PECE A ENERGETICKÉ HSPDÁŘSTÍ yracované aerály ke zkoušce FMMI, ŠB-TU - - zracoval: Marek Heran
. RZDĚLENÍ PALI A JEJICH LASTNSTI.. RZDĚLENÍ PALI Palvo je obecně kaţdá láka, jejíţ alování se uvolňuje elo. Rozdělení alv: a z hledska nku - řírodní (zení lyn, roa, uhlí - uělá (vyrábějí se zušlechťování řírodních alv za účele zlešení jejch vlasnosí nebo jako zbykové roduky ř zracování řírodních alv na základní checké roduky b odle skuensví. Tuhá alva - řírodní uhá alva (dřevo, hořlavé břdlce, ozoker (zení vosk, řírodní asfal, rašelna, hnědá a černá uhlí - uělá uhá alva (koks yuží: - výroba elekrcké energe a oo doácnosí - uhlí je rozhodující alve ro výrobu elekřny a áry - koks je základní alve ve vysokoecní rocesu Nedosaky: - obížná dorava o závodě - vorba oela a srusky - nízká rakcká alná eloa - zížená regulace a auoazace alovacího rocesu. Kaalná alva - řírodní kaalná alva (roa - uělá kaalná alva (benzín, erolej, lynový olej, azu = ěžký oný olej TT, nerální oleje, asfal, dehy - -
ýhody: - říznvá výhřevnos - dobré alovací vlasnos a jednoduchá a lynulá dorava v orubích - alovací zařízení ěcho alv jsou jednoduchá, dobře ovladaelná a dovolují zavés auoazac alovacího rocesu - laen á vysokou elou a svívos -> uožňuje výhodný řenos ela Nevýhody: - zvýšený obsah síry v echnolog huní výroby - nízkoeloní koroze alovacího zařízení a odahových kanálů. Plynná alva - řírodní lynná alva (zení lyn, karbonský lyn - uělá lynná alva (vysokoecní lyn, konverorový lyn, koksárenský lyn, sěsný lyn, svílyn, generáorový lyn, šěný lyn ýhody: - dokonalé alování s alý řebyke duchu - rovnoěrné rozložení elo v racovní rosoru ece - říznvá konrola a auoazace alovacího rocesu - ožnos ředehřáí někerých oužívaných oných lynů a snadná dorava.. CHEMICKÉ SLŢENÍ PALI Důležá vlasnos, ající říý vlv na výhřevnos, alnou elou cenu alva a dále na zůsob a růběh alování. Určení checkého složení se rovádí analýzou.... Analýza alva Tuhá alva Provádí se buď: Celková analýza určuje honosní odíly základních rvků hořlavny,,,,, oela ( A a vody alva. C H, ( W SP S SS S N A W 00% SP, S SS - honosní odíl síry yrové, organcké, sulfdcké - - ( C H N S
Techncká analýza - určuje se obsah vody W, rchavé hořlavny a oela A. někerých říadech se ro dolnění sanovuje obsah síry, eloa hoření alva a charakerska koksového zbyku. W A 00% Kaalná alva Checké složení je sejné jako u uhých alv, síra se určuje jako celková. C H S N A W 00% Plynná alva Analýza lynných alv se rovádí v analyzáorech lynů, kde se určují objeové odíly jednolvých lynů v objeových rocenech... ř. vysokoecní lyn:,,, 00% C, C CH 4 H N zení lyn: CH,, = 00% 4 C n H koksárenský lyn:,,... 00% H, CH C C - ředoklad: suchá alva, neobsahují oílkové čásce, neobsahují síru... ýzna jednolvých sloţek alva Tuhá a kaalná alva Uhlík C - hlavní nosele eelné energe, neboť dosahuje až 90 % honosního odílu alva. Nachází se v alvu ve forě organckých sloučenn odík H - nachází se v alvech v enší nožsví než uhlík, ale ř hoření vyvne čyřnásobné nožsví ela, což se říznvě rojeví na výhřevnos alva. Síra S - je v alvu nežádoucí, řesože zvyšuje výhřevnos alva. Produky hoření síry (S, S zhoršují vlasnos ohřívaného aerálu, zvyšují roal a znečšťují okolní aosféru. Zvěšený odíl srných sloučenn ve alnách ůsobí neříznvě na žvonos ocelových čásí zařízení. Kyslík - je nežádoucí součásí alva, oněvadž váže vodík a čásečně uhlík na hydroxdy, vodu a oxdy. Tí se zenšuje nožsví hořlavých čásí alva, akže se zenšuje jeho výhřevnos. Dusík N - nezúčasňuje se reakcí hoření a zcela řechází do aln. Snžuje odíl osaních rvků, což se rojevuje ve snížení výhřevnos alva. oda W - je nehořlavá složka alva. Je nežádoucí, neboť snžuje výhřevnos alva a zůsobuje zráu ela ř vyaření áry a její ohřevu na elou aln. Poelovny M - jsou ůvodní nerální složky v alvu, keré se ř zahřívání alva ř eloě 800 5 C v oxdační aosféře čásečně rozkládají na ěkavé zlodny a neěkavý zbyek oel. alvu jsou nežádoucí, neboť snžují výhřevnos alva a zvyšují zráy ela. - 4 -
Poel A - je nerální zbyek alva, kerý se získá dokonalý álení alva ř eloě 85 5 C v oxdační aosféře. Je nežádoucí složkou alva, neboť snžuje odíl hořlavých složek alva. Plynná alva Hořlavé lyny jsou H, C, CH 4, H S a nenasycené uhlovodíky C n H (C H 4, C H 6 Z ěcho hořlavých lynů je ro své neříznvé vlasnos na jakos vyráběné a ohřívané ocel, rvanlvos oného zařízení a vorbu roalu nevíaný H S Nehořlavé lyny a áry jsou N, C,, H a S Z ěcho lynů jsou dusík, oxd uhlčý a vodní ára ř hoření neečné, a roo jsou ro oný lyn říěží. Neříznvě se rojevuje S -> korozvní účnky, zvěšený roal ocel ř ohřevu. Kyslík se využívá ř hoření. Škodlvos kyslíku jako říěs v lynu se rojevuje ř ředehřívání lynu na vyšší elou, kdy čás alva shoří jž ve výěníku ela ř ředehřívání. Dále se neříznvě rojevuje v o, že ř určé oěru s lyne voří výbušnou sěs... SPALNÉ TEPL A ÝHŘENST Salné elo s je elo uvolněné dokonalý álení ěrné jednoky alva (kg,, řčež vodní ára ve alnách zkondenzuje. ýhřevnos je elo uvolněné dokonalý álení ěrné jednoky alva (kg,, řčež ve alnách nenasává kondenzace vodní áry. Hodnoa výhřevnos alva je nžší než alné elo o výarné elo vody ř říslušné eloě. eelně echncké rax se alné elo (výhřevnos sanovuje buď exerenálně v kaloreru, nebo výoče. Sanovení alného ela a výhřevnos v kaloreru Sanovení očívá v úlné álení navážky alva v kyslíku od lake v kalorercké lakové nádobě, řčež elo uvolněné álení navážky se ředá vodě, do keré je kalorercká laková nádoba onořena. Ze esuu eloy vody v kalorercké nádobě lze ak urč alné elo navážky. - 5 -
Sanovení alného ela a výhřevnos výoče Tuhá a kaalná alva ýoče z eleenární analýzy Dulongovy rovnce s 9 C 444 H 8 9 S ( kjkg. 9 C 5 H 8 9 S 5,4 W 9 8 ( kjkg. Z Dulongových rovnc byly navrženy zjednodušené svazové rovnce s 9 C 440 H 8 05 S ( kjkg. 9 C 4 H 8 05 S 5 W ( kjkg. Plynná alva Salné elo a výhřevnos lynného alva, jehož složení je dáno objeový odíly, se očíá ze alných eel nebo výhřevnosí jednolvých lynů, s. s, ( kj.., ( kj. kde jsou objeové zloky jednolvých složek alva.4. MĚRNÉ PALI Telo, keré se uvolňuje ř alování různých alv, se ohybuje v rozezí aţ 40 MJ.kg - u uhých a kaalných alv a v rozezí aţ 40 MJ. - u lynných alv. Fkvní alvo, jehož výhřevnos byla sanovena hodnoou 9, MJ.kg -.5. SPALNÁ TEPLTA Je jednou ze základních vlasnosí, keré charakerzují alvo hlede k jeho echnologckéu ouží. Na dosaželné eloě laene je ož závslá dosaželná eloa v racovní rosoru ece, kerá určuje ouží oálního echnologckého výrobního osuu. Dosaželná eloa laene není v žádné určé ahu k výhřevnos alva. - 6 -
