ПРИМЕНЕНИЕ ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

При испарительном охлаждении по С. М. Андоньеву металлургических печей используется в основном скрытая теплота парообразования для отвода тепла от охлаждаемых деталей. Холодная охлаждающая вода заменена кипящей, отвод тепла осуществляется за счет образования и отвода пара.

Тепло, отбираемое охлаждающей водой, затрачивается на ее испарение. Так как скрытая теплота парообразования составляет ~5400 ккал/кг при атмосферном давлении, то каждый килограмм воды, испаряясь, отбирает от стенки охлаждаемой детали 540 ккал. Кроме того, 1 кг воды, поступая в систему с температурой -30 °С и нагреваясь до кипения, отбирает еще ~70 ккал.

Таким образом, при испарительном охлаждении 1 кг охлаждающей воды отводит 600 ккал вместо 10 ккал при водяном охлаждении, что позволяет сократить расход воды (при полном переводе печи на испарительное охлажде­ие) примерно в 60 раз, а иногда и более.

Во избежание трудностей, связанных с применением прямоточной схемы испарения воды при переменных тепловых нагрузках, для всех металлурги­ческих печей принята система испарительного охлаждения с многократной циркуляцией.

Установка испарительного охлаждения работает на химически очищенной воде.

Принципиальная схема испарительного охлаждения представлена на рис. 3.29 охлаждаемые детали присоединены двумя трубами к барабану-сепаратору. По опускной трубе вода из барабана-сепаратора подводится к детали; по подъем­ной трубе пароводяная смесь отводится в барабан-сепаратор, где пар отделя­ется от воды и отводится по паропроводу.

Вода в системе циркулирует непрерывно. При этом возможно применение естественной циркуляции, основанной на разности удельных весов воды в опускной трубе и пароводяной смеси в подъемной трубе, и принудительной, осуществляемой циркуляционными насосами. Вода, отводимая в виде пара, восполняется питательной водой, подаваемой в барабан-сепаратор. Когда используется пар, потери воды в общем, балансе завода составляют 10 % от обычных для водяного охлаждения.

Испарительное охлаждение в отличие от водяного обеспечивает полную увязку охлаждения с технологией работы металлургической печи.

Действительно, при водяном охлаждении для надежности работы печи требуется подавать количество воды, соответствующее максимально возможным тепловым нагрузкам, так как вследствие повышения температуры воды происходит выпадение накипи. При испарительном охлаждении движение охлаждающего потока пароводяной смеси делается более турбулентным при увеличении тепловой нагрузки, и надежность охлаждения сохраняется.

Таким образом, при испарительном охлаждении достигается саморегулирование процесса охлаждения.

Система испарительного охлаждения имеет следующие преимущества:

а) увеличивается срок службы охлаждаемых деталей металлургических печей, и исключаются горячие ремонты печей из-за прогара деталей благодаря применению химически очищенной воды;

б) исключаются охладительные устройства (градирни, брызгальные бассейны и пруды), водоводы больших диаметров и мощные насосные станции;

в) можно использовать тепло охлаждающей воды без осложнения условий
эксплуатации печи благодаря независимости системы охлаждения от потребителей тепла (возможность удаления излишков пара или всего пара в случае необходимости в атмосферу);

г) уменьшаются капиталовложения, и упрощается эксплуатация;

д) при естественной циркуляции допускаются кратковременные отключения электроэнергии.

Рис. Принципиальные схемы испарительного охлаждения: а — с естественной циркуляцией; 6 — с принудительной циркуляцией; в — принцип охлаждения.

Испарительного охлаждения металлургических печей входит установка испарительного охлаждения и относящееся к ней цеховое и вне цеховое хозяйство.

Цеховое хозяйство включает коммуникации питательных водоводов, насосные станции и цеховые паропроводы.

Вне цеховое хозяйство, специально сооружаемое или развиваемое для нужд испарительного охлаждения, включает химическую очистку воды, деаэрационные установки, запасные емкости для химически очищенной воды и т.п.

