книги из ГПНТБ / Бельский, В. И. Промышленные печи и трубы учеб. пособие

форсунок предусматривают специальные завихряющие направ­ ляющие. Давление жидкого топлива в механических форсунках составляет 8—10 кгс/см2 и выше. Воздух для горения жидкого топлива в форсунках высокого давления и механических частич­ но засасывается струей распыленного мазута из окружающего форсунку пространства, остальной •— подают вентилятором.

Некоторые виды форсунок, аналогично горелкам, снабжают установочными плитами, укрепленными на каркасе печи. В этом случае форсунки крепят к установочным плитам болтами. Фор­ сунки, не имеющие установочных плит, крепят только к воздухо- и мазутопроводам. Часто в установочных плитах устраивают за­ слонку для отделения форсунки от полости печи при ее выключе­ нии. Форсунки высокого давления и механические имеют длин­ ный факел и применяются обычно в больших плавйльных и обжиговых печах. У форсунок низкого давления производитель­ ность меньше и факел значительно короче, чем у форсунок высо­ кого давления. Они применяются для нагревательных печей среднего и малого размера, термических печей и сушил.

Воздухопроводы, мазутопроводы и газопроводы

Воздухопроводы диаметром до 150 мм, газопроводы и мазуто­ проводы монтируют из водогазопроводных труб путем сварки или с помощью муфт и фланцев. Газопроводы соединяют пре­ имущественно сваркой, а фланцы применяют только в местах присоединения газопроводов к горелкам, задвижкам и контроль­ но-измерительным приборам. Воздухопроводы диаметром боль­ ше 150 мм и газопроводы диаметром больше 800 мм сваривают из листовой стали. На мазутопроводах последовательно (по дви­ жению мазута) устанавливают запорный вентиль для выключе­ ния мазута, фильтр для очистки мазута и предохранения форсу­ нок от засорения, регулятор давления (чаще общий на цех) и вентиль для регулирования количества подаваемого в форсунку мазута, а также патрубок для присоединения контрольно-изме­ рительных приборов. Для выключения фильтра и регулятора давления при их смотре и чистке устраивают обводную линию. Газопроводы снабжают предохранительными взрывными клапа­ нами на случай взрыва газа и устройствами для продувки газо­ провода перед пуском газа.

§ 11. КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПЕЧЕЙ

Печь возводится на фундаменте, служащем для равномерного распределения давления на грунт от массы печи (см. рис. 9), Размеры подошвы фундамента определяются допустимым дав­ лением на грунт. Оно колеблется от 6 кгс/см2 для слежавшихся щебенистых (галечных) грунтов до 1,5 кгс/см2 для песчаных на­ сыщенных водой грунтов. У большинства печей, за исключением

90

ны выбирают кратными размерам кирпича, чтобы избежать до­ полнительной резки или тески кирпича.

Своды подразделяются на арочные, набираемые из кирпича по дуге круга, и плоские — подвесные, подвешиваемые к метал­ лическим конструкциям каркаса (рис. 15). Помимо указанных существуют еще купольные своды, выполняемые в виде купола.

Рис. 15. Своды

а — арочный; б — плоский подвесной; / — пята; 2 — замок; 3 — пролет; 4 — стрела; 5—цент­ ральный угол; 6 — подпятовая балка; 7 — балка для крепления подвесного свода; 8 — под­ веска; 9 — подвесной кирпич

Их устраивают для перекрытия вертикально стоящих цилиндри­ ческих нагревательных устройств (например, воздухонагревате­ лей доменных печей).

Площадки у арочных сводов, на которые опираются крайние кирпичи свода, называются пятами, а средняя самая высокая часть свода — замком. Расстояние от прямой линии, соединяю­ щей нижние концы пят, до середины внутренней поверхности свода называется стрелой; отношение пролета свода (расстояния между перекрываемыми сводом стенами) к стреле — подъемом; угол, образуемый плоскостями пят, — центральным углом ф. Радиус кривизны свода г, пролет I, стрела Іг и центральный угол <р связаны между собой следующими зависимостями:

Ф

2 sin —

2

Толщина свода зависит от величины пролета. Пролеты до 3 м можно перекрывать кирпичом высотой (длиной) 230 мм\ при

92

больших пролетах применяют сводовый кирпич высотой 300—• 500 мм. Плоские своды набирают из особых фасонных кирпичей.