.5.. Rovnce eelné rovnováhy Charakerzuje základní oložky říju a výdeje ela ř alování alva ch I I I ned ds od ( J. kg ;( J. kde levá srana rovnce vyjadřuje říje ela a ravá srana rovnce výdej ela alvo, duch, alny Příje ela ch checké elo alva, keré se v rakckých výočech rovná výhřevnos alva, ch ( J. kg ;( J. I enale ředehřáého alva, kerá je závslá zejéna na eloě ředehřáého alva, I c,. ( J. kg ;( J. I enale ředehřáého duchu, kerá je závslá zejéna na eloě a nožsví ředehřáého duchu, I c,.. n. Ln ( J. kg ;( J. kde L n je eorecký obje duchu ořebný ke álení jednoky alva (.kg - ; (. - n součnel řebyku duchu ( ýdej ela I enale aln odcházejících ze alovacího rocesu se určuje ahe I. c,. ( J. kg ;( J. kde je obje aln odcházejících ze alovacího rocesu z jednoky alva ned nedoal alva, kerý nká, když se checké elo alva zcela neuvolní ve alovací rocesu a checký nedoal je zůsoben nedosake kyslíku (n < ro dokonalé alování alva, ve alnách zůsávají hořlavé lyny C, H, CH 4 ch (6,4. 07,6., ned C H 4 58,0. ( kj. kg ; ( kj. CH b echancký nedoal nká nedokonalý íšení alva s oxdovadle ( n ; n nebo říou echanckou zráou ř jeho řívodu (alování, ned 0,0. ( J. kg ; ( J. - 7 -
kde je součnel, charakerzující echanckou zráu alva, u lynných alv -> %, u kaalných alv -> %, u evných alv -> 5 % ds dsocační elo, keré se ořebuje ř dsocační rozkladu někerých složek aln ř eloách nad 500 C.6,4..07,6 (kj. - ds. C C H H C, H dsocační sueň - charakerzuje velkos dsocace, určuje se v abulkách v závslos na arcální laku C, H a eloy od odvod ela - do vsázky -> užečné elo - do okolí -> zráové elo becná rovnce ro alnou elou: ch I I ned. c, ds od ( C.5.. Základní druhy alných elo ozn.: n = -> dokonalé eorecké alování n > alování s řebyke duchu n < alování s nedosake duchu Adabacká eloa - a a C. c, C.. H c, H c N N, ( C kde je výhřevnos alva (J.kg - ; (J. - obje jednolvých složek aln ř n = (. - ; (.kg - ; C ; H N, C ; c, H ; c, N c - ěrná eelná kaaca C ; H, N (J. -.K - Předchozí ah je ožno zjednoduš, neboť ěrná eelná kaaca aln z různých alv á řblžně sejnou hodnou, a c.,n, ( C kde,n je obje aln ř n = (. - ; (.kg - Adabacká eloa je závslá ouze na vlasnosech saoného alva, akže je eelnou charakerskou alva, vyjadřující ezní hodnou eloy ro dané alvo. - 8 -
Teorecká eloa Teorecká eloa srovnává různé odínky alovacího rocesu C I. c, C... H c, H c N, N c, I ( C zjednodušený ah I I. c, ( C kde ; jsou objey jednolvých složek aln ř n (. ;(. kg C ; H ; N Teorecká eloa s dsocací,ds Tao eloa se od eorecké eloy odlšuje dsocací aln, kde nasává dsocační rozklad, kerý ro svůj růběh ořebuje dsocační elo a nasává ř ně zěna objeu aln. Zjednodušená rovnce, ds I I. c, ds Prakcká eloa - Prakcká eloa, charakerzující skuečné alovací oěry ( n, n, je ješě nžší než eloa eorecká s dsocací. Př rooču je nuno očía se zráa ela, nklý ř checké a echancké nedoalu a s odvode ela do vsázky a do okolí. I I ds. c, ned od ( C Složos řešení sanovení od vedla k zavedení zjednodušeného orenačního rooču oocí yroerckého efeku yr. yr ( C 0,6 0, 85 yr kde yr je yroercký efek, charakerzující eelné zráy ro určé yy ecí ýoče adabacké alné eloy oocí enale aln ýoče se rovádí ro odínky: n ; I I 0 ned ds od 0 ch - 9 -
yočee ěrnou enal aln z výhřevnos alva [ J. ] Z abulky určíe nejblžší nžší a nejblžší vyšší ěrnou enal ( = ; = Pro řesný výoče aln, sejně jako ro alny nklé ze všech alv ř n >, se sanoví ěrná enale z jednolvých složek aln, jejchž objeový odíl určíe výoče ze alovacích rovnc. N n n n n..... C C S S H H N n N ax ax ax ax..... C C S S H H N ax Inerolací rovnce získáe adabackou alnou elou a 00.( [ C] nebo a 00.( [ C] ýoče eorecké alné eloy oocí enale aln ýoče se rovádí ro odínky: n ; 0 0 ch ned ds od yočee enal aln, zahrnující vlv řebyku duchu a jeho ředehřáí. n. Ln. c, [ J. ] Další osu je analogcký jako v ředcházející říadě..6. HŘE PALIA BEZ PŘÍSTUPU ZDUCHU Zěny vlasnosí alva ř jeho ohřevu bez řísuu duchu se ohou rojevova dvojí zůsobe:. rvní říadě ř ohřevu alva bez řísuu duchu nenasává zěna jeho olekulární srukury. Takovéo alvo, u kerého ř zěně eloy nenasává zěna checká, se nazývá eelně sálé alvo. Příklade je čsý uhlík, H, C. Základní alva jsou více eelně sálá, čí více obsahují u uhých alv C a H a u lynných alv H a C. - 0 -
. e druhé říadě nasává ř zěně eloy v alvu orušení olekulárních vazeb a voří se nové, ř dané eloě checky sálejší vazby. Palvo, u kerého ř zěně eloy nasává checká zěna souvsející s rozklade olekul, se nazývá eelně nesálé alvo. Příklade jsou uhlovodíky. U uhých alv ř jejch ohřevu bez řísuu duchu nasává uvolňování rchavé hořlavny, což ovlvňuje alovací roces v růyslových oenších a ecích. U kaalných alv se jejch ohřev bez řísuu duchu rovádí do elo 80 až 50 C. hřeve se snžuje vskoza, což uožňuje zleš rozrášení kaalných alv řed její vlasní alování. Teno ohřev zvyšuje enal kaalných alv, a í elou v racovní rosoru ecí. U lynných alv á znalos jejch chování ř ohřevu bez řísuu duchu význa hlavně ro osouzení vhodnos jejch ředehřevu řed vlasní alovací rocese. Předehřívání lynných alv se rovádí ve výěnících ela na eloy 00 až 00 C. Předehřívání je výhodné u oných lynů, keré neají uhlovodíky (vysokoecní lyn, sěsný lyn nízké výhřevnos, někeré druhy generáorového lynu. - -
. SPALÁNÍ PALI Salování je rychlá oxdace alva, ř keré se uvolňuje eelná energe. Rychlá oxdace je ožná o zajšění dvou základních odínek:. alvo usí bý v dobré syku s oxdovadle (jako oxdovadlo se oužívá duch. sěs alva a oxdačního čndla usí bý zahřáa na záalnou elou, což je eloa, ř níž soune reakční rychlos na akovou hodnou, že reakcí uvolněné elo je sejné nebo věší, než elo odvedené do okolí.. ZPŮSBY SPALÁNÍ Dokonalé alování nasane álení všech hořlavých složek v alvu. Salny nklé dokonalý álení roo obsahují jen nehořlavé složky C, H, S, N a. zah ez skuečný nožsví duchu (kyslíku a jeho eorecký nožsví je charakerzován součnele řebyku duchu n L L sku sku n n ( kde L sku ; L n je skuečné; nální nožsví alovacího duchu sku ; n skuečné; nální nožsví kyslíku ro alování elkos součnele řebyku duchu á bý aková, aby bylo dosaženo dokonalého alování alva, současně s co nejenší zvýšení objeu aln. Zbyečně velký řebyek duchu zvěšuje obje aln odnášejících ak více ela z racovního rosoru ece. Tí se snžuje eloa v racovní rosoru ece a zhoršuje se využí alva. ální hodnoa součnele řebyku duchu n je určena nejenší celkový zráa ela z v alovacího rocesu. Celkové zráy ela z jsou vořeny zráou enale vlhkých aln I, odcházejících z racovního rosoru říslušného zařízení a zráa ela nedoale ned. Nedokonalé alování zůsává určý odíl hořlavých láek ve alnách. becně nedokonalé alování, charakerzované nedoale, ůže bý vyvoláno různý říčna: - checký nedoal - echancký nedoal - dsocace aln - -
