Применение газовых излучающих горелок в технологических установках
Низко- и среднетемпературный радиационный обогрев эффективнее конвективного, и все шире применяется в различных технологических установках и устройствах. Применение ГИГ позволяет заменить электрические излучатели и наиболее эффективно использовать газообразное топливо. В литературе [6, 10] описаны различные технологические установки с ГИГ. Ниже рассмотрим те из них которые, на наш взгляд, недостаточно освещены, а область применения их весьма эффективна и требует более пристального внимания специалистов теплотехников и технологов.
Широк диапазон применения ГИГ при выполнении строительных работ в зимнее время: для радиационной сушки штукатурки и прогрева кладки в строительных объектах; для просушки больших окрашенных поверхностей и прогрева конструкций перед нанесением гидроизоляции; при выполнении кровельных работ рулонными материалами; для прогрева бетона и нагрева стыковых соединений сборных железобетонных конструкций или их омоноличивания. Сроки проведения работ сокращаются при этом в 2— 3 раза по сравнению с другими методами тепловой обработки.
Строительство магистральных газопроводов из труб большого диаметра и повышение рабочего давления в них привели к увеличению толщины стенок трубопроводов и применению новых марок специальных сталей. Это в свою очередь обусловило изменения технологических процессов сварки, повышающих качество и надежность сварных соединений, направленных на улучшение структуры и стабилизации механических и физических свойств металла, снижения уровня остаточных напряжений в области стыка, что достигается термической обработкой зоны сварных соединений. Наиболее простой из применяемых методов — газопламенный — с использованием подогревателя стыков ПС-1424, который состоит из газогорелочного устройства с инжекционными горелками и емкостью для хранения и регазификации углеводородных газов. Однако для сварки толстостенных труб и изделий, особенно в заводских условиях, предпочтителен газовый радиационный нагрев с использованием ГИГ. ВНИИпромгазом совместно с НПО «ЦНИИТмаш» разработан газовый инфракрасный нагреватель (ГИН) труб с использованием унифицированных ГИГ модели 6206, который может быть использован для нагрева заготовок любой конфигурации, так как его конструкция, выполненная по принципу браслета, повторяет форму заготовки. Унифицированная секция с ГИГ позволяет наращивать браслет до требуемых размеров заготовки. Нагреватель с помощью растяжного устройства (опорных винтов) закрепляется на заготовке. Температура заготовки регулируется за счет изменения расстояния от поверхности излучателя до нее. Ширина кольцевого нагрева однорядного браслета составляет 250, а двухрядного 500 мм. Для трубы диаметром 450 мм необходимо 11 секций с ГИГ. В табл. 6.4 приведены данные по нагревателю ГИН-11 и излучателю 6206.
Опыт эксплуатации показал, что для нагрева заготовки диаметром 450 мм, толщиной 50 мм до 200—300 °С на кольцевом участке шириной 250 мм необходимо 20—30 мин (при температуре воздуха в цехе 18—19 °С и подвижности его 0,3—0,5 м/с). Годовой экономический эффект от применения одной установки по сравнению с электронагревом составляет более 2 тыс. руб.
Качественное строительство и ремонт асфальтобетонных дорожных покрытий требует использования нагревательных установок при создании асфальтобетонного покрытия повышенной шероховатости методом вдавливания черного щебня в разогретое покрытие при уплотнении покрытия и ремонтных работах, связанных с устранением наплывов и волн в покрытии, глубоких трещин и выбоин, для снятия дефектного слоя покрытия и выжигания растений, прорастающих через покрытие. Исследования и опыт эксплуатации показали, что наиболее эффективным является инфракрасный нагрев, так как при этом не происходит выгорания битума и не ухудшаются физико-механические свойства материала покрытия.
В США и ФРГ широко используют самоходные установки-ра- зогреватели на базе автомобильных шасси, оборудованные несколькими нагревателями, имеющими от 50 до 250 горелок в блоке, что позволяет создавать ремонтные машины большой производительности. В западногерманских машинах типа «Фемиксер» четыре нагревательных блока (число горелок до 500 шт.), а машины типа «Репавер» оборудованы тремя нагревательными блоками (один из 50 и два по 250 горелок) , расположенными в 100—150 мм от поверхности дорожного покрытия. Применение указанной техники позволяет осуществить безотходную технологию ремонтных работ с использованием регенерации старой асфальтобетонной смеси. По данным В. П. Албула и др. (15], при ремонте автомобильных дорог с регенерацией асфальта можно достичь в экономии асфальтобетонной смеси (240—500 т на 1 км дороги при ширине полотна 6—7 м) и снизить затраты труда на 30 %. По условиям эксплуатации в ремонтно-дорожных машинах применяются ГИГ с металлическими излучающими насадками.
