Керамические рекуператоры: назначение, устройство, принцип действия. Достоинства и недостатки.

Рекуператоры представляют собой теплообменные устройства, в которых тепло от отходящих газов нагреваемому воздуху передается непрерывно через разделительную стенку прямотоком, противотоком или перекрестным током.

В керамических рекуператорах из-за их недостаточной плотности можно подогревать только воздух до температуры 800—1000° С.

Керамические рекуператоры различных типов выполняют из фасонных трубчатых элементов — одноходовых и двухходовых. Внутри элементов движутся отходящие газы, снаружи их омывает воздух, или наоборот. Трубчатые элементы изготовляют из шамотных, карборундовых или высокоглиноземистых огнеупорных материалов. Керамические рекуператоры работают в противотоке, при этом температура стенки максимальна в месте выхода воздуха. Удельная площадь поверхности нагрева шамотных рекуператоров 6—12 м2/м3, скорость дымовых газов 0,3—1,5 м/с, воздуха — 1—2 м/с. Керамические рекуператоры располагают у самой стекловаренной печи (под ней или сбоку). Недостатки керамических рекуператоров — громоздкость, малая прочность, отсутствие герметичности.

Рис. 1. Типы керамических рекуператоров: а — движение дымовых газов по элементам вертикальное, воздуха — горизонтальное, б — движение дымовых газов по элементам горизонтальное, воздуха — вертикальное, а— движение дымовых газов и воздуха по элементам горизонтальное

В сравнении с керамическими они малогабаритны благодаря более высокой теплопроводности металла, чем керамики, имеют более плотное соединение отдельных частей, просты в эксплуатации, но со временем могут выходить из строя из-за постепенного окисления и разрушения поверхности труб. Керамические же не имеют перечисленных достоинств, по являются более долговечными. Применяют для кладки муллитовые,высокоглиноземистые,шамотные огнеупоры.

 

Регенераторы: назначение, устройство, принцип действия. Типы насадок регенератора. Преимущества и недостатки.

Регенератор-теплообменник периодического действия предназначенный для обогрева воздуха подаваемого на горение и утилизации тепла отходящих газов.

В регенераторах в один период времени может находиться только одна среда- нагреваемая или нагревающая,поэтому используют не только для подогрева но и для нагрева низкокалорийного газообразного топлива.

Регенератор печи с подковообразным направлением пламени

1-11 переводной дымовоздушный клапан;2-10-дымовоздушный канал;3-9 регулирующие шибера;4-8 регенератор;5-7 шахтные горелки;6-варочная часть;12-16-дымовой канал;13-поворотные шибера;14-отсечной шибер;15-дымовая труба;17-поднасадочный канал;

Принцип работы: Воздух через шибер 1 попадает в дымовоздушный канал 2, из дымоводушного канала он поступает в поднасадочный канал, далее в насадку регенератора 4,воздух нагревается, абирая тепло от насадочного кирпича. внасадку воздух поступает с т-рой 50-100 С, нагревается до 1000-1150,далее в горелку 5 где смешивается с топливом газообразным или жидким,образуя пламя которое обогревает варочную часть. Дымовые газы из варочной части отводятся из горелки с т-рой 1500-1550 поступает в регенератор 8.Дымовые газы отдают свое тепло насадочному кирпичу.По каналам 10,12, 16 попадают в дымовую трубу и выбрасываются в атмосферу.т-ра отходящих дым. Газов 270-550С. По истечении 20 минут происходит перевод направления движения пламени(дым газов).Время перевода движения дымовых газов в печи может быть реализован по разному:1.по времени (20 мин.) 2.по т-ре подогрева воздуха; 3.по т-ре отходящих газов;

Регенераторы: 1.горизонтальные;2. вертикальные; 3.с общей насадкой; 4. Секционные; 5. одноходовые; 6. Многоходовые.

Горизонтальные- не используются на практике, применяют если местность х-ся высокими грунтовыми водами. Недостатки: не полностью используют объем насадки,подвержены разрушениям.

Вертикальные- использ. активно в них легко организовать замну насадки даже в работающей печи.

С общими насадками- считается что лучше используется тепло отход. газов,в секционных можно точнее регулировать режимы по длине печи.

Типы кладок регенератора

Размер насадочного кирпича 65х150х300.

Наибольшее распространение получили насадки (решетки) из обыкновенного кирпича – динасового и шамотного. В зависимости от способа укладки кирпичей различают насадки типа Сименс (рис..2а) и типа Каупер (рис. 2б). Насадка Каупера имеет только вертикальные каналы, она обладает повышенной строительной прочностью, но её удельная поверхность теплообмена, т.е. площадь соприкасающейся с газами поверхности кирпичей в м2 на 1 м3 насадки, меньше, чем у насадки Сименса. Насадка Сименса имеет вертикальные и горизонтальные каналы, её строительная прочность ниже, но конвективная теплоотдача выше. Удельная поверхность насадок Сименса и Каупера находится на уровне 15-20 м2/м3 в зависимости от размера каналов для прохода газов (ячеек).

Их характерными чертами являются простота кладки, применение кирпича стандартных форм и размеров, выполнение прямых вертикальных каналов без перебивки их смещенными рядами или выступающими концами кирпичей. Материалом для насадки регенераторов, работающих при температурах ниже 1300° С, служит в основном шамотный кирпич. Для насадок ванных печей, работающих при повышенных температурах (выше 1350—1400° С), наиболее эффективны основные огнеупоры — обжиговые форстеритовые и магнезитохромитовые. Их преимущества — высокая огнеупорность, стойкость к воздействию стекольной шихты, повышенная теплоаккумулирующая способность.

 

Рис. 2. Насадки вертикальных регенераторов: а — шахматная (лихте) с прямыми каналами, б — в клетку с прямыми каналами, в — корзиночная

 

Толщина насадочного кирпича определяется его прочностью под нагрузкой и степенью участия в теплообмене. При небольшой толщине кирпича поверхность нагрева возрастает и уменьшается требуемая продолжительность нагрева и охлаждения. Кроме того, при малой толщине кирпича увеличиваются колебания температуры греющих и нагревающихся газов и уменьшается коэффициент теплопередачи. При слишком большой толщине кирпича его середина может не принимать участия в теплообмене, что бесполезно увеличивает объем насадки.

Насадка работает в разных зонах- верхние ряды перепад т-р 400 С должна быть химическая стойкость к шихтной пыли. Кладка кирпичей сверху вниз для тарного стекла: 1500С – переклазовые огнеупоры,1400С – переклазовые или форстеритовые огнеупоры,900 -1000С-шамотнве огнеупоры или форстеритовые. Рубашка регенератора – внутри из огнеупора что и насадка.Выполняют в три слоя: насадка,рубашка, теплоизоляция. Насадка установлена на поднасадочной арке.

1-замковый кирпич,препятствует разрушению арок под нагрузкой,2-огнеупорный слой,3- изоляционный слой,4-поднасадочная арка.