.. ÝPČTY SPTŘEBY SPALACÍH ZDUCHU A MNŢSTÍ SPALIN Sořebu duchu a noţsví nklých aln ř alování lze zjs: - sechoercký výočy z údajů eleenární analýzy - ercký ahy v závslos na druhu alva a jeho výhřevnos - grafcký eoda Sechoercké výočy Salování alv robíhá řevážně duche (N : = 79 %: %; Ar = %, C = 0,0 %, ředokládá se dokonalé alování alva, výoče alování se zjednodušuje zaokrouhlení olárních honosí, olárních objeů a z nch odvozených součnelů. Salování uhých a kaalných alv Základní rovnce: Uhlík: odík: C + = C H + 0,5 = H kg C + kg = 44 kg C kg H + 6 kg = 8 kg H kg C +,4 =,4 C kg H +, =,4 H ol C + ol = ol C ol H + 0,5 ol = ol H Síra: Dusík: S + = S N = N kg S + kg = 64 kg S 8 kg N = 8 kg N kg S +,4 =,4 S 8 kg N =,4 N ol S + ol = ol S ol N = ol N Kyslík: lhkos: = H ka = H ára kg = kg 8 kg H = 8 kg H kg =,4 8 kg H =,4 H ol = ol ol H = ol H značení: n eorecké nožsví kyslíku ro dokonalé alování L n eorecké nožsví duchu ro dokonalé alování L sku skuečné nožsví duchu ro dokonalé alování n součnel řebyku duchu v v v ; ; n - obje; honos; oče olů vlhkých aln s s ; ; n - obje; honos; oče olů suchých aln s s s, n,n ; ; n - obje; honos; oče olů suchých aln ř alování s eorecký s, n nožsví duchu - -
;...; C ;...; n C C Honosní alování ;...;- obje; honos; oče olů C ; ; ve alnách L L n n sku v s,67 n n C C C 8.4, ( kg. kg.4,n ( kg. kg S S H N H S N ( kg. kg ( kg. kg ( kg. kg yjádření honosního odílu jednolvých složek aln v rocenech C C.00; H v H v.00;...; (00% bjeové alování L L n n sku v s,87 C C n n C.4,76 5,6 (.4,76n ( S S N H. kg H. kg 0,7 N S ( 0,7. kg (. kg (. kg yjádření objeového odílu jednolvých složek aln v rocenech C.00; H v H v C.00;...; (% Molární alování oužívá se v říadech, kdy ořebujee zná jak honosní, ak objeové odíly složek alování. - 4 -
Salovací abulka (objeové alování Salny (.kg - Sloţka kg Rovnce Počení úkon n C H S N C C P C+ =C,4 P C H H P H +0,5 =H, H P X S S P S+ =S,4 P S,4 P kg -> P celke n N N P kg ->,4 N P 8 W W P kg ->,4 W P 8 N ze duchu n.,76.n řebyečný n.(n- celke Shrnuí:. álení C, H, S -> n. řevod do aln z alva o, co nehoří (N, W. řevedení do aln, o, co se neořebuje z okyslčovadla - 5 -
. KNTRLA SPALÁNÍ Salování alva by ělo robíha s nální řebyke duchu, kerý by ješě zajšťoval dokonalé alování. Konrolu nožsví alovacího duchu v racovní rosoru ecí rovádíe z rozboru složení odcházejících aln... ANALYTICKÉ METDY Sanovení řebyku duchu v závslos na C a Dokonalé alování C s s s C...[ ( ],ax, n C C,n n Ln (. kg ;(. 00 00 00 φ co,ax objeový odíl C v eorecké objeu suchých aln ( s,n (% φ co objeový odíl C ve skuečné objeu suchých aln ( s (% n C,ax C s. L,n n ( Teno ah laí ro všechny druhy alva b Nedokonalé alování n C C,ax C CH 4 s. L,n n ( Pro uhá a kaalná alva ající alý odíl volného vodíku laí: s, n Ln n C,ax C ( Sanovení řebyku duchu v závslos na yužívá se ro uhá alva s nízký odíle volného vodíku. a Dokonalé alování (nk aln se sejný odíle dusíku, jaký je ve alovací duchu (79% n L L sku n L sku L sku L řře N, sku N, sku N, řře N, sku N, sku 79,76 79,76 ( b Nedokonalé alování - 6 -
n ( 0,5 0,5 C H CH 4 (.. GRAFICKÉ METDY Tyo eody uožňují ř znalos říslušných složek v suchých alnách sanovených analyzáore, urč dokonalos alování, říadně řebyek alovacího duchu. saldův rojúhelník Tao eoda je vhodná ro říady, kdy se oužívá dlouhodobě alvo sejného checkého složení, říadně jen s alý odchylka. Př ouží alva odlšného checkého složení je nuno vždy sesroj nový rojúhelník. K osouzení dokonalos alování jsou ouţy čyř fakory: k C (%; (%; (%; C q duchový fakor: ( n Př znalos dvou lbovolných fakorů ůžee ak z rojúhelníku urč fakory zbývající. Řešení ro uhá a kaalná alva: - jsou uvažovány suché alny - zanedbává se S a N v alvu a Dokonalé alování značení: s n Ln ;, n ; - je eorecky nální obje kyslíku; duchu a nklých suchých aln (.kg - s - skuečný obje suchých aln (.kg - - obje C ; a N v suchých alnách (.kg - ; C ; N k q - objeový odíl C ; v suchých alnách (% C ; C ; ; - honosní odíl uhlíku; vodíku; kyslíku v alvu (kg.kg - H Pořebné roočy: n,4,,4,87 5,6 0,7 (. C H C H kg ( s 4,76 C,87 n n,76.. n,87 n. (. kg N C C ( k C,87 C C.00.00 (% ( s 4,76,87. C n - 7 -
q n..00.00 (% (4 s 4,76,87. C n Konsrukce rojúhelníku Na svslou osu se nanášejí hodnoy k C (% a na vodorovnou osu hodnoy q (%. Dosadíe-l za (alování s eorecký nožsví duchu do rovnce (, dosanee axální hodnou C (% ve alnách k =, kerá určuje bod -- na svslé ose. Po dosazení do rovnce (4 dosanee q = 0. bodě -- je obje kyslíku ve alnách nulový. Úravou rovnce (4 a dosazení za 0 získáe, q ax n n.00.4,76 (% Základní konsrukce saldova rojúhelníka ro uhá a kaalná alva ýsledek řešení je dán objeový odíle kyslíky ve duchu. Př dosazení alování s nekonečně velký řebyke duchu, na vodorovné ose je určen bod -- 0 je uvažováno k ax,87,87 C C.00,76 n (% Závslos ez k a q je lneární, což se rojeví grafcky říkou dokonalého alování, ojující body -- a --. Posuný dosazování hodno 0,9; 0,8;...; 0, do rovnce ro k nebo q, sanovíe hodnoy k (q, keré rozdělují říku dokonalého alování na 0 dílů, odovídajících říslušný hodnoá. Př alování uhých a kaalných alv laí, že rozdělení je í neravdelnější, čí alvo obsahuje více nezadaného vodíku. - 8 -
