1DR.BÍRó ATTILA okl. kohómérnök, a TÜK1 igazgatóhelyett-ese
Primer hőcserélőknek azokat az ipari kemencéknél használatos hőlıasznosító berendezéseket nevezzük, melyek a füstgáz hőtartalmának fellıaszııá lásával az égésben résztvevő közegeket melegítik fel és ezzel a visszanyert hőmennyiséget közvetlenül visszajuttatják a kemence munkaterébe. Szekun-
der hőcserélőknél a visszanyert hőmennyiséget gőztermelésre, vízmelegítésre, stb. használják fel. Míg a szekunder hőcserélők csupán energiamegtakarítási célokat szolgálnak, a primer hőcserélők munkája az energia megtakarításon túl döntő módon befolyásolja a kemence technológiai munkáját, termelékeny~ ségét és gazdasági mutatóit. Mivel a primer hőcserélők útján visszanyert fűtőanyagmennyiség haszno_sításához az égési levegő nitrogén_ tartalmának felmelegítése nem szükséges,
a levegő vagy gáz fizikai hőtartalma útján bevitt egységnyi hőmennyiség értéke lényegesen nagyobb, mint a gáz fűtőértékével bevitt fűtőanyag egy-
ségnyi hőtartalmának értéke. Ez az oka annak, hogy az égésben résztvevő közegek előmelegítése révén nagymennyiségű tüzelőanyagot takaríthatunk
meg. Az 1. ábrán gáznemű tüzelőanyagokkal üzemeltetett ipari kemencéknél elérhető tüzelőanyagmegtakarítást látjuk a levegőelőmelegítés hőmérséklete.nek függvényében. Az ábra jól mutatja azokat a gazdasági előnyöket, mel _veket a primér hőcserélők alkalmazásával a fűtőanyag fogyasztás csökkenésıë ben elérhetünk. Mivel a primér hőcserélők beruházási költsége pusztán az energiamegtakarításból 3 - 9 hónap alatt megtérül, alkalmazásuk gazdaságos-» ságához kétség sem férhet. Kis fűtőértékű tüzelőanyagokkal való üzemeltetés esetén - pl. kolıógáz tüzelésnél - az égésben résztvevő közegek előmelegítése nélkül nem érlıetjük el egyes technológiai folyamatok (pl. kovácsolás) technológiai hőmérsékletı'-l.
Így primér hőcserélők alkalmazása nélkül a berendezés működése el sem l<ı'~|ızellıető. A termelékenységi, gazdasági és technológiai követelmények nıind ııagyolıb feladatot állítanak a primér hőcserélők elé. Az utolsó 5 évben a li-I r
nılıılolz ııpı ás sf/.ı~ı`ııı~ıı ııı'ıl.l.ı-li, s enııek eıwlıııéııyekı-pp:-ıı egesz sor lı~ı-lıııoló,__ç ı°.'1l'l lı|'|l llll sfılılııl-lııııııú. hi \f:'ıll.- a lıőı-seı`élől< szerkı~.zeti kivitele. A ısnıeı és 1'-xlizı-ılı-Icig :ı.ll<:ılnıazott lıő(-serélő megoldások roliamosan clavulnak, ıgv pl ı~I:ı\"ııl1ıı:ıl< 1.1-lciııtlıető az évtizcdekkel ezelőtt kialakult C ˇowpcr-típıısıı nagyolr:ı.sztói léglıevít-ő, egyes regencrátor típusok, a lemezes rekuperátorok, egyes ' ' fel1' `ıııtı"ıtt ı`el-:uperátor típuso k , st b . Az elmú l t éve k ben a primér hőcserelok aılatainak megoldására kizárólag regenerátorokat és rekuperátorokat alkal1'i"íˇ_-“"`ˇ` "` '"ˇˇ"I_i
, Íz = 0 meleg /:V890 homehce'/r/efe I AB=fúf0'0/yag megraharüäs, %
-Fe/ff ı
.\_
-
I
l fr=fús1j00z /ıõm /rem. -007 ki/ép.