При длинных подах, стенах и сводах для компенсации тем­ пературного расширения кладки устраивают температурные швы, которые по мере разогрева кладки закрываются. Величину температурного шва принимают в зависимости от коэффициента температурного расширения материала стены, средней темпера­ туры кладки и расстояния между температурными швами.

§ 12. КАРКАСЫ ^ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЕЧЕЙ

Кладку промышленных печей во избежание разрушения в процессе службы скрепляют металлическим каркасом, который служит для восприятия давления кладки печи при ее тепловом расширении, противодействия горизонтальному распору, созда­ ваемому арочным сводом, и для закрепления на нем металличе­ ской гарнитуры, арматуры, механизмов и другого печного обо­ рудования. Листовая обшивка каркаса (кожух) предохраняет наружный слой кладки от механических повреждений и создает газонепроницаемость печи.

На рис. 16 показаны наиболее распространенные типы карка­ сов. В каркасах стоечного типа с гибкими (подвижными) связя­ ми противоположные боковые и торцовые стойки скреплены друг с другом болтовыми соединениями. Эта конструкция в настоящее время мало распространена и применяется главным образом в печах со сводом из динасового кирпича. При расширении кладки во время разогрева болты отпускают, а при охлаждении — за­ тягивают.

В каркасах жесткой рамной конструкции стойки скрепляются между собой жесткими связями, приваренными к ним, и при ра­ боте печи остаются в постоянном положении. При этом расшире­ ние кладки компенсируется температурным швом и ростом свода.

Для установки стоек каркаса в фундаментах предусматрива­ ют гнезда. Для увеличения прочности фундамент с наружной стороны в этих местах армируют (рис. 16,-б).

Чаще всего применяют стоечные каркасы со сплошной листо­ вой обшивкой. У вертикальных шахтных и цилиндрических вра­ щающихся печей и сушил каркасы выполняют в виде сплошного кожуха из листовой стали. У печей с арочным сводом для вос­ приятия горизонтального распора вдоль пят сводов кладут под­ пятовые балки, которые обычно изготовляют из швеллеров (см. рис. 15,а), а в некоторых высокотемпературных печах их дела­ ют водоохлаждаемыми из литой стали или сваренными из листо­ вой стали (см. рис. 76).

Каркасы прокатных, кузнечных и других печей, имеющих распорные своды, рассчитывают исходя из распорных усилий, создаваемых сводом. Расчет распора свода ведут исходя из са-

93

мого тяжелого случая, когда свод под воздействием температур­ ных расширений внутренних слоев начинает раскрываться (рис. 17). В этом случае распор свода рассчитывают как гори-

Рис. 16. Типы каркасов

Рис. 17. Схема расчета распора свода

зонтальное усилие в шарнирной арке из двух стержней. При мас­ се свода G на каждый стержень будет действовать нагрузка, равная половине массы свода G/2, приложенная к середине стержня. Тогда из равенства крутящих моментов относительно точки опоры А следует

94

G_

2 4 = Ph,

откуда

P = Gl

8h '

где h —■стрела свода в м; I — пролет свода в м\

G— масса свода между стойками в т.

Как видно из уравнения, распор свода тем больше, чем боль­ ше пролет и меньше стрела (меньше центральный угол ср). Свод при нагреве расширяется и создает дополнительное давление на пяты. Для учета этого давления полученную расчетом величину Р при температуре печи до 900° С умножают на 2, до 1000° С — на 2,5 и до 1300 — на 3. В остальном каркас рассчитывается как обычные металлоконструкции, но расчетное сопротивление сграсч в элементах каркасов печей из стали марки Ст.З принимают рав­ ным 1200 кгс/см2. Такая величина принимается исходя из воз­ можности нагрева, воздействия агрессивных газов и других спе­ цифических условий службы каркасов.