b Nedokonalé alování značení: s, ned n ; je eorecky nální obje kyslíku; suchých aln ř nedokonalé alování (.kg - q ; - objeový odíl a C v suchých alnách ř nedokonalé alování (% C Př nedokonalé alování se ředokládá, že se do alovacího rocesu řvádí sejný obje alovacího kyslíku jako ř alování dokonalé ( n, když jeho ořeba n je enší. Uhlík ř oo alování oxduje na C a vodík na H. Přebyečný kyslík řechází do aln. Pořebné roočy: n,,,4 0,9 5,6 0,7 (. C H C H kg (5 s, ned C N,87 C 4,76.,87. n C n. ( n. kg n,76.. n (6 C,87C C.00.00 (% (7 s s, ned, ned. n n q.00.00 (% (8 s s, ned, ned Dosadíe-l do rovnce (8 za, ak obdržíe q ax určující bod --. Nyní áe v rojúhelníku dva body --, -- ro hodnou. Sojení ěcho bodů dosanee hladnu ro, kerá rozděluje rojúhelník na oblas. Naravo je řebyek duchu, nalevo nedosaek duchu, ať alování robíhá dokonale, nedokonale nebo síšeně. edee-l v bodech na říce dokonalého alování rovnoběžky s říkou -- -- --, obdržíe hladny řebyku duchu ro říslušné hodnoy, 0,9; 0,8;...;0, Dosadíe-l za do rovnce (7, dosanee hodnou čvrého fakoru ro bod -- = ax, kerá určuje axální nožsví C v suchých alnách ř nedokonalé alování za ouží kyslíku n. Susíe-l z bodu -- na říku dokonalého alování kolc, dosanee říku, jejíž rovnoěrné rozdělení na oče dílků udaný hodnoou ax určuje hladny ro C. Závslos ez ax a q ax, ax,87 C s, ned(.00 (% - 9 -
q ax n n s, ned.00 (% q ax ax,87 n C n edy q (% ax ax Pro jednolvé body v rojúhelníku laí: k k k k ax 0; q 0; q ; q 0; q q ax ax ; ; 0; 0; 0 ax ; - 0 -
4. CEŇÁNÍ PALI cenění alva uožňuje urč, keré alvo je v odínkách určé ece nejvhodnější. 4.. ÝZNAM LASTNSTÍ PALI PR JEH CENĚNÍ. ýhřevnos alva Neůže alvo ocen, neboť neřhlíží k jeho využí. yuží výhřevnos alva je řblžně lneárně závslé na skuečné eloě odcházejících aln.. Cena alva Cena alva K se udává za 0 6 kj. Necharakerzuje využí alva, akže neůže alvo ocen.. Salná eloa Palvo, keré á vyšší hodnou eloy aln se ro daný roces lée využívá. Rychlý rooče v závslos jen na vlasnosech alva však ůžee rovés jen ro adabackou alnou elou. Adabacká alná eloa ná však neůže alvo dokonale ocen, neboť ř její rooču se neřhlíží k řebyku alovacího duchu, k odínká alování a ke konsrukc ece. Palvo by ohlo bý určý zůsobe charakerzováno rakckou dosaženou eloou. Sanovení je značně obížné. 4.. SUČINITEL YUŢITÍ PALIA Pro ocenění alva á velký význa rozdíl enalí čersvých a odcházejících aln, [ kj. ] n kde je enale čersvých aln [kj. - ] c. - enale odcházejících aln [kj. - ] n výhřevnos alva [kj.kg - ]; [kj. - ] Teno rozdíl enalí aln určuje racovní schonos alva, což je elo ořebované na ohřev a kryí zrá racovního rosoru ece. Nejjednodušší výraz ro součnel využí alva bez ředehřáí alovacích složek: v [] Součnel využí alva charakerzuje u čás ela řvedeného alve, kerá se užečně ořebuje v racovní rosoru ece. - -
Základní rovnce ro výoče součnele vyuţí alva: v. c n..( r ( r [] n v ; n v 0,4 0,6 kde η r je součnel rekuerace yočená hodnoa součnele využí alva řeší současně erodynackou a ekonockou sránku využí alva. Přhlíží nejen k vlasnose alva, ale k odínká, za jakých se alvo aluje. Za ředokladu, že výhřevnos alva n se neění, je zěna součnele využí alva závslá zejéna na, a η r. 4.. DYNAMICKÁ CENA PALIA Dynacká cena alva cena využelného ela v racovní rosoru ece. Charakerzuje, kolk ela ř určé eloě alvo ředá ro ohřev a ke kryí zrá racovního rosoru ece. Dynackou cenu alva K d ůžee urč ro každé alvo z jeho ceny K a ze součnele využí alva η v ahe: K d K v K. c..( r n Za ředokladu, že cena alva K a jeho výhřevnos n se neění, je zěna K d závslá hlavně na eloě odcházejících aln, na nožsví aln a na ředehřáí alovacích složek. 4.4. LBA PTIMÁLNÍH PALIA olba oálního alva ro jednolvé růyslové ece vyžaduje hodnocení z hledska: - vhodnos alva ro ožadovaný výkon a echnolog ohřevu - využelnos alva v ec - ceny alva K K v, v, nebo: K K d, d, kde K ; K cena za GJ alva, Z rovnc vylývá, že ro ekonocky shodnou záěnu alv obdobných echnologckých vlasnosí usí bý ceny ěcho alv v oěru jejch součnelů využí alva. - -
5. NĚJŠÍ PŘESTUP TEPLA nější řesu ela se uskuečňuje ředevší sálání a konvekcí. Sálání je rozhodující druhe řenosu ela v ecích s eloou nad 800 C, kde voří 85 95 % veškerého ela, ředaného ovrchu vsázky. Zbyek, j. 5 5 % ela se řenáší konvekcí. Pracovní rosor ece je uzavřený sysée, vořený obecně čyř ělesy, kerá se účasní výěny ela sálání a konvekcí. Dvě ělesa (vsázka a sěny racovního rosoru jsou šedá, řeí voří alny, čvrý ělese je laen nebo elekrcký oblouk. Celý roces výěny ela osuje sousava negrálních a dferencálních rovnc, jejíž analycké řešení není v obecné říadě ožné. Probleakou vnějšího sdílení ela v ecní rosoru se zabýval nař. Tofejev, a u nás rozvnul Kreer. Př odvozování se vychází z následujících zjednodušujících ředokladů: - zkouaný roces je saconární - zanedbává se vlv laene - eloa aln je ve všech bodech uvažovaného objeu sejná, oéž laí ro ovrchové body ohřívaného aerálu a ecního zdva - oěrná ohlvos aln je ve všech sěrech sejná Pro výsledné nožsví ela, ohlcené ovrche aerálu, laí: r z k ef [W] kde: r elo ohlcené ovrche aerálu [W] z,, elo ředané sálání ze zdva, aln a okolní vsázky na aerál [W] k elo ředané aerálu konvekcí [W] ef efekvní (vlasní sálání ovrchu aerálu [W] Kreer doěl k rovnc: r C r.. T 00 4 T 00 4. S k.(. S.( k z r z [ W ] kde: C r suární součnel sálání sousavy [W. -.K -4 ] χ, β, β konsany [] S ovrchová locha aerálu, kerá je ve syku se alna [ ] α k součnel řenosu ela konvekcí ze aln na aerál [W. -.K - ] - -
k z elo ředané zdvu konvekcí [W] r z elo ohlcené vnřní ovrche zdva [W] ýsledný vnější eelný ok na aerál se určuje z eloy aln. Telou aln nelze zěř řesně, neboť na čdlo doadá zářvá energe z ecního zdva vsázky. Telou aln ůžee sanov oocí zv. rosávacích yroerů, kerých se využívá ouze ro ořeby výzkuu. Teloa ece ec určuje se oocí radačního yroeru, uísěného v rovně ovrchu vsázky a naířeného do ecního rosoru. Ze Sefan-Bolzannova zákona vylývá, že eloa ece je vel blízká eloě zdva. rax ůžee za elou ece ovažova elou ěřenou eročlánke, jehož eelný oj je oněkud vysunu z vyzdívky do ecního rosoru. Pec s ředsavujee jako ekvvalenní černé ěleso a nožsví ela ohlcené ovrche vsázky r C ec T ec 00 4 T 00 4. S [ W ] Rovnce nezahrnuje nožsví ela, ředané na vsázku konvekcí. e výočech se konvekce zohledňuje korekční fakore, kerý dělíe ravou sranu rovnce. Přesnějších výsledků dosáhnee ouží zonální eody, kerá očívá v rozložení objeu aln, laene a zúčasněných elosěnných loch na řadu enších zoerckých čásí (zóny. - 4 -