0
; , //
\_\
/
/
E
'
_
\_ _ \Ă` " " A _ / ,J/'× .A7 I Jelölések -
; Íz =200C° / /
-1
I
1
A 8
l
l
_;„_,,,W,,, / ,/7,//,/ // L /', `\
20
f
//' „
/
_ |
`_
_A__ (_
I
-1 «M_7w_2/ .-„ _--______Y
'ˇ
1 005,/ ,j/ / _, 2%/ ' / ' a
l
l N05.X131 -_0__. 000 700 800
,1 = 1,1
kü/50' (eu /70'me'r.s` -'20 C” faj/20' és e'ge'ssz0'mz'f0's Iz/ Bara sz.
l
000
1000
1,,
1100
7200
C°
'
7300
1. rfb-ra
maztak. Nagy ritkaságnak számított a két rendszer együttes felhasznalasa ııgyanazon közeg előmelegítésére. Valamennyi primér előmelegítő munkája a hőmérlcg egyenlet alapján nyugszik 17-1(Í.p1/Úfiltl
Í
1726-T327?
Az átadott lıőmenısıyiség a hőcsere egyenlete alapján:
de z K-ız 1112717, F1
LL
LC
:ı-hol li, :ı.|`ı"ı.-ı1_L::'ı.'/. ıııı~ıııı_x`isı'-gı~,{, :ı.l`í`ıs1-gáz |ıı'iıııı'~ı`sı'-|„:lı-lv, l-"._, az ı~.|ı'iıııı~lı~gı'lı-ııılılı lciizvg ıııoıııı_visı':go, /.J a Iıő('soı`ı'r|őlıől |
lıőmennyiség
F
'
Q = F (KiIız)<»1F. 'Í) T
if
Auf
Í I
Ég/ffff X14/„R»4
A
/ 'W
,°.,y,>ç
+- \2< Ea..\
4
'H-
~14
...ııı-
/á
,
/ 1?
\
/
/
l
l
ta* JLQZ
\ .\`
/fvezçso"
/
F
'
F 0'
il /
A1'/f
l/
T .„ /Ă \ Í
l ı4; /Q
-ׄ-
a az =K„ A r, ar =q„ F
Lč
Z* Áx
/ W.
K/
-. -í ı - _
K/
)/
(___
Li
/
/4šwv “/ F F az; {KAr)af={) gar
/
/
2. fibm-
Az ábrán szaf fatott vonallal ra`zolt né0°Vszö0f reku eratív hőcserélő mııııluiI 1 v bt; I /I Ö: 1 tö f /1 ıı U Jat tuntetı fel, ahol az atadott homennyıseg egyenesen aranyos a futotelıılı-1 változásával, mivel azonos mennyiségek áramlása esetén és azonos lÁıőmérsı'~.k ~
letkülönbség esetén az átadott hőmennyiség csak a fűtőfelülettől fiigg. Ha a fenti tényezők változnak, a diagram akkor is megőrzi párhuzamos oldalfı hasáb alakját. Regenerátoroknál a periódus tartama alatt Változik a hőleadó feliilvtvlc
hőmérséklete, így a leadott hőmennyiség állandóan csökken. Ha az átáraıııló közeg mennyisége is Változik, akkor az 1. ábra szerinti módon Változik az időOgység alatt átadott hőmennyiség és ezzel a hőeserélőhől kilépő közeg lıőıııı'sı`seklet-e. A közeg hőmérsékletének változása a 3. ábrán látható módon függ ıı ı`egencrá-t-or fűtőfelület hőmérsékletének Változásától a Váltási poı`ió(lııHıı:ı.|< megfelelő ıdőkőzöııként nő, ill. csökken. Ez befolyásolja a láng lıőınérséklvífıiíi. geit es Ha ııııııı a mııııl.ı`ést az előı`nol0gított ldizog lıőıTıéı`séklotóııok ki:-.g_vf~.ıı|íí.ıÍsıiı`ı~. azoıılıaıı ı~g_véı`tulıı`ıiilog lvszögı-zlıv1`ő, lıogy ez :ıi-1-ı'>lg_v:iiı`t.zó lcvıııı-ııı-ı'~|<ııı'-I, i'ı\'ı-g ~' , hll ' >. ı.ı__1_\'.ı.ıııı_.„_\' < ° 'if szii|<sv;„ı 'f~ s li ~ ııııı. ~ .\ » If = ki 1 \`ı - m-s ' .ıllcıılııııı/.:ı.-ııı ' " T2 'Č 'l|'lı'ı|\ı'Ill('|ıı'('|\Il(Íl ,__-\
ıııı-_ Í1tv
ROR-
011;-.ı . -ıııı.
ı
IH z\.*.~ı„`-zı|„„-ı \ııı-.-z..ı.ı ı-`.ıf_\-„ı.«„. ıy-`.zı.«„„=„\««ı xııı.