В ВНПО «Союзпромгаз» разработаны и осваиваются инфракрасные излучатели с металлическим насадком двух типоразмеров: ГИИМ-12,7 и ГИИМ-8,5. Цифры у индекса—номинальная тепловая мощность в киловаттах. Размеры излучающей поверхности соответственно 763X148 и 517X148 мм. Излучатели предназначены для нагревательных блоков устройств и агрегатов, применяемых при выполнении различных строительных работ.
Нашли применение ГИГ в промышленности производства строительных материалов, в частности при производстве теплоизоляционных материалов из штапельного стекловолокна. Потребность народного хозяйства в таких материалах постоянно растет. Так, в 1977 г. в СССР было произведено стеклохолста 50, в 1980 г. 100, а в 1985 г. — 500 млн. м2. Такое резкое увеличение производства стеклохолста возможно лишь при внедрении высокопроизводительного оборудования и передовых технологических приемов. Одним из таких приемов, позволяющим без расширения производственных площадей увеличить выпуск стеклохолста, улучшить его качество, снизить удельные энергозатраты, является замена конвективного метода сушки на радиационный с использованием ГИГ. Такие установки с излучателями ГИ-01 внедрены на Кон- стантиновском стекольном заводе (рис. 6.14). Расстояние or поверхности излучающего насадка до поверхности стеклохолста 150 мм. Температура насадка 1120—1140 К- Средняя энергетическая облученность поверхности стеклохолста 23,6 кВт/м2. Годовой экономический эффект 4284 руб.
Газовые излучающие горелки применяют на полуавтоматах калибровки стеклоцилиндров — цветных электронно-лучевых трубок (ЭЛТ), что повысило качество продукции, снизило выход брака, позволило ликвидировать печь предварительного подогрева стеклозаготовок.
Излучающие горелки с успехом применяют в пищевой промышленности, позволяя интенсифицировать такие технологические процессы, как выпечка, сушка, обжарка и т. д. Использование для этой цели ГИГ весьма перспективно благодаря низкой стоимости газа и большой долговечности излучателей, особенно керамических. Излучающие горелки применяют в туннельных конвейерных печах, предназначенных для выпечки бисквитов. Длина печи 24 м. Излучающие горелки верхнего яруса заменили атмосферные горелки. Мощность излучающей горелки 8,26 кВт. Схема перевода- бисквитной конвейерной печи на излучающие горелки приведена на рис. 6.15. Под печи 2 отапливается атмосферными горелками Д рабочая ветвь конвейера 3— излучающими горелками 4. Продукты сгорания через систему газоходов 6 удаляются вентилятором 5. Применение радиационного нагрева снизило количество брака, улучшилось качество продукции, увеличилась производительность- печи на 10—15% и уменьшился расход газа на 40%.
Имеется отечественный опыт применения ГИГ в коптильных к обжарочных печах и установках. Так, в печах Энгельсского мясокомбината установлены ГИГ типа ГК.-27У-1. Это позволило отказаться от чугунного пода печи, снизить расход газа в 2—2,5 раза, уменьшить инерционность и улучшить качество колбасных изделий, значительно увеличить межремонтный срок коптильных и обжарочных камер.
В рыбной промышленности применяют коптильные агрегаты, использующие метод копчения в электростатическом поле в сочетании с термической обработкой инфракрасным излучением на стадиях подсушки рыбы до копчения и пропекания после него. В агрегате (рис. 6.16) рыба нанизывается на шомполы, которые перемещаются при помощи конвейерной цепи 1 через камеры подушки 2, электрокопчения 5, пропекания и охлаждения рыбы 3. Дым вырабатывается в специальном дымогенераторе 6 и осаждается на поверхности рыбы в электростатическом поле. В камерах подсушки и пропекания по обе стороны конвейера расположены ГИГ 4. Первоначально в качестве источников излучения использовались инфракрасные электролампы с температурой излучения 2200 °С. Из-за недостаточной стойкости стеклянные колбы заменили горелками типа ГИИ-1 с установочной тепловой мощностью 10,2 кВт. Эксплуатация агрегата показала, что использование ГИГ позволяет обеспечивать большую интенсивность излучения с единицы поверхности, чем у электрических излучателей. Процессы подсушки и пропекания рыбы ускоряются в 1,5—2 раза; рыба теряет меньше жира, улучшается ее качество. Значительно сокращается стоимость энергии, расходуемой на подсушку и пропекание рыбы (в 5—7 раз).
Следует особо отметить, что в последнее время ГИГ стали использовать в различных печах для выпечки хлеба. Особенно следует отметить работы Р. Р. Гамсахурдия (Тбилиси) по созданию конвейерной печи с газовыми излучателями.