6. NITŘNÍ PŘESTUP TEPLA 6.. TENKÁ A TLUSTÁ TĚLESA Boovo kréru - oěr vnřního a vnějšího eelného odoru B.b [] α součnel řesuu ela na ovrchu ělesa [W. -.K - ] b loušťka ělesa [] λ součnel eelné vodvos ělesa [W. -.K - ] Lze-l eloní rozdíl běhe ohřevu zanedba (eloa ovrchu se běhe ohřevu rovná eloě cenra /sředu/ c, jedná se o enké ěleso. Nelze-l eloní rozdíl běhe ohřevu zanedba, jedná se o lusé ěleso. Př výočech: B < 0,5 -> enké ěleso B > 0,5 -> lusé ěleso Mez ěo hodnoa je řechodová oblas, kdy lze ěleso uvažova buď jako enké /řblžné výočy/ nebo jako lusé /řesné výočy/. Toéž ěleso se ůže v závslos na nenzě vnějšího řesuu ela chova jednou jako enké, jndy jako lusé. K rozdělení ěles na enká a lusá se aké oužívá kréra Sarkova (oěr vnřního a vnějšího eelného odoru ř sdílení ela sálání Sk C 0 b. T ec 8 ec [] Plaí, že ěleso je enké ř Sk < 0,5 6.. HŘE TENKÝCH TĚLES Konsanní eloa ece Př odvozování se vychází z dferencální rovnce, vyjadřující rovnováhu ez eelný oke ělesa a říruske jeho enale.(. S. d. c.. d [ J] kde: ec obje ělesa [ ] d řírusek eloy ělesa za nerval času dτ [K] - 5 -
Za ředokladu, že velkos α, c, ρ je konsanní, dá se ředchozí rovnce řeš searací roěnných a následnou negrací. Pro dobu ohřevu enkého ělesa τ k z očáeční eloy 0 na konečnou elou k oo laí, k v. c.ln.. ec 0 S ec k [ s] S b k [ ] kde: k součnel varu, u desky k =, u válce k =, u koule k = Rozěr b - výočová loušťka ělesa. U válce a koule je o oloěr, u desky ohřívané syercky olovna loušťky a u desky ohřívané ouze jednosranně se za b dosazuje celá loušťka. S ouží ředcházející rovnce vyjádříe dobu ohřevu k b. c.ln k.. ec 0 ec k [ s] Př znáé době ohřevu se konečná eloa enkého ělesa určí z rovnce, k ec ( ec k. k. 0.ex [ C] b.. c Hodnoy velčn α, c, ρ nejsou ve skuečnos konsanní Průěrná eloa aerálu k k 0. d [ C] S využí ředcházející rovnce obdržíe o negrac a úravě ah ec k ln ec ec 0 0 k [ C] Přesnějších výsledků výočů dosáhnee rozdělení doby ohřevu na několk časových nervalů, ro keré vždy určíe a odovídající růěrné hodnoy c,ρ. Pokud není velkos součnele řesuu ela řío zadána, očíá se z konvekčního orce: ec q [ W.. K ] Působí-l na ovrch enkého ělesa běhe ohřevu konsanní eelný ok q, ro kerý laí.( q ec - 6 -
vyočíá se doba ohřevu ze ahu k b.. c.( k. q k 0 [ s] Teloa ece je lneární funkcí času Př éo ovrchové odínce je eloa ece osána rovncí ec 0 ec Z. [ C] kde: 0 ec eloa ece v čase τ = 0 [ C] Z řírusek eloy za časovou jednoku [K.s - ] d jsé doby ohřevu se rozdíl ez eloou ece a elou ělesa rakcky neění, řčež jeho velkos se rovná ec b.. c Z. k. [ K] Průěrná eloa aerálu běhe celého ohřevu 0 ec Z. k k 0 A. k [ C] 6.. HŘE TLUSTÝCH TĚLES ýoče ohřevu lusých ěles je nohe složější než u ěles enkých, neboť jejch eloa nezávsí jeno na čase, ale je aké funkcí souřadnc. Teorecký základe všech eod výoču ohřevu lusých ěles je řešení Fourerovy arcální dferencální rovnce vedení ela. K jednoznačnéu řešení Fourerovy rovnce je řeba zná odínky jednoznačnos. Analycky řešíe Fourerovu rovnc obvykle ouze ro jednorozěrné říady v ělesech základních geoerckých varů (deska, válec, koule ř jednoduchých očáečních a ovrchových odínkách. Lze řeš ouží eod suerozce. Příady vedení ela, vyykající se analyckéu zvládnuí se řeší eoda nuercký.. Konsanní eloa ovrchu nekonečně velké desce o loušťce b, robíhá vyrovnávání elo o růřezu ř konsanní eloě ovrchu. Počáeční rozdělení elo o růřezu je osáno rovncí araboly. - 7 -
Počáeční odínka: 0 0 c Povrchová odínka: kons. 0. kde: 0 eloa v čase τ = 0 [ C] 0 c eloa cenra /sředu/ desky v čase τ = 0 [ C] η bezrozěrná souřadnce [] rax se s ouo ovrchovou odínkou ůžee seka ve vyrovnávací zóně ohřívacích ecí. Teloa ece: ec 00. 4 q C ec T 00 4 7 [ C]. Teloa ovrchu je lneární funkcí času Zkouáe nekonečnou desku o loušťce b, kerá á na očáku o růřezu konsanní elou 0 a eloa ovrchu běhe ohřevu se ění lneárně s čase Počáeční odínka: 0 kons Povrchová odínka: 0 Z. kde: Z řírusek eloy ovrchu za časovou jednoku [K.s - ] Př ohřevu lusých ěles je vždy důležá znalos rozdílu elo o růřezu, j. eloního ádu ez ovrche a cenre ělesa. - 8 -
Maxální eloní rozdíl ez ovrche a sřede ělesa je řío úěrný rychlos ohřevu, kvadráu loušťky a neřío úěrný součnel eloní vodvos. Časěj než s konsanní eloou o růřezu na očáku ohřevu se sekáváe s nerovnoěrný rozdělení eloy. Fyzkální odsaa rocesů nesaconárního vedení ela je aková, že v říadě konsanní ovrchové odínky (nař. eloa ovrchu, rychlos ohřevu, eelný ok, se v určé okažku od očáku ohřevu rojeví v rozdělení elo o růřezu ělesa jsá ravdelnos. Toéž laí ro zěnu eloy lbovolného ělesa v závslos na čase. Přo eloní ole už nezávsí na očáeční odínce a hovoříe o zv. regulární fáz ohřevu. Počáeční fáze ohřevu se nazývá neregulární. Teloa ece v krerální varu ro desku a ro válec ec. ec.. B. B G d. G v Př řevládající sálavé řenosu ela se eloa ece vyočíá z rovnce, q T 00. 4 ec 7 [ C], C 00 ec 4 do keré se dosadí hodnoa eelného oku nař. z rovnce, q Z. b.. c.[ d G ( Fo] [ W. ] Závěry: a Teloa ece se s rosoucí eloou ovrchu zvyšuje b Teloa ece eelný ok rose se zvyšující se rychlosí ohřevu Z, součnele eelné vodvos λ a rozdíle elo c Teloa ece a eelný ok je ř sejné rychlos ohřevu vyšší u ěles s věší loušťkou d Př ohřevu desky a válce je, za jnak sejných odínek, u válce eloa ece eelný ok enší. Konsanní eelný ok na ovrchu Tao ovrchová odínka á rakcký význa ro výoče ohřevu v různých yech ecí. Zůsob řešení nekonečná deska o loušťce.b, ohřívaná syercky eelný oke q, s očáeční eloou 0-9 -
Počáeční odínka: 0 kons Povrchová odínka: q kons Telou ece vyočíáe z rovnce q [ W.. K ] do keré dosadíe elou ovrchu, sanovenou z rovnce, ec.. q. b 0 d ( F ( Fo, Teloa ece v krerální varu ro desku a ro válec ec. ec. 0 0 B.(. Fo. B B.(8. Fo 4. B 4 G G d v ( Fo ( Fo 4. Konsanní eloa ece Teno říad je nejsložější, neboť eloa ělesa je závslá na velkos Boova kréra. Měje nekonečnou desku o loušťce.b s očáeční eloou 0, ohřívanou syercky v ec s konsanní eloou ec Počáeční odínka: 0 kons Povrchová odínka: q.( ec - 0 -
- - Rozdíl ez eloou ovrchu a cenra desky určíe ze orce ] [..ex(.(cos.cos sn.sn. ( 0 K Fo n n n n n n n ec c 6.4. ŘEŠENÍ FURIERY RNICE EDENÍ TEPLA Fourerova rovnce vedení ela (druhý Fourerův zákon vedení ela. (..... W q z z y y x x c v Fyzkální vlasnos ělesa jsou konsanní:. (.. K s c q z y x c v ( znáčíe-l. (. s a c a. ( K z y x získáe ze ahu ( nejčasěj uţívaný var Fourerovy rovnce vedení ela. (.. K s c q a v ( kde a je součnel eloní vodvos (.s - - Lalaceův oeráor ( Rovnce ( se zjednoduší, když v ělese nejsou vnřní objeové zdroje. (. K s a říadě, že jde o saconární eloní ole:. ( 0 K q v rovnce Possonova říadně. ( 0 K rovnce Lalaceova