Рис.. Принципиальная схема установки испарительного охлаждения: 1 — регулятор уровня; 2 - барабан-сепаратор; 3 — расходомер для пара; 4 — расходомер для питательной воды; 5 — регис­тратор давления питательной воды; б — водомерное стекло; 7 — противокавитационная вставка; 8 – непрерывная продувка; 9 — сигнализатор уровня; 10 — опускной коллектор; 11 — трубопровод переодической продувки; 12 — индивидуальная подъемная труба; 13 — циркуляционный насос; 14 - коллектор подъемных труб; 15 — сливная воронка; 16 — сливные трубы; 17 — охлаждаемые детали

Установка испарительного охлаждения состоит из охлаждаемых деталей, ком­муникаций, циркуляционных насосов (при принудительной циркуляции), барабанов-сепараторов, контрольно-измерительной аппаратуры (КИП) и автоматики.

Принципиальная схема установки испарительного охлаждения представлена на рис.

Ввиду того, что испарительное охлаждение — это теплотехническая задача, мы адресуем читателей к работам А. М. Андоньева и его последователей.

3.13. ПРИМЕНЕНИЕ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ВОДЫ

Существенным фактором экономии воды в промышленности является использование высокотемпературного испарительного (по Андоньеву) охлаждения. Если испарительное охлаждение в металлургии применяется широко (хотя далеко не в оптимальных вариантах), то воздушное — совершенно недостаточно. Давно и хорошо известна система «Геллер» с воздушным конденсатором, сухой градирней и с теплообменниками «Форго» (Венгрия).

В ней охлаждаемая вода не имеет непосредственного контакта с воздухом, поэтому не происходит ее потерь на испарение и на унос капель воздушным потоком.

Конструкция радиаторов в виде охлаждающих колонн, состоящих из алюминиевых трубок диаметром 15 мм с насаженными на них общими штампованным» алюминиевыми ребрами толщиной 0,3 мм, разработана доктором Форго (Венгерская Республика). Эти радиаторы изготовляют стандартных размеров (0,3x2,5x5 м) и собирают в колонны высотой 10 или 15 м, которые устанавливают в воздуховходных окнах сухой градирни. Передача тепла от воды к воздуху происходит через стенку трубок и насаженные на трубки ребра при относительно низком коэффициенте теплопередачи, поэтому требуется большая поверхность теплопередачи. В связи с малой теплоемкостью воздуха требуется большой его расход.

Вопросы к экзамену

1. Водный кодекс – основные положения.

2. Основная терминология в области использования и охраны вод.

3. Классификация норм и нормативов.

4. Водные ресурсы Челябинской области

5. Использование водных ресурсов Челябинской области.

6. Водохранилища-охладители.

7. Схемы циркуляции воды в водохранилищах-охладителях.

8. Схемы расположения сооружений.

9. Тепловой расчет водохранилища-охладителя.

10. Брызгальные устройства.

11. Открытые градирни.

12. Башенные градирни.

13. Пруды-охладители. Тепловой баланс. Потери воды.

14. Потери воды в системах оборотного водоснабжения.

15. Основные виды схем водоснабжения и их использование в народном хозяйстве.

16. Основные требования, предъявляемые к качеству воды, используемой в водоснабжении промышленных предприятий.

17. Основные требования, предъявляемые к качеству отводимых сточных вод.

18. Основные технологические процессы водопотребления при подземной добыче полезных ископаемых, схемы водоснабжения и водоотведения. Лимиты водопотребления и водоотведения.

19. Основные технологические процессы водопотребления при открытой добыче полезных ископаемых, схемы водоснабжения и водоотведения. Лимиты водопотребления и водоотведения.

20. Основные технологические процессы водопотребления при переработке полезных ископаемых, схемы водоснабжения и водоотведения. Лимиты водопотребления и водоотведения.

21. Основные технологические процессы водопотребления в доменном производстве схемы водоснабжения и водоотведения. Лимиты водопотребления и водоотведения.

22. Основные технологические процессы водопотребления в мартеновском производстве, схемы водоснабжения и водоотведения. Лимиты водопотребления и водоотведения.

23. Основные технологические процессы водопотребления в конверторном производстве стали, схемы водоснабжения и водоотведения. Лимиты водопотребления и водоотведения.

24. Основные технологические процессы водопотребления в прокатном производстве, схемы водоснабжения и водоотведения. Лимиты водопотребления и водоотведения.

25. Расчеты баланса воды.

26. Особенности теплообмена в водохранилищах-охладителях.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: