Cтраница 4
Взвешенные в потоке газов частицы сажистого углерода увеличивают степень черноты факела и его излучательную способность. Поэтому при отоплении высокотемпературных печей газообразным топливом, содержащим мало высокомолекулярных углеводородов и сгорающим прозрачным пламенем ( например, природным газом), иногда прибегают к искусственному повышению степени черноты факела посредством его карбюрации. Это достигается добавлением к газообразному топливу тонкораспыленной смолы или мазута. Так, например, при отоплении мартеновских печей природным газом карбюрация осуществляется путем его совместного сжигания с мазутом, добавляемым в количестве 20 - 30 % по расходу тепла. [46]
Рассмотрим другой близкий пример. При отоплении мартеновских печей сернистыми сортами мазута возникает вопрос о степени загрязненности металла в процессе выплавки серой. Для решения задачи здесь также целесообразно пометить серу топлива. Подчеркнем, что возможность нанесения метки в этом случае обусловлена тем, что химическое поведение радиоактивных изотопов практически не отличается от поведения изотопов данного элемента, существующих в природе. Добавим, например, в какую-нибудь смесь некоторое количество искусственно радиоактивного элемента, чтобы его атомы равномерно распределились по всему ее объему и чтобы в любом малом объеме смеси отношение числа радиоактивных атомов к числу нерадиоактивных ( того же элемента) было одинаково. Однако благодаря присутствию радиоактивности мы получаем возможность следить за развитием событий и за их итогом, измеряя излучение. Для этого серу, обогащенную ее радиоактивным изотопом, растворяют в - бензоле и этот раствор в свою очередь тщательно смешивают с мазутом, который используется для отопления мартеновской печи. При горении мазута обычная и радиоактивные серы сгорают и имеют одинаковую вероятность попасть в сталь. По ходу плавки из мартеновской печи отбирались пробы стали и газов. Если бы интенсивности радиоактивного излучения такого порошка, полученного из проб металла и газа, были одинаковыми, то было бы очевидный - что вся сера, присутствующая в стали, появилась в ней из топлива. [47]
Второй закон в приложении к мартеновской печи может быть сформулирован так: движущей силой теплопередачи является разность температур в теплообменной системе. На этом основании возможна интенсификация теплообмена в мартеновской печи, если поддерживать большую разность температур между факелом и поверхностью шихты или расплавов. Однако невозможно выплавить сталь, если температурный уровень ниже 1480 С, так как в этом случае не может быть использовано тепло на нагрев и плавление металла. Даже высококалорийное топливо, сжигаемое с холодным воздухом, выделяет столько тепла, что после нагрева продуктов сгорания до 1480 С остается четвертая часть для нагрева ванны и самой печи. Этого количества явно недостаточно. Если же воздух подогреть в регенераторах, то более 50 - 60 % тепла топлива используется полезно. При регенерировании тепла температурный уровень, считая его по температуре отходящих газов из мартеновской печи ( при переходе в вертикалы), достигает 1650 - 1700 С при динасовом своде и 1700 - 1750 С при основном. Без регенерации тепла сталеварение в пламенных печах невозможно. Поэтому при отоплении мартеновских печей газовыми смесями газ и воздух подогреваются в регенераторах за счет тепла отходящих газов. [48]