Podínky jednoznačnos. geoercké odínky udávající var a rozěry ělesa, řešené ěleso á bý nahrazeno nejjednodušší geoercký úvare (deskou, hranole, válce, koulí. fyzkální odínky jsou dány součnele eelné vodvos, ěrnou eelnou kaacou, husoou. očáeční odínka - charakerzuje rozložení eloy v ělese na očáku rocesu, j. v čase τ 0 4. ovrchové (hranční odínky - odrážejí ájené eelné ůsobení ez okolní rosředí a ovrche ělesa. krajové odínky sjednocení očáeční odínky a odínek ovrchových. - -
7. ÝMĚNÍKY TEPLA ýěník ela zařízení, v něž se elo aln ředává alovacíu duchu, říadně lynu. Dělí se na:. rekueráory elo se ředává z roudu aln na ohřívané édu složený řesue ela řes dělící sěnu. regeneráory využívají akuulace ela v žárodorné aerálu Mez regeneráory aří ohřívače vysokoecního věru: - racují sřídavě, řerušovaně, j. jeden ředává elo duchu, další je ředehříván - vyáěny jsou vysokoecní lyne s řídavke zeního lynu nebo oného oleje - ředehřáý duch (700 000 C je oocí dychadel doravován vyzděný orubí do výfučen P - ke každé vysoké ec aří 5 ohřívačů - využí věru ve P: dodávka kyslíku ro alování koksu udržování konssence vsázky (víření zabraňuje nku ečenn na dně ece Předehřeve alovacích sloţek ůžee dosáhnou úory alva, zvýšení alné eloy a zvýšení výkonu ece. Úora alva U ch ch ch.00 n L L sku sku.. v..00 [%] kde: ch checké elo alva [W] ch checké elo alva řvedené za časovou jednoku do ece bez rekuerace [W] n výhřevnos alva [J.kg - ; J. - ] enale ředehřáého alva [J.kg - ; J. - ] enale ředehřáého alovacího duchu [J. - ] L sku skuečné nožsví alovacího duchu na jednoku alva [.kg - ;. - ] v nožsví vlhkých aln z jednoky alva [.kg - ;. - ] Z rovnce vylývá, že úora alva souá s rosoucí eloou ředehřáí eloou odadních aln a klesající výhřevnos alva. - -
Rovnce se někdy uravuje na var, U r r.00 [%] kde: + enale čersvých aln řcházejících do ecního rosoru [J. - ] r enale ředehřáého alva a duchu ažena na aln [J. - ] Zvýšení alné eloy Teorecká alná eloa n v. C L sku. [ C] kde: C sřední ěrné elo aln v nervalu elo 0 až [J. -.K - ] S využí rekuerace ela lze alova alva, kerá jsou ke své adabacké alné eloě v někerých říadech neouželná (nahrad vysocevýhřevná alva éně hodnoný. U závodů s uzavřený huní cykle, kde bývá řebyek vysokoecního lynu a nedosaek lynů koksárenského, řívá ředehřev k vyrovnání neříznvé alvové blance. Zvýšení výkonu ece Př zvýšení eloy v ecní rosoru se doba avení č ohřevu vsázky zkracuje. Nař. ř ohřevu eelně echncky enkých ěles v koorové ec na elou 50 C, dosanee zvýšení eloy ece z 00 na 500 C zkrácení doby ohřevu, krá. Rekueráory lze rozděl z různých hledsek: a odle aerálu sěny, rozdělující ohřívací a ohřívané édu na kovové a keracké b odle řevládajícího zůsobu sdílení ela ze aln na dělící sěnu na sálavé /radační/, konvekční a radačně-konvekční c odle syséu roudění elosěnných édí na souroudé, roroudé, se zkřížený roude, s nohonásobně zkřížený roude ýoče rekueráoru se dělí na čás eelnou a hydraulckou. Řešení se rovádí ro jednorozěrné roudění lynů. Budee ředokláda, že ohřívaný éde je duch. Teelný výoče rekueráoru očívá v řešení rovnce S k.. da [ W] 0 kde: - 4 -
nožsví ela ředané v rekueráoru ze aln na duch za časovou jednoku [W] S celková locha rekueráoru k součnel rosuu ela [W. -.K - ] rozdíl ez eloou aln a duchu, = - [K] da dferencál lochy [ ] Inegrac rovnce nelze rovés řío. Pro sanovení eloního rozdílu je řeba zná růběh elo aln a duchu o délce výěníku. Př řešení vyjdee z rovnce energecké rovnováhy. d. da k.( [ W. ] kde: honosní ok [kg.s - ] enale [J.kg - ] Z ředchozího ahu lze urč elou aln nebo duchu k k d. da d. da [ C] [ C] Charaker eloních růběhů aln a duchu o délce rekueráoru: 0, 0, ( ( 0, 0, 0, 0, K K K K K K.(.( e e M A M A [ C] [ C] Sysé rovnc ukazuje, že K a K jednoznačně charakerzují u konkréního rekueráoru růběh aln duchu. Nař. u soroudu, K < K, eloa aln bude klesa rychlej než orose eloa duchu. K > K bude naoak K = K snížení eloy aln se bude řesně rovna zvýšení eloy duchu Teloa aln duchu je lneární funkcí lochy výěníku. TEPLTA STĚNY REKUPERÁTRU K eelnéu výoču rekueráoru aří sanovení eloy elosěnné lochy. Její axální hodnoa nesí řekroč elou ředesanou ro oužý druh aerálu. Nebezečí řehřáí (álení rekueráoru hrozí ředevší výěníků kovový. Inenza eelného oku řes dělící sěnu se dá vyjádř rovnce q k.(.( s.( s [ W. ] - 5 -
kde: s eloa ovrchu sěny na sraně aln [ C] s eloa ovrchu sěny na sraně duchu [ C] yřešení ředchozího syséu obdržíe s s k.( k.( [ [ C] C] U kovových aerálů je ožno eelný odor sěny zanedba, s = s.( s.( s [ W. ] Jednoduchou úravou rovnce získáe závslos ro elou sěny v krerální forě s [] Z rovnce vylývá, že eloa sěny je vždy enší než eloa aln a věší než eloa duchu v dané ísě. U rekueráorů je vždy snaha o dosažení co nejnžší eloy sěny (oaření ke zvýšení α Účnnos regeneráorů je věší než u rekueráorů. - 6 -
8. PECE PRŮMYSLU Pece jsou echnologcký zařízení a jejch hlavní úkole je vyvoření oálních odínek ro růběh určého echnologckého rocesu. 8.. DĚLENÍ PECÍ Dělíe je odle čyř nejdůleţějších charakersckých znaků, kerý jsou:. Technologcké určení avící určené k avení aerálu (vysoké ece, Seens-Marnské ece, kulovny, sklářské avící vany ohřívací určené k ohřevu aerálu řed jeho válcování, lsování, kování (válcovenské, kovárenské ro eelné zracování určené k eelnéu zracování (kalení, žíhání, ooušění vyalovací slouží k výalu výrobků (ece ro výal žárodorného kerackého aerálu, vána sušící určené k odsranění vlhkos z aerálu (sušení fore a jader ve slévárnách, surovn v keracké růyslu deslační nká roduk ze vsázky deslací (koksárenské baere, řada ecí v checké růyslu. Zdroj ela laenné (alvové - eelná energe se získává alování evného, kaalného č lynného alva elekrcké elo nká z elekrcké energe (ece obloukové, ndukční, elekronové, odorové, lazové bez vnějšího zdroje využívají vnřní checké energe zracovávaného kovu a jeho říěs (konveror. Tvar racovního rosoru šachové v celé objeu vylněné vsázkou neravdelného varu, racují na rncu roroudu vanové čás racovního rosoru je vylněna ekuou vsázkou růběžné vsázka se ohybuje od sazecího okna k vyahovacíu karuselové vsázka se v ec ohybuje olu s nísějí, kerá á var ezkruží - 7 -
