1.Назначение печи.
В данном курсовом проекте будет рассмотрена ванная печь непрерывного действия. Тип печи-регенеративная ,проточная с подковообразным направлением пламени. Конструктивно печь имеет варочный и выработочный бассейн, соединенные между собой по стекломассе протоком.
Для загрузки шихты и стеклобоя печь оборудована двумя герметизированными загрузочными карманами ,расположенными по ее боковым сторонам.
Варочный бассейн печи отапливается природным газом. Для отопления варочного бассейна, печь оборудована шестью горелками, расположенными с торцевой стены ванной печи, противоположной ее выработочной части.
Удаление дымовых газов из варочного бассейна стекловаренной печи осуществляется через систему дымовых каналов, оснащенных дымовоздушными клапанами, отсечным, поворотным шиберами и металлической дымовой трубой при помощи основного и резервного дымососов ДН-9У.
Для использования тепла отходящих дымовых газов, печь оборудована регенераторами с насадкой типа «Лихте» с ячейками 170х170.
Тепло отходящих газов используется также в котле-утилизаторе.
Производительность печи-70 тонн в сутки.Вырабатываемый ассортимент-бутылка из темнозеленого стекла.
2.Обоснование производительности.
Тип печи-регенеративная, проточная с подковообразным направлением пламени. Производительность печи-70 тонн в сутки. Форма и размеры выработочного бассейна приняты конструктивно из условия размещения одной машинолинии АЛ-118-2 (восьми секционная, двух-капельная). Автомат обслуживается одной бригадой из трех человек в смену(два машиниста и один наладчик стеклоформующей машины). Всего смены три. Вырабатываемый ассортимент- бутылка из темнозеленого стекла. Масса бутылки- 340 грамм. Количество резов составляет-80(в минуту). Коэффициент использования стекломассы (КИС)-0,95.
Данная стекловаренная печь предусматривает эффективную тепловую изоляцию стен и днабассейна,стен пламенного пространства, горелок, сводов варочного, выработочного бассейнов, горелок и регенераторов, что заметно увеличит производительность стеклотары на данном участке производства.
3.Выбор удельного съема и расчет основных геометрических размеров печи.
Химический состав стекла:
SiO2-72 %
Fe2O3+AL2O3-2,3 %
Na2O+К2О-14%
CaO+MgO-11,5%
SO3-0,2%
Максимальная температура варки-1500˚C
В температурном интервале от 23 до 1500˚С вязкость стекол изменяется на 18 порядков. В твердом состоянии вязкость составляет примерно 1019 Па с, в расплавленном состоянии-10 Па с. Температурный ход вязкости показан на рисунке. При низких температурах вязкость меняется незначительно. Наиболее резкое снижение вязкости происходит в интервале 1015-107 Пас.
Кривая температурного хода вязкости.
Определяем основные размеры рабочей камеры.
Площадь варочной части печи, м2:
F=G* 103/g;
Где G-производительность печи, кг/сутки;
g-удельный съем стекломассы с зеркала варочной
части, кг/(м2*сут).
Принимаем g=1381 кг/(м2*сут.).
Тогда F=70000/1381=50,68 м2.
Длина варочной части для печи с подковообразным направлением пламени рассчитывается из соотношения
L:B=1,2:1
L:B=1,2
L*B=50,68
1,2*х*х=50,68
х2=50,68:1,2
х=6,5м (ширина B)
6,5*1,2=7,8 м (длинаL)
Соотношение длины и ширины L/B=7,8/6,5=1,2
Ширина пламенного пространства на 120 мм больше ширины бассейна, т.е. 6,5+0,12=6,62 м
Высота подъема свода f=6,62/8=0,83 м.
Длина пламенного пространства 7,8+0,2=8 м.
Глубина бассейна: студочного мм , варочного мм.
Площадь студочной части при температуре варки 1500С принята равной площади варочной части:Fст= 50,68м2.
Ширина студочной части составляет 80% ширины варочной части: 6,5*0,8=5,2 м. Принимаем ширину загрузочных карманов (6,5-0,9)/2=2,8 м, где 0,9 м – ширина разделительной стенки. Длина загрузочного кармана 1 м.
4.Обоснование распределения температур в печи.
Термический процесс, в результате которого смесь разнородных компонентов образует однородный расплав, называется стекловарением.
Сыпучую или гранулированную шихту нагревают в ванной печи, в результате чего она превращается в жидкую стекломассу, претерпевая сложные физико-химические взаимодействия компонентов, происходящие на протяжении значительного температурного интервала.
