Economia de combustibil la cuptoare

ECONOMIA DE COMBUSTIBIL LA CUPTOARE

La orice agregat termic,indiferent de destinatia si de constructia sa,economia de combustibil si de energie electrica trebuie sa  constituie o preocupare deosebita atat la conceperea(proiectarea) si constructia sa,cat si la exploatarea agregatului.Posibilitatile de reducere a consumului de combustibil depind de tipul si de starea constructiei cuptorului,precum si de felul in care este exploatat.Daca zidaria cuptorului este mai bine izolata termic,spatial de lucru mai etans si cu mai putine elemente racite,usile de incarcare,descarcare si observatie mai judicios concepute si deschide,consumul de combustibil va fi mai redus.

Factorii de exploatare care influenteaza consumul de combustibil la cuptoarele cu combustie sunt:gradul de ardere incomplete a combustibilului,marimea excesului de aer in procesul de combustie,temperatura gazelor arse la iesirea din cuptor,cantitatea de gaze scapate prin neetanseitati si prin usi deschise,patrunderea in cuptor a unor cantitati nedorite de aer(aer fals).Utilizarea aerului,a combustibilului sau a ambilor in stare preincalzita in procesul de combustie contribuie,in cea mai mare masura,la micsorarea consumului de combustibil.

Consumul de caldura este cu atat mai mare,cu cat caldura fizica a aerului si a combustibilului este mai mare,deci cu cat temperatura lor este mai inalta.

Economia de combustibil realizata prin preincalzirea aerului de combustie sau a combustibilului,sau a ambilor,in mod frecvent numai a aerului,are o valoare absoluta in cazul in care preincalzirea se realizeaza cu caldura gazelor arse evacuate din cuptor.Aceasta constituie una din masurile principale de reducere a consumului de combustibil,respective de realizare a economiei de combustibil la cuptoare.

Uneori,aceasta masura este impusa in principal de necesitatea de a obtine temperatura inalte in procesul de combustie,iar economia rezulta ca o consecinta a scopului principal urmarit.

Economia de combustibil realizata la un cuptor prin utilizarea aerului sau combustibilului,sau a ambilor,in stare preincalzita este exprimata in procente prin raportul:

E= · 100 [%]  (89) in care:

si reprezinta cantitatile de caldura aduse de combustibil in unitatea de timp sau pe unitatea de produs incalzit in cuptor,in cazul folosirii aerului si combustibilului nepreincalzit si respective cu componentii arderii preincalziti.

Relatia de calcul a economiei de combustibil,in cazul preincalzirii aerului de combustie,se poate determina analizandu-se bilantul termic al unui cuptor in doua ipoteze:fara preincalzirea aerului de combustie;cu preincalzirea aerului de combustie.

1)Combustie cu aer rece:

=++(90),  in care:

este caldura adusa de combustibil;

-caldura consumata util;

-suma pierderilor de caldura prin spatial de lucru al cuptorului;

-caldura gazelor arse care parasesc cuptorul,

Notand:

+=Q

si inlocuind in relatia (90) se obtine:=Q+,(92)

insa:

=·,(93)

iar:

=· , (94)

Referat: Ferastrau circular cu masa mobila Referat: Criterii pentru aprecierea rezistentei la foc

astfel:

  · =Q+· (95)

sau:

Q=(-)(96)

dar:

=·=· (97)

sau:

= (98)

2) Combustie cu aer preincalzit.In acest caz,caldura gazelor arse este recuperate si reintrodusa in cuptor,astfel incat ecuatia bilantului termic devine:

+=++  (99)

De data aceasta <

Facand aceleasi inlocuiri ca in cazul precedent,rezulta ca:

·+η ··=Q+·  (100)

in care:

este volumul gazelor arse corespunzator cantitatii de combustibil ars;

-entalpia initiala a gazelor arse;

-entalpia gazelor arse la iesirea din cuptor;

η-gradul de recuperare a caldurii gazelor arse.

Daca se noteaza cu L cantitatea de aer preincalzit si cu entalpia se va obtine:

η=(101)

Ecuatia bilantului termic se mai poate scrie:

(+η-)=Q

sau:[-(1-η)]=Q(102)

de unde:=

dar:-  ·=·

In general,economia de combustibil se determina cu relatia (89) ,in care,inlocuindu-se valorile respective ale lui si ,se obtine:

TRANSMITEREA CALDURII IN CUPTOARE

Generalitati

Transmiterea caldurii este procesul fizic prin care caldura trece de la un corp cu temperatura mai inalta la unul cu temperatura mai joasa.

Formele de transmitere a caldurii sunt:conductie,convectie si radiatie.

Conductia termica este procesul de transmitere a caldurii in interiorul unui corp sau intre doua corpuri aflate in contact direct,prin intermediul moleculelor sau al atomilor aflati in miscare termica.