rourové ají var válce, jsou odkloněny o alý úhel od horzonální rovny a oáčí se za sálého ísení vsázky unelové vsázka se ohybuje olu s nísějí, ale v říé sěru; nísěj voří řadu vozíků koorové vsázka leží na nísěj běhe celého echnologckého rocesu, eloa racovního rosoru ecí je ve všech bodech sejná; áe je s evnou výjezdnou nísějí okloové (uflové vsázka je řed ecní aosférou chráněna okloe (uflí 4. Zůsob vyuţí ela odadních aln rekueravní oužívají k ředehřevu alovacího duchu říadně éž lynu rekueráor regeneravní uo funkc lní regeneráor bez výěníku Pece se dají aké děl odle: - zůsobu doravy vsázky na krokové, válečkové, neuacké - výše eloy v racovní rosoru na nízkoeloní a vysokoeloní - závslos říkonu na čase na saconárně a nesaconárně racující 8.. TEPELNĚ TECHNICKÉ CHARAKTERISTIKY PRÁCE PECÍ. Teloní reţ Pod ío oje rozuíe obvykle elou ece jako funkc času. Telou ece odvozujee od rakcké alné eloy. [ C] yr Teloa ece je dána ředevší její echnologcký určení. Pece, jejchž eloa se s čase neění, nazýváe saconárně racující (vysoká ec, srkací ec. Neníl eloa ece v čase konsanní, jedná se o ec s nesaconární eloní reţe (SM ec, hlubnná ec. Teloa ece ůže bý nejen funkcí času, ale délky č výšky ece.. Teelný reţ Teelný říkon nožsví ela řvedené za jednoku času do ece Maxální říkon nejvěší ožné nožsví ela Teelný reţ funkční závslos eelného říkonu na čase - 8 -
elkos eelného říkonu se udává ve aech [W]. e sarší lerauře je říkon ecí udáván oocí ořeby ěrného alva B ú P [ kgs. ], [. 6 9,.0 ] kde: B ořeba ěrného alva [kg.s - ], [.s - ] P říkon ece [W] Měrné eelné zaíţení racovního rosoru ece určuje, jaký eelný říkon řadá na jednoku objeu ecního rosoru: P [ W. ] kde: ěrné eelné zaížení [W. - ] obje racovního rosoru ece [ ]. ýkonnos ýkonnos ece udává, jaké nožsví aerálu vyavíe, ohřejee, vysušíe, vyálíe, vydeslujee, obecně vyrobíe v dané agregáu za jednoku času. ýkonnos se udává v [kg.s - ], [.h - ]. Ke srovnání rodukvy sejných druhů ecí o různých velkosech oužíváe ěrné výkonnos. g G S N [ kg.. h ] kde: G výkonnos ece [kg.h - ] S N locha nísěje [ ] 4. Účnnos Účnnos ece oěr užečně ořebovaného ela k říkonu ece u P.00 [%] kde: u užečné elo, ořebné k uskuečnění echnologckého rocesu, ořebované v ec za jednoku času [W]. Měrná ořeba energe charakerzuje ořebu ela v ec, udává nožsví energe, ořebované na jednoku výroby: - 9 -
e P G [ J. kg ] kde: e ěrná ořeba energe [J.kg - ] 8.. TAÍCÍ PECE Tavcí ece uţíváe buď k avení aerálu a rud, říadně koncenráů nebo k řeavování vsázky a úravě jejího checkého sloţení ro další výrobu.. YSKÉ PECE ysoká ec je nejvěší avcí agregá, ve keré se z oxdů železa redukční ochody získává surové železo. Do vysoké ece se sází kovonosná vsázka (železná ruda, agloerá, eley, sruskovorné řísady a koks. Jako náhrada koksu se užívá dolňkových alv. Ke alování alva je do ece foukán duch ředehřáý v Coerech. zduch, kerý se nazývá vysokoecní vír, bývá někdy obohacován kyslíke. Hlavní roduke výroby je surové železo. edlejší roduky jsou vysokoecní sruska a vysokoecní lyn. Pracovní rosor ece voří vysoká šacha kruhového růřezu, vyzděná žárodorný aerále. Pec sojí na beonové základě, jehož odní úroveň je kole 5 od zeí. Nadzení čás základů je rovedena ze žárobeonu. Horní válcová čás se nazývá sazebnou, na kerou navazuje sěre dolů se rozšřující šacha. Nejšrší válcová čás ece je rozor, kuželová zužující se čás sedlo. Sodní válcová čás nísěj, zdola je uzavřena dne. Sázecí zařízení ece usí zajs řesné zasyání vsázky na určá ísa růřezu ece a dokonalou lynoěsnos celého racovního rosoru. Klascké zavážecí zařízení voří dvojzvonový uzávěr s rozdělovače. Zvyšují se nároky na sázecí zařízení. U sazeben věšího růěru je nuno zvonovou sazebnu doln savelný odrazový ancíře. Nerovnoěrná eloní rozažnos velkého zvonu a ísy je říčnou nedokonalého dosedání ěsnících loch. Do ezzvonového rosoru vnkají horké lyny, obsahující abrazvní rach, žvonos uzávěru se zkracuje. Neříznvě se rojevuje ouží ele ve vsázce, neboť nkající rach je vel jený a unká z ece ř uzavření velké zvonu. Uvedené nedosaky odsraňuje zv. bezzvonová sazebna. ysokoecní vír z Coerů se řvádí do vyzděného okruţního horkověrného orubí a odud ěděný fora do horní čás nísěje vysoké ece. ýfučna se do vysoké ece řvádí náhradní alva, kerá ohou bý lynná, kaalná nebo rášková. Dodaečný řívod uhlovodíků do vysoké ece snžuje elou v ásu řed výfučna, což se koenzuje zvýšení eloy věru (obohacení věru kyslíke. Použí kobnovaného věru znaená úoru koksu a zvýšení výrobnos ece, rose aké využelnos vysokoecního lynu. Surové železo a odní sruska se vyouší odchový ovore uísěný 0,5 až nad úrovní dna nísěje. rsva avenny od odchový ovore chrání vyzdívku dna řed dynacký účnke roudícího železa. elké ece ohou až 4 odchové ovory. U oderní vysoké ece se sruska řío zracovává na šěrk nebo granulá. - 40 -
ysoké ece se saví s enkosěnnou nebo lusosěnnou vyzdívkou. Pro horní a sřední čás šachy se užívá šaoových aerálů, ro odní čás šachy vysocehlné šaoy aerály ulové. Př vyzdívání šache se řechází na lé elekroavené kaeny. Př zhoovování nových vyzdívek se oužívá orkreace. Nísěj a dno vysoké ece jsou vyzděny uhlíkový bloky (u nás v nulos uhlíkové výdusky. Před účnky ůsobení vysokých elo je zaořebí vyzdívku a lášť vysoké ece, o horní čás šachy, chrán vhodný vodní nebo odarný chlazení. Chladnce (deskového yu se usťují ez ocelový lášě a vyzdívkou ece. Chlazeny jsou duchové a sruskové fory a odchový ovor ro surové železo. Mez dno a beonový základ se kladou lnové desky se zalý ocelový rubka, kerý roudí chladící duch -> zajšění sably celé konsrukce vysoké ece. Práce vysoké ece: Uţečný obje vysoké ece uţ vnřní obje od úrovně odchového ovoru až o horní úroveň zaváženého aerálu. Užečný obje věšny našch ecí je 00 až 800. Koefcen vyuţí uţečného objeu K v udává velkos užečného objeu ece, kerá je ořebná k vyavení surového železa za 4 hodn K v G už sž [.4 h. ] kde: G sž výkon ece [.4 h - ] U vysokých ecí se K v snžuje, u oderních ecí se ohybuje od 0,55 do 0,5.4 h -. -. Převrácená hodnoa koefcenu K v se nazývá ěrná výrobnos. ýkon ece G sţ nožsví surového železa vyrobeného za 4 hodn. Měrná ořeba koksu G K ovlvňuje efekvnos rovozu vysoké ece. Dobře racující ece ají G K ez 450 až 80 kg. -. Inenza avby I K udává, jaké nožsví koksu se rosadí užečného objeu ece za 4 hodn, I K G K K [ kg..4 h ] U nás se hodnoa I K ohybuje kole 0,8 až 0,90.. KUPLNY Kulovna je šachová ec ro výrobu lny ze surového železa. Jako alvo se řdává koks, váenec a kazvec. Tvar racovního rosoru je válcový. - eelná účnnos: 45 %, okud řočee checké elo kulovních lynů, je o kole 70 % - racují buď erodcky nebo neřeržě - u kuloven racujících neřeržě se vyzdívka chladí vodou - 4 -
