Печи нагревательные для термической обработки (стр. 3 из 4)
Qхим. ок. = 0,01 * 5652 * mм
где
mм – количество каждого окисленного элемента металла
Qхим. ок. = 0,01 * 5652 * 0,6 = 33,9 Вт
6.2 Статьи расхода
6.2.1 Теплота необходимая для нагрева металла, Вт
Qпол = Cм * (tмк – tмн) * mм
где
Cм – средняя удельная теплоемкость металла в интервале tмк – tмн,
Дж/(кг *оС)
tмк, tмн – конечная и начальная температура металла, оС
mм – масса нагретого или расплавленного металла (производительность печи), кг/с
mм = G/3600 кг/с
G – часовая производительность печи кг/ч
mм = 2150/3600 = 0,6 кг/с
См = 703 Дж/(кг *оС)
Qпол = 703 * (800 – 20) * 0,6 = 329004 Вт
6.2.2 Физическая теплота продуктов горения топлива, Вт
Qп.г. = Cп.г. * tп.г. * V/п.г. * B
где
Сп.г. – удельная теплота продуктов горения при tп.г., Дж/(кг *оС)
tп.г. – температура продуктов горения, оС
V/п.г. – единицы топлива, м3/м3
Сп.г. = 1410 Дж/(кг * оС)
tп.г. = 1400 оС
V/п.г. = 11,06 м3/м3
Qп.г. = 1410 * 1400 * 11,06 * В = 21832440 * В Вт
6.2.3 Потери теплоты теплопроводностью через кладку, Вт
Qкл = K * Fкл * (tпеч – tв)
где
К – коэффициент теплопередачи от печного пространства в окружающий воздух через стенку, Вт/(м2 * оС)
К =
α1 –коэффициент теплопроводности конвекцией от газов к металлу,
α1 = 130,3 Вт/(м2 * оС)
α2 – коэффициент отдачи конвекцией в среду от наружных стен печи в окружающую среду, α2 = 20 Вт/(м2 * оС)
S1 – толщина огнеупорного слоя из шамотного кирпича, S1 = 0,23 м
S2 – толщина изоляционного слоя из диатомитного кирпича, S2 = 0,115 м
λ1 – коэффициент теплопроводности шамотного кирпича, Вт/(м2 * оС)
λ1 = 0,84 + 0,6 * 10-3 * tср.ш. Вт/(м2 * оС)
tср.ш. – средняя температура огнеупорного слоя из шамотного кирпича, оС
tср.ш. = tп + tн/2
tср.ш. = 850+60/2 = 455 оС
λ1 = 0,84 + 0,6 * 10-3* 455 = 1,113 Вт/(м2 * оС)
λ2 – коэффициент теплопроводности диатомитного кирпича, Вт/(м2 * оС)
λ2 = 0,11 + 0,232 *10-3 * tср.д.
tср.д. – средняя температура слоя из диатомитного кирпича, оС
tср.д. = tср.ш.+20/2
tср.д. = 455+20/2 = 237,5 оС
λ2 = 0,11 + 0,232 *10-3 * 237,5 = 0,1651 оС
К =
Вт/(м2 * оС)Qкл = 1,1 * 179,54 * (900 – 20) = 173794 Вт
6.2.3 Потери теплоты излучением через открытые окна и отверстия, Вт
Qи = Со * (Тпеч/100)4 * Fок * Ф * τ
где
Fок площадь открытого окна, м2
Fок = 1,36 м2
Ф – коэффициент диафрагмирования. Зависящий от толщины стен и конфигурации окна
τ – время, в течении которого открыто окно (при постоянно открытом окне τ = 1)
Со - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м2 * оС)
Со = 5,76 Вт/(м2 * оС)
Тпеч – температура печи конечная, оС
Тпеч = 900 +273 = 1173оС
Qи = 5,76 * (1173/100)4 * 1,36 *0,6 * 1 = 88982 Вт
6.2.4 Теплота, затрачиваемая на нагрев транспортирующих устройств, Вт
Qтр = Cтр * (tктр – tнтр) * mтр
где
Стр – средняя удельная теплоемкость транспортирующих устройств в интервале температур tктр – tнтр, Дж/(кг * оС)
Стр = 595 Дж/(кг * оС)
tктр, tнтр – конечная и начальная температуры транспортирующих устройств, оС
tктр = 800 оС
tнтр = 20 оС
mтр – масса транспортирующих устройств, проходящих через печное пространство в единицу времени, кг/с
mтр = 0,2 * Рсад
Рсад – садка печи, кг/с
Рсад = G * τ об
Рсад = 2150 * 3,2 = 6880 кг
Рсад = 6880/3600 = 1,9 кг/с
mтр = 0,2 * 1,9 = 0,38 кг/с
Qтр = 595 * (800 – 20) * 0,38 = 176358 Вт
6.2.5 Неучтенные потери обычно принимают равными 10 – 15% от суммы всех потерь теплоты, за исключением полезно затраченной, Вт
Qнеучт = 0,1/0,2 * (Qрасх – Qпол)
Qнеучт = 0,1/0,2 * (21832440 *В + 768136 – 329004) = 0,5 * (21832440 * В + + 439132)= 0,5 * 21832440 * В + 0,5 * 439132 = 10916220 * В + 219566 Вт
Приравнивая сумму статей прихода к сумме статей расхода, находим расход топлива, В м3/с
34699000 * В + 4015440 * В + 33,9 = 329004 + 21832440 * В + 1173794 +
+ 88982 + 17358 + 10916220 * В + 219566;
38714440 * В + 33,9 = 984704 + 32748660 * В;
38714440 * В – 3 2748660 * В = 984704 – 33,9;
5965780 * В = 984670,1;
В = 984670,1/5965780
В = 0,165053 м3/с
6.3 Таблица теплового баланса
Таблица 6.1 – Тепловой баланс печи
| Статьи прихода | кВт | % | Статьи расхода | кВт | % |
| 1 Химическая теплота сгорания топлива.2 Физическая теплота воздуха.3 Химическая теплота окисления металла | 5684 625 0,0339 | 90,09 9,9 0,01 | 1 Нагрев металла2 Теплота с уходящими продуктами горения3 Потери через кладку4 Излучение через окна5 Неучтенные потери | 329,0043633,61173,8892081 | 5,2257,622,761,433 |
| Всего | 6309,03 | 100 | Всего | 6306,414 | 100 |
7 ТЕПЛО ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЕЧИ
После составления теплового баланса печи определяем следующие основные теплотехнические показатели: коэффициент полезного действия печи (КПД) η, идеальный расход тепла (q), идеальный расход топлива (В).
