Všimněme si znovu tepelné bilance plynové komorové pece, kde při ztrátách tepla vzniká tzv. komínová ztráta, tj. ztráta tepla obsaženého v horkých odpadních spalinách. Čím vyšší je pracovní teplota v peci, tím větší je tato ztráta, takže využití tepelného obsahu odpadních spalin je mimořádně důležité. Odpadního tepla lze využít:
- a) K předehřívání studené vsázky přímo v peci, např. ve dvoukomorové peci s možností reverzace topení, nebo nejčastěji v průběžných pecích, kde vsázka postupuje proti proudu spalin.
- b) K předehřátí spalovacího vzduchu, popř. i plynu v tepelných výměnících – rekuperátorech a regenerátorech.
- c) K výrobě nízkotlaké páry v tzv. spalinových kotlích, popř. k přípravě teplé vody pro umývárny zaměstnanců.
Z těchto možností budeme věnovat pozornost především využití tepelného obsahu odpadních spalin k ohřevu vzduchu a popř. plynu, protože tímto způsobem můžeme podstatně zvýšit tepelnou účinnost palivových pecí. Kromě toho dosahujeme u pecí, které pracují s nízkovýhřevnými plyny, zvýšení spalovací teploty, což umožňuje použití levného paliva i pro ohřev na vysoké teploty, a to až na teploty tváření oceli. Hodnoty zvýšení spalovací teploty nízkovýhřevných a středně výhřevných plynů v závislosti na teplotě předehřátí vzduchu.
Rekuperátory
U strojírenských pecí se předehřívá vzduch převážně v rekuperátorech. Použití rekuperátorů u těchto pecí je hospodárné ještě při vstupní teplotě spalin 400 °C. U nižších teplot odpadních spalin se rekuperátor nevyplatí. Směrné hodnoty úspory plynného paliva, kterých je možno dosáhnout předehříváním vzduchu, jsou uvedeny pro některé topné plyny.
Rekuperátor je zařízení, které svou výhřevnou plochou nepřetržitě předává teplo ze spalin do vzduchu nebo topného plynu. Teplo ze spalin přestupuje na stěnu rekuperátoru při nižších teplotách konvekcí (prouděním), při vyšších teplotách sáláním.
Rozdělení rekuperátorů. Podle použitého materiálu rozeznáváme rekuperátory:
- 1. kovové,
- 2. keramické.
Podle způsobu přestupu tepla se rozdělují rekuperátory na:
- 1. konvekční,
- 2. sálavé (radiační),
- 3. kombinované.
Dále se dělí rekuperátory podle provedení.
Keramických rekuperátorů, které jsou značně netěsné, používá se téměř výhradně u pecí hutnických.
Proto se omezíme na typy kovových rekuperátorů, které jsou běžné u pecí v našich strojírenských závodech a které jsou konstrukčně zpracovány u výrobce palivových pecí ZVIL Plzeň, n. p., závod Klatovy. Jsou to trubkové a jehlové rekuperátory, jejichž společným znakem je sdílení tepla prouděním.
Vzduch je možno ohřívat jak v rekuperátoru jehlovém, tak i trubkovém, topný plyn vždy jen v trubkovém. Jehlový rekuperátor nebývá vždy úplně těsný a při předehřívání topného plynu by docházelo k ztrátám a zvýšení nebezpečí výbuchu.
Pro volbu rekuperátoru platí zásada, že jehlový rekuperátor má výhodnějšího součinitele prostupu tepla a snáší teploty asi do 900 °C, trubkový rekuperátor má nižšího součinitele prostupu tepla, ale je vždy těsný a snáší teploty až do 1 000 °C. Maximální teplota závisí na kvalitě použitého materiálu.
Výhodou kovových rekuperátorů jsou malé rozměry, rychlá reakce na změny teploty spalin, těsnost a možnost pracovat s většími tlaky a rychlostmi, a tím dosáhnout vyšších hodnot přestupů tepla.
Nevýhodou kovových rekuperátorů je velká citlivost k přehřátí. Proto je účelné zabezpečit rekuperátory proti spálení signalizací dosažení maximální teploty předehřátí vzduchu nebo automatickou regulací teploty předehřívaného vzduchu.
Zdeněk Veitz
Zdroj:
- ŠMÁLEK, Josef, Zdeněk ŠTĚTKA a Ivan ŠTELOVSKÝ, 1965. Průmyslové pece ve strojírenství. Praha: Státní nakladatelství technické literatury.