- kulovna je buď s vnější chlazení nebo vnřní chladnce Podle charakeru srusky se ece vyzdívají: - kysele -> vyzdívka z olovrdého šaou (dusací hoy - zásadě -> agnez yzdívka vodou chlazených kuloven se rovádí z neurálních aerálů na báz Al, Zr, SC Nejrozšířenější řídavný alve je zení lyn.. KNERTRY Konverory jsou agregáy, vyrábějící ocel z rozaveného surového železa a dalších řísad. K ohřevu a avení vsázky se využívá ela nklého oxdací rvků v surové železe (C, Mn, S, P. Přblžně 50 % ela se do rocesu vnáší enalí ekuého surového železa, dalších 50 % řadá na exoercké reakce. Dělení konverorů: a duchové -> dnes se neoužívají b kyslíkové eelná účnnos: 75 %. Konverory LD (s horní dýchání kyslíku yzdívka: - žárodorný aerál, rovádí se z varovek nebo dusání - základe oužívaných aerálů je agnez nebo dolo a vazbou kerackou nebo na báz dehu - běžná žvonos: 500 800 aveb - orkreování nanášení žárodorného aerálu s ojve od lake na oravované íso vyzdívky celový odad se v konveroru ředehřívá ecální hořáke na zení lyn nebo oný olej. Nejvíce rozšířená evná alva jsou SC, CaC, slkokalcu, uhlí, anrac, koks.. Konverory BM /xygen Boden Maxhüe/ (dýchání kyslíku dne Zavedl se ř oížích zracování fosfornaých surových želez v LD konveroru yzdívka: - doloové nebo agnezové aerály na báz dehu nebo álený - aerál na báz Mg-C se oužívá hlavně v blízkos rysek - 4 -
Hlavní řednos ochodu BM ve srovnání s rocese LD: - nžší obsah Fe ve srusce a nžší úle -> zvýšení výěžku ze vsázky až o %, nžší obsah Fe ve srusce říznvě ovlvňuje žvonos vyzdívky ánví - nžší obsah dusíku a kyslíku v ocel, enší ořeba legujících a desoxdačních řísad (Mn, Al - leší odsíření ocel ř sejné zásados srusky -> enší ořeba vána - snadná výroba ocel se zvlášť nízký obsahe C -> výhodné ř výrobě elekroechnckých a nerezavějících ocelí - ožnos ouží neuraveného ocelového odadu s věší honosí jednolvých kusů - nžší nvesční náklady (o 0 % ř výsavbě nové ocelárny Nevýhody rocesu BM ro rocesu LD: - nžší rvanlvos vyzdívky (dna - vyšší obsah vodíku v ocel - nžší odíl ocelového odadu ve vsázce o až 5 % 4. SIEMENS MARTINSKÉ PECE Používá se ro výrobu ocel už více než 00 le. Podle skladby vsázky ůže SM ec racova rudný /SM-R/ nebo odadový /SM-/ ochode. Př rudné ochodu voří 50 až 80 % kovové vsázky ekué surové železo, zbyek je ocelový odad. U odadového rocesu řevažuje ve vsázce odad, odíl surového železa je 5 až 5 %. Surové železo se u éo echnologe sází v evné savu. Marnské ece se vyáějí lyne, oný oleje nebo kobnovaný alve (lyne a alve současně Kaţdá SM ec á yo hlavní čás: - racovní rosor - hlavy - svslé kanály - sruskové koory - regeneráory - reverzační zařízení Pracovní rosor sesává z nísěje, řední sěny se sázecí dveř, zadní sěny s odchový ovore a klenby. Marnské ece se saví jako evné nebo skloné. Ke konců racovního rosoru řléhají hlavy ece, sloužící sřídavě k vyáění racovního rosoru nebo k odahu aln. Jední z konsrukčních yů arnské ece je rovedení označované jako Maerz-Boelens /MB/ (sěny ece ají oačný sklon. MB ec á věší rvanlvos zdva klenby sěn, enší zráy ela do okolí, enší ořebu žárodorného aerálu, kraší dobu avení a vyšší výrobnos. - 4 -
šechny naše SM ece racují zásadý ochode, jejch vyzdívka je celobazcká. Pro vyzdívání racovního rosoru nad lázní, hlav a svslých kanálů se oužívají savva agnezchroová (álená nebo checky vázaná. Nísěj a čás sěn, řcházející do syku s ekuý kove nebo sruskou, jsou vyzděny aerále agnezchroový. Nísěj je zolována vrsvou šaoových chel a azbese. Sěny a klenba se nezolují, neboť by se zvýšla eloa vnřního ovrchu zdva a roslo jeho oořebení. SM ece se nenzfkují kyslíke, řváděný do hlav nebo řío do lázně kyslíkový ryska. Př obohacení alovacího duchu kyslíke se zvyšuje eorecká alná eloa a zároveň klesá nožsví aln. Kyslík do hlav se řdává ouze v období sázení a rohřevu vsázky. Přívode kyslíku do lázně se zvyšuje nožsví rachu v odcházejících alnách. Prach je sublačního charakeru a obsahuje hlavně oxdy železa (hnědé zbarvení. U nás se u SM ecí oužívá okrého čšění na rncu enurho rubce. Množsví rachu ve vyčšěných alnách usí bý enší než 0, g. -. U nenzfkovaných ecí je kladen důraz na dokonalé ochlazování nejvíce naáhaných čásí ocelové konsrukce. Užívá se odařovacího chlazení, někdy vysokolakého. SM roces á výhodu v o, že ůže zracova až 00% ocelového odadu v kovonosné vsázce. Nevýhody arnského ochodu: - vyšší ořeba kovové vsázky o až 5 % - nízká eelná účnnos ece ax. 0 % - nízká výrobnos - délka avby je roěnná, ec není vhodná ro ocelárnu vybavenou konnuální odlévání ocel - vyšší nvesční a zracovací náklady 5. TANDEMÉ PECE SM ecích se ř dýchání kyslíku do lázně uvolňuje velké nožsví C. Pokud se odaří veškerý C ál nad lázní, vyvne se elo, keré nelze v racovní rosoru dosaečně využí. Pro zvýšení eelné účnnos avícího rocesu a ro čásečné zachycení rachu byla zkonsruována dvounísějová /andeová/ ocelářská ec. - neají na rozdíl od SM ecí regeneráor - vyzdívka je obdobná jako u MB ecí - k odrášení se oužívá okrého čšění e srovnání s SM ece ají andeové ece: - věší výrobnos - nžší rovozní a nvesční náklady - nžší ředváhu a ke svéu rovozu neořebují alvo - 44 -
6. BLUKÉ PECE U obloukových ecí se elekrcká energe ění na eelnou v elekrcké oblouku, od něhož se elo ředává vsázce sálání. Pro výrobu ocel se užívají řífázové říelekrodové ece se závslý oblouke. ýhoda ve srovnání s kyslíkový konverory: - nejsou závslé na výrobě surového železa - výroba ocel je charakerscká oěrně nízkou surovnovou náročnosí a ěrnou ořebou energe Nevýhody ve srovnání s kyslíkový konverory: - nžší výrobnos a rodukva ráce - ro svůj rovoz ořebují drahé elekrody 7. INDUKČNÍ PECE Prnc ráce ndukčních ecí očívá v řeěně elekroagnecké energe v energ eelnou. Dělení: - ece s železný jádre (kanálkové - ece bez železného jádra (kelíkové Přednos ndukčních kelíkových ecí ve srovnání s ece obloukový: - avení v lbovolné aosféře (ve vakuu uožňuje výrobu šroké škály ocelí s nízký obsahe lynů - nální zráy legur Cr, v - checká hoogena a rovnoěrná eloa avenny - avení robíhá bez elekrod - ožnos auoazace rocesu ř současné řesné regulac eloy kovu - dobré racovní odínky bezhlučný rovoz, nální ese lynů Nedosaky ndukčních kelíkových ecí ve srovnání s ece obloukový: - sruska se ohřívá od kovu -> á o 00 00 K nžší elou než avenna - nízká žvonos vyzdívky - vyšší náklady na elekrcké vybavení agregáu - 45 -