Расход теплоты на единицу продукции

Сущность энергосберегающих мероприятий при эксплуатации печей состоит в сокращении расхода энергии на единицу продукции, который мы называем удельным расходом энергии " b". Чтобы вычислить " b" в печи непрерывного действия, нужно М_общ разделить на производительность

b , Дж/кг. (8.1)

Для печей циклического действия

, поскольку ,

где Е ‑ садка печи, т.е. масса металла находящегося на подине печи; Q_общ ‑ количество энергии, затраченное на тепловую обработку садки печи; ‑ средняя тепловая мощность печи за время тепловой обработки садки; t ‑ время тепловой обработки садки (время полного цикла обработки садки).

Нам известно, что

,

поэтому

. (8.2)

Полученная формула дает возможность проанализировать пути уменьшения удельного расхода энергии. Для печей циклического действия формула для " b" запишется аналогично (8.2)

,

где ‑ КИТ, усредненный за время тепловой обработки садки; , , – усредненные значения удельной энтальпии подогретого воздуха, топлива и уходящих газов за время тепловой обработки садки; ‑ тепловая мощность холостого хода печи, усредненная за время тепловой обработки садки.

Формула (8.2) показывает, что удельный расход энергии состоит из двух слагаемых, которые представляют собой " прямые расходы энергии" на технологический процесс и " накладные расходы" на содержание печи в рабочем состоянии. Первое слагаемое выражает прямой расход энергии. Он не зависит от производительности печи и всецело определяется тепловым дефицитом: чем меньше тепловой дефицит, тем меньше энергии требуется на нагрев материалов. Возможности уменьшения Di весьма велики: использование жидкого чугуна при выплавке стали, горячий посад слитков, литейно-прокатные комплексы, " транзитная" прокатка, обогащение руд для получения металла, уменьшение количества шлака, предварительный обжиг флюсов.

Второе слагаемое – " накладные расходы энергии" –– зависит от производительности печи. Во время простоя печи, когда Р = 0, а М_хх ¹ 0, удельный расход энергии стремится к бесконечности. Чем больше производительность печи, тем меньше " накладные расходы", если рост Р достигается уменьшением простоев печи на холостом ходу. Если же рост производительности происходит за счет увеличения общей тепловой мощности, то удельный расход топлива сокращается до тех пор, пока в дроби b производительность (знаменатель) растет быстрее, чем мощность (числитель).

Однако с ростом М_общ рост производительности постепенно затухает (см. рис. 8.1), так как с повышением мощности увеличивается температура печных газов и, следовательно, возрастают потери М_прп, которые пропорциональны температуре печных газов и уменьшается h_кит. Это значит, что при некоторой критической (оптимальной) производительности рост мощности холостого хода превышает прирост производительности печи и происходит увеличение удельного расхода энергии. Чтобы минимизировать " b", нужно эксплуатировать печь при оптимальной производительности и соответствующей оптимальной тепловой мощности.

Рис. 8.1 – Зависимость производительности печи от ее тепловой мощности

Формула (8.2) показывает также, что сокращение М_прп и повышение h_кит однозначно приводят к снижению удельного расхода энергии. Снижение потерь теплоты в рабочем пространстве достигается путем изготовления тепловой изоляции из современных волокнистых изделий. Поверхности водоохлаждаемых балок и труб изолируются легкими волокнистыми муллитокремнеземистыми изделиями с оболочкой из огнеупорного бетона.

Особенно эффективно применение шамотных волокнистых плит для футеровки термических печей циклического действия, так как при регулярно повторяющемся разогреве печи в начале каждого цикла уменьшаются потери теплоты, которую поглощает (аккумулирует) футеровка. Так, замена шамотной футеровки на волокнистую в закалочной печи с выкатным подом площадью 14 м² уменьшает расход природного газа, которым отапливается эта печь, на 43%.

В топливных печах существенную экономию энергии можно получить путем повышения коэффициента использования теплоты КИТ.