Convectia termica este procesul de transmitere a caldurii prin intermediul unui fluid in miscare.Convectia este insotita de conductibilitate termica,atat timp cat temperatura nu este egala in toata masa fluidului.

Radiatia termica este procesul complex de transformare a energiei interioare a unui corp la suprafata sa in energie radianta,precum si de emitere a acestei energii in spatiul inconjurator sub forma de radiatii.

Cuptoare cu propulsie

Cuptoarele cu propulsie sunt utilizate la incalzirea semifabricatelor cu sectiune patrata sau dreptunghiulara.

Cuptoarele cu propulsie sunt cuptoare cu functionare continua,de mare productivitate si cu un consum de combustibil relative redus.Regimul termic este stationar in timp,insa variabil de-a lungul cuptorului.

Variatia temperaturii pe lungimea cuptorului determina numarul si functia zonelor termice.Materialul asezat pentru incalzire pe vatra cuptorului este propulsat ceea ce a determinat denumirea cuptorului.Forta masinii propulsoare variaza de la 0,5 pana la 0,7 ori masa materialului asezat pe vatra cuptorului.

Din punct de vedere constructive,exista multiple tipuri de cuptoare cu propulsie,in functie de dimensiunile materialului,de productivitatea orara,de sistemul de incalzire,de sistemul de descarcare etc.

Numarul zonelor termice de incalzire variaza de la 2 la 5,in functie de grosimea materialului si de productivitate.

In prima zona,numita zona de preincalzire,materialul se preincalzeste pana la 650.800°C.

A doua zona,numita zona de incalzire,materialul preincalzit continua sa se incalzeasca pana la temperatura de laminare de 1 150.1 250 °C. In aceasta zona temperatura gazelor arse este cu 150-200 °C  mai mare decat a materialului,adica de 1350.1450 °C.

A treia zona,numita zona de egalizare,serveste la uniformizarea temperaturii in sectiunea materialului.Temperatura gazelor arse in aceasta zona este cu 50-70°C mai mare decat a materialului.Aceasta zona se prevede la cuptoarele care incalzesc semifabricate cu sectiuni peste 130 mm grosime.

La cuptoarele cu incalzire unilaterala,vatra este monolitica si executata din caramizi refractare.Aceste vetre pot fi:plane,orizontale,plane inclinate la 6.7°,inclinate concave cu o sageata de 1%.La cuptoarele cu propulsie cu incalzire bilaterala,sub vatra,in dreptul zonei de incalzire si preincalzire,se amenajeaza o camera speciala cu incalzire proprie.

Vatra cuptoarelor cu incalzire bilaterala,in dreptul zonelor de incalzire si preincalzire,este formata din tevi racite cu apa si izolate la exterior cu materiale refractare.In zona de egalizare,vatra este executata monolit din caramizi refractare.

Pentru a asigura o incalzire corecta a materialului,capacitatea termica a unui cuptor cu trei zone de incalzire se repartizeaza astfel:

-zona de egalizare......................10-15%;

-zona de incalzire(partea superioara)...............30-40%;

-zona de incalzire(partea inferioara)..............55-60%.

In punctele de contact ale semifabricatului cu tevile de alunecare racite cu apa,materialul se incalzeste mai slab,pe suprafata sa formandu-se pete de culoare inchisa.

Zona de egalizare are rolul de a indeparta aceste pete de pe suprafata materialului,deci de a uniformiza temperatura in sectiunea materialului.

Randamentul cuptoarelor cu propulsie poate ajunge pana la 40-45%,iar caldura consumata de ele se repartizeaza in felul urmator:

-pentru incalzirea materialului metalic..........30.35%;

-pierderi cu gazele arse evacuate............45.50%;

-pierderi cu apa de racier................10-15%.

La evacuarea din cuptor,gazele arse au temperatura de 700.800sC.

Pentru recuperea caldurii fizice a gazelor arse ,cuptoarele cu propulsie sunt dotate cu recuperatoare metalice sau ceramice in care se preincalzeste aerul de combustie la temperatura de 300.450sC si a gazului combustibil daca acesta are putere calorica mica.

Consumul specific de caldura variaza la cuptoarele cu 3 zone de incalzire pentru incarcaturi reci intre 450000 si 520000 kcal/t, iar la cuptoarele cu 5 zone de incalzire intre 500000 si 600000kcal/t.

Productivitatea specifica a cuptoarelor cu propulsie raportata la suprafata vetrei cuptorului acoperita cu semifabricate destinate incalzirii, in fuctie de tipul de cuptor si dimensiunile semifabricatului,variaza intre 300 si 850 kg/m² ·h.

Diferenta de temeratura dintre diferite puncte ale semifabricatului trebuie sa fie de maximum 25-50sC.