§ 13. ГАРНИТУРА, МЕХАНИЗМЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ПЕЧЕЙ

Рамы, заслонки, шиберы и механизмы для их подъема

Для предотвращения потери тепла, а также подсоса в рабо­ чее пространство холодного воздуха печные окна закрываются дверцами — заслонками.

Окна обычно обрамляются рамами, которые вместе с заслон­ ками обеспечивают более плотное закрывание окна. Распростра­ ненный тип рамы и заслонки рабочего окна термических печей приведен на рис. 18. Рама чугунная. Края рамы предохраняются от разогрева выступающими внутрь нее кирпичами кладки, для чего в раме имеется специальное углубление. При больших раз­ мерах окна рама изготовляется сборная из нескольких частей.

Для маневрирования заслонками применяют механизмы двух видов: секторные, или рычажные и цепные (рис. 20). Первые бы­ вают только ручными, вторые — ручными и приводными. В цеп­ ных механизмах подъем заслонки осуществляется калиброван­ ной цепью, переброшенной через цепное колесо. Заслонки под-

95

96

! Д У К '

вешивают к цепи, пропущенной через холостые ролики, ко вто­ рому концу которой подвешен контргруз.

Если масса заслонки невелика, то цепное колесо насаживают на один вал с роликом. Для облегчения подъема тяжелых засло­ нок между цепным колесом и роликом помещают зубчатую пере­ дачу. В ручных механизмах заслонку полностью уравновешива­ ют контргрузом. В механизированных устройствах контргрузы уравновешивают заслонку частично либо совсем отсутствуют. В механизированных устройствах подъем заслонок осуществля­ ется электролебедкой или пневматическим цилиндром (рис. 21).

Дымовые шиберы для регулирования тяги в боровах состоят из трех основных частей: рамы, закладываемой в кладку борова, самого шибера и уплотняющей коробки, предохраняющей от под­ соса воздуха в боров через зазоры между рамой и шибером. При температуре отходящих газов до 500—600° С раму и шибер изго­ товляют из чугуна (рис. 22,а), при более высоких температурах применяют водоохлаждаемые шиберы (рис. 22, б) или футеро­ ванные огнеупорным кирпичом, а также изготовленные из жаро­ прочной стали. Подъем шиберов осуществляется тягой с контр­ грузом или электродвигателем с редуктором.

Для регулирования тяги часто применяют поворотные шибе­ ры, где заслонка имеет нижнюю и верхнюю оси, сидящие в гнез­ дах, заделанных в кладку. К верхней оси прикреплена рукоятка для поворота заслонки.

Толкатели

Наиболее распространенными механизмами для загрузки и продвижения материалов в нагревательных и термических про­ ходных печах являются толкатели. Толкатели бывают рычажные (электрические и гидравлические), винтовые и реечные (электри­ ческие).

Рычажные толкатели (рис. 23) состоят: из рамы, ползуна, двигающегося по направляющим рамы и подающего заготовку, укладываемую на стол толкателя, в печь; рычагов и механизма привода. В гидравлических толкателях привод осуществляется гидравлическим цилиндром. При подаче воды в правую часть ци­ линдра шток выдвигается и рычаг отводит ползун в начальное положение, показанное на рисунке. При подаче воды в левую часть цилиндра шток вдвигается, тянет рычаг и ползун протал­ кивает в печь материал, укладываемый перед ним на стол тол­ кателя. Управление цилиндром осуществляется при помощи трехходового крана, подающего'воду под давлением в правую или левую сторону цилиндра. Другая сторона цилиндра в это время соединена с атмосферой. Вода подается под давлением от 4 до 100 кгс/см2.

В электрических толкателях привод осуществляется электро-