Различают пять этапов стекловарения: силикатообразование, стеклообразование, осветление (дегазация), гомогенизация (усреднение), студка (охлаждение).
Отдельные стадии процесса стекловарения следуют в определенной последовательности по длине печи и требуют создания необходимого температурного режима газовой среды, который должен быть строго неизменным во времени. Распределение температур по длине и ширине ванной печи зависит от свойств стекла и условий варки. При варке темнозеленого стекла температура в начале зоны варки (у загрузочного кармана) 1400-1420˚С, так как в этой части бассейна печи происходят нагрев, расплавление и провар шихты, т. е. завершение стадий силикатообразования, стеклообразования и частичное осветление стекломассы. Температура стекломассы у загрузочного кармана 1200-1250˚С. В зоне осветления температура газовой среды поддерживается максимальной-1500˚С, так как при такой температуре вязкость стекломассы снижается, происходит интенсивное осветление и завершается гомогенизация. В зоне студки температура газовой среды плавно понижается до 1240˚С, что приводит к увеличению вязкости стекломассы. В зоне выработки температурный режим устанавливается в зависимости от требований, необходимых для нормальной выработки стекломассы и формования из нее стеклоизделий.
Для установления стационарного температурного режима газовой среды в печи необходимо регулировать количество и соотношение топлива и воздуха, подаваемого в печь, тщательно их смешивать и своевременно отводить отходящие дымовые газы.
Возможность установления определенного температурного режима предусматривается конструкцией ванной печи.
На изменение температурного режима оказывает влияние давление газов в рабочей камере печи. Повышение давления до определенных пределов способствует более равномерному прогреву отдельных частей печи, так как объем рабочей камеры максимально заполняется пламенем. Создание разряжения в печи приводит к уменьшению распространения пламени и присосу холодного воздуха через отверстия. Это ухудшает равномерность распределения температур и вызывает понижение температур в тех участках печи, куда проникает холодный воздух.
Температурный режим печи зависит также и от температуры факела пламени и ее распределения по длине факела. Температура факела регулируется подачей воздуха.
5.Расчет горения топлива, действительной температуры факела и минимальной температуры подогрева воздуха.
Теплоту сгорания топлива определяют по егосоставу:
Qн=358CH4+637C2H6+912C3H8+1186C4H10;
Qн=358*93,2+637*0,7+912*0,6+1186*0,6=35200 кДж/м3
Уравнения реакций горения составных частей топлива:
CH4+2O2=CO2+2H2O+Q;
C2H6+3,5О2=2СО2+3Н2О+Q;
C3H8+5O2=3CO2+4H2O+Q;
C4H10+6,5O2=4CO2+5H2O+Q.
Коэффициент избытка воздуха L=1,1.
Расчет горения сводим в таблицу:
| Состав топлива, % | Содержание газа, м3/м3 | Расход воздуха на 1м3 топлива, м3 | Выход продуктов горения на 1 м3 топлива,м3 | |||||||
| О2Т | О2Д | N2Д | VL | CO2 | H2O | N2 | O2 | VД | ||
| CH4-93,2 | 0,932 | 1,864 | 1,96х1,1 | 2,16хх3,76 | 2,16++8,10 | 0,932 | 1,864 | - | - | 2,796 |
| С2Р6-0,7 | 0,007 | 0,025 | 0,014 | 0,021 | Из воздуха | Из воздуха | 0,035 | |||
| С3H8-0,6 | 0,006 | 0,030 | 0,018 | 0,024 | 8,1 | 0,2 | 8,142 | |||
| C4H10-0,6 | 0,006 | 0,039 | 0,024 | 0,030 | - | - | 0,054 | |||
| N2-4,4 | 0,044 | - | - | - | - | - | - | 0,044 | - | 0,044 |
| СО2-0,5 | 0,005 | - | - | - | - | 0,005 | - | - | - | 0,205 |
| Сумма-100 | 1 | 1,96 | 2,16 | 8,1 | 10,26 | 0,993 | 1,939 | 8,144 | 0,2 | 11,276 |
О2ТиО2Д-расход кислорода соответственно теоретический и действительный, при L=1,1; N2Д- действительный объем азота из воздуха; VL-действительный расход воздуха для горения 1 м3 газа; VД-объем продуктов горения на 1 м3 газа.
Объемный состав продуктов горения, %:
CO2=0,993*100/11,28=8,80
H2O=1,939*100/11,28=17,20
N2=8,144*100/11,28=72,23
O2=0,2*100/11,28=1,77
_________________________
Сумма-100
Определим расход топлива:
Составим тепловой баланс варочной части печи.
Приходная часть