1372!
.
ııııııll :ı
ı
0
l ıı~ı`ıııılıı:<
ı
ı
.ıı
.I
..
Il
I
I
I
O
J
ı-lı~ ı-ıı :ız/. ı~lııIIıı~lı~.
-'
.
. *T
H
_
H
,
Iıziıııı'-ı°.~u'~l<|ı~lz l<"ı|ı'~ kvll 1-ııı:-vlııı, amı ıı_|alılı anyag es koı'1stı`ııl<(~ıos |ıı`oIılı-lıııakat \-ı~lz l`ı~lÍ a_ ıı:ı."'vlıőıııı'~.ı`séklotíi hőcserélők - I)l. na olvasztó lé0`hevítők - torH. iz vı~'/.ı-..~l("|ıvl.
Fokozott kövotolmén .Veket ró a P riınér hőeserélőkre az é ésen résztvevő_ l
il
,
400 ,
`\
Ă /
-
-3 vl
l -
l
l l y ` ~ A-7--lö T ;,, __L_, J \ j , , ı 5 1 y JNME xm` B4* L Wli 200 L, _, ,org L _ „_ y A lv L Í J _ _
Á és /vőargázok me'dcs/f`esl.ű/el 300
l
1
l
l
l
3 1-l
l
1
i
A
fr -
~
Korszeru ıparı kemen-
eékben főképpen a hengermuvek eskovacsuzemek ke„ , _ .. „ míeıiılciınel a kozeljgoyoben var a o a nagyse ıessegıı If
I
Í
ıı
A rgggngfgyaf fúfäfflű/:fe f
égők alkalmazásának rohamos elterjedése. Ez azzal függ össze, hogy míg a sugárzással történő hőát-adás lehetőségeit az ismert tüzelőanyagoknál nagyrészt kimerítették, a kon3 . fibfa
vektív hőátadás fokozásának lehetőségét a szakemberek sokáig nem ismerték fel. .Amint azt a Tüzelésteehnikai Kutató Intézet modellkísérletekkel is igazolta, a munkatér bármelyik pontjában kialakuló áramlási sebesség a fűtőközegek belépő energiájának változása arányában nő vagy csökken. A munka-
térben kialakuló áramlási sebességek változása az égő szabad keresztmetszetének változása függvényében, azonos tüzelőanyagmennyiség alkalmazása ese-
tén az alábbi szerint számíthaté ki: Az időégység alatt eltiizelt közeg mennyisége: Í)
.\-livel a mozgási sebesség a munkatérben a mozgási energia változás:'í.ıı:ı.k arányában Változik, felirhat-juk: »ıı.-Š D22: Q
'z:§d2Tz Q
i 8
8
__?_r>§D2:zg _ 2.>§(Z2zÍQ 8
8
ebből :
ifa “ _ T1113ääfff. ri? í
wl
azonos mennyiség befújása esetén: zfld
.
.
.
: Tgdf
vagyis:
m2*
'd 2
721
(Z2
-3 =
-1
,
ahonnan : Ta 1 2 3 dl 6 (12 2 dl 4 (713) _ ni? (112 _ (212) í ahonnan :
322 _ (U11
,Z
4:8
_-
Az ismert kiömlési képletből
7, Z
2
.
12 'V 4
adódik az égőátmérő változás, a kiömlési sebességváltozás és a szıˇ`ıksı'-ges nyom ásvált-ozás közötti összefüggés : (if ___ *D2 __ _ 'U1 _
pz Ír.
Amint az összefüggésekből megállapítható, a munkatérben áramló l`iisl.gáz mozgási sebessége az égő átmérőjének 4/3. hatványával arányosan változik. A számítások szerint az üzemben szokásos l0...44 mm vo. átlagos nyomással működő égők helyett l.0()...30(l mm vo. nyomással míiködő égőlc alkalmazása esetén az áramlási sebesség a munkatérben kétszeresére nő, ami a teljes lıőátadásban 2(l...30%-os javulást eredményez. (Az amerikai .lšlooııı mig széles körben ajánlja nagysebességű égőit, melyek alkalmazásával ını'~|_v lu-.ıııeııı-.él<ıöı(':l a kemence konstrukció változtatása nélkül 3(l*;'/„ lvvl<(-ılést garantál). Az ismertetett ok miatt pı`inıéı` lı<'í(fsvı`él(íl
i!7lˇı