11. Схема щелевого радиационного рекуператора. 1 и 4 – кольцевые каналы для подвода и вывода воздуха соответственно; 2 и 3 – внутренний и наружный цилиндры из листа жаропрочной стали толщиной 5…6мм; 5- кольцевая щель.
Комбинированные металлические рекуператоры (рис. 7.12) состоят из радиационной (левой) и конвективной (правой) частей. Это повышает эффективность работы установок. Дымовые газы подводят в низ радиационной части рекуператора. Теплообмен дыма с воздухом, предварительно нагретым в конвективной части, происходит также как в предыдущем случае. Конструкция и принцип действия конвективной части аналогичен металлическому трубчатому рекуператору, изображённому на рис. 7.8.
Керамические трубчатые рекуператоры позволяют нагревать воздух до температуры более 900оС, так как огнеупорные трубки выдерживают нагрев до 1100…1200оС.
Регенераторы в отличие от рекуператоров являются устройствами периодического действия, состоящими из двух симметричных секций, выложенных огнеупорными кирпичами или фасонными изделиями. Кладка секции (насадка) имеет пустоты, по которым в начале работы пропускают дымовые газы. После разогрева насадки до заданной температуры прекращают подачу в неё дыма и пропускают в обратном направлении воздух. Во время разогрева одной из секций регенератора нагрев воздуха происходит во второй. Регенераторы, обеспечивающие нагрев воздуха до 1100оС, применяют для нагрева дутья мартеновских и доменных печей.
В печах литейных цехов высокотемпературный нагрев воздуха не обоснован технологически, поэтому в них используют рекуператоры, как правило, металлические.
Вопросы для самопроверки
1. Перечислите способы сокращения потерь энергии в промышленных печах.
2. Что называют физическим и химическим теплом уходящих газов?
3. Объясните отличие рекуператоров от регенераторов.
4. Назовите преимущества и недостатки прямоточной и противоточной схем движения дыма и воздуха.
5. Как влияет величина удельной мощности печи на КПД?