Наиболее важной величиной является удельный расход условного топлива, который характеризует степень теплотехнического совершенства печи.
Термический коэффициент полезного действия печи, %
ηкпд = Qпол/Qхим
ηкпд = 329,004/5684 = 5,8 %
Идеальный расход тепла, кВт/(кг/ч)
q = Qхим/P
q = 5684/671,9 = 8,5 кВт/(кг/ч)
Удельный расход условного топлива, кг/ч
P = G/τоб
P = 2150/3,2 = 671,9 кг/ч
Идеальный расход топлива, кг условного топлива/т стали
В = Qхим/Р * 29 * 310
В = 5684/671,9 * 29 * 310 = 76 кг условного топлива/т стали
8 МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Для безопасности работы персонала, обслуживающего нагревательные печи, обязательно выполнение правил по технике безопасности.
Взрывчатая смесь может образоваться, если до пуска печи газопровод не был продут. Воздух, оставшийся в газопроводе, смешиваясь с газом, образует взрывчатую смесь. Продувка газопровода газом с удалением его через продувочную свечу и последующая проверка содержания в нем кислорода – обязательные операции, предотвращающие взрыв.
При резком снижении давлении газа воздух через горелки может попасть в газопровод и образовать взрывчатую смесь. Для предупреждения этого необходимо газопровод и печь отключать при давлении менее 200 – 400 Н/м2.
Взрывчатая смесь образуется во время ремонта при плохой продувке газопровода или при проникновении в него газа через не плотности в задвижках. Во избежание этого надо устанавливать заглушку, отсекающую ремонтируемый участок газопровода от действующей сети, и своевременно продувать его.
Взрывчатая смесь образуется при попадании в воздухопровод газа или паров мазута через горелку при небольшом давлении воздуха, а также при не правильном пуске печи с отключенным вентилятором, т. е. когда вначале подают газ и поджигают его, а затем включают вентилятор. При этом газ может проникнуть в воздухопровод и образовать взрывчатую смесь, попадание которой на костер, горящий в печи, или факел запальника приводит к взрыву.
Для предупреждения взрывов при пуске печи предварительно включают вентилятор, продувают воздухопровод, а затем уже включают горелки.
Взрывы газов в печи, топке и борове могут произойти в следующих случаях:
– при недостаточной плотности запорных задвижек у горелок, через которые газ просачивается и заполняет печь;
– при нарушении инструкции при пуске печи, когда вначале подают газ, а потом подносят к горелке факел, который может погаснуть;
– в низкотемпературных печах, работающих при температурах не выше 500оС (ниже предела воспламенения газа), когда газ подается с избытком; при этом газ, не успевший сгореть в топке, может образоваться взрывчатая смесь в рабочем пространстве печи;
– при прекращении горения топлива в низкотемпературных печах с автоматическим регулированием температуры при выключении и включении горелок;
– при работе печи с недостатком воздуха, когда топливо, не сгорающее в печи, смешивается в боровах с воздухом, засасываемым через не плотности в шиберах и кладке, и образует взрывчатую смесь;
– при испарении мазута, когда его подают в большом количестве, особенно в начальный период пуска печи; при испарении его образуется взрывчатая смесь.
При перекрытии вентилей, установленных на трубах, подающих и отводящих воду от водоохлаждающей арматуры (рам, заслонок, глиссажных труб), оставшаяся в арматуре вода испаряется, давление в трубах резко повышается, что может привести к разрыву вентилей. Для предупреждения этого регулировочные вентили следует устанавливать только на трубах, подводящих воду к арматуре; на трубах, отводящих ее, их устанавливать нельзя.
Цилиндры пневмотолкателей и подъемников могут взорваться в том случае, если толщина их стенок мала, и не рассчитана на давление, оказываемое на стенки. Разрывы чугунных крышек и взрыв цилиндров особенно опасны.
Во избежание взрывов пневмоцилиндров толщину стенок следует определять расчетом. После сборки цилиндры должны подвергаться особым гидравлическим испытаниям при повышенном давлении. Испытывать их компрессорным воздухом или паром запрещается.