Материал: Проектирование печи с шагающими балками для нагрева металла перед прокаткой

Баланс теплоты томильной зоны

=

40,27∙В_том+0,942 =22,468∙В_том+30,56

В_том=1,293 м³/с.

.2 Сварочная зона

.2.1 Тепло, получаемое в результате сгорания топлива

Q_х=35,01·B_св, МДж/с.

.2.2 Тепло, вносимое подогретым воздухом

Q_в= 5,26·B_св, МДж/с.

.2.3 Тепло, вносимое продуктами сгорания из томильной зоны

Q_ух=19,538·B_св МДж/с.

Суммарный приход тепла в сварочную зону

= Q_х+Q_в +Q_ух=35,01∙В_св+5,26 ·В_св +19,508·B_св =59,808·B_св

.2.4 Тепло, затрачиваемое на нагрев металла

=25,02 МДж/с.

.2.5 Тепло, уносимое отходящими газами

с_ух=2,235∙0,0912+1,75∙0,1812+1,489∙0,0091+1,409∙0,7185=1,547 кДж/(м³∙°С);

Q_ух= 10,94∙1,547∙1170∙(В_св+19,538)=(19,801·B_св+19,538) МДж/с.

8.2.6 Потери тепла в результате теплопроводности через кладку

Q_кл=2,2 МДж/с.

.2.7 Неучтенные потери

Q_пот=0,15∙(19,801·B_св+19,538+2,2)=1,47·B_св+3,260 кДж/с.

Суммарный расход тепла в сварочной зоне

= Q_пол + Q_ух + Q_кл + Q_пот;

=25,02+19,801·B_св+19,538+2,2+1,47·B_св+3,260=21,271·B_св+50,018 МДж/с.

Баланс теплоты сварочной зоны

=

59,808·B_св =21,271·B_св+50,018

В_св=2,172 м ³/с.

.3 Методическая зона

.3.1 Тепло, получаемое в результате сгорания топлива

Q_х=35,01·B_мет, МДж/с.

.3.2 Тепло, вносимое подогретым воздухом

Q_в= 5,28·B_мет, МДж/с.

8.3.3 Тепло, вносимое продуктами сгорания из томильной зоны

Q_ух=21,623 МДж/с.

Суммарный приход тепла в сварочную зону

= Q_х+Q_в +Q_ух=(40,29∙В_мет+21,623) МДж/с.

.3.4 Тепло, затрачиваемое на нагрев металла

=9,20 МДж/с.

.3.5 Тепло, уносимое отходящими газами

Q_ух=(19,538·B_мет+23,5) МДж/с.

.3.6 Потери тепла в результате теплопроводности через кладку

Q_кл=0,85 МДж/с.

.3.7 Неучтенные потери

Q_пот=0,15∙(19,538·B_мет+23,5 +0,85)=(2,93·B_мет+3,652) МДж/с.

Суммарный расход тепла в сварочной зоне

= Q_пол + Q_ух + Q_кл + Q_пот;

=9,20 +19,538·B_мет+23,5 +0,85 +2,93· B_мет +3,652

=22,468· B_мет +37,202 МДж/с

Баланс теплоты методической зоны

=

40,29∙В_мет+21,623=22,468· B_мет +37,202

В_мет=0,874 м³/с.

Расход топлива в печи

В=В_мет+В_св+В_том=0,874 +2,172 +1,293 =4,339 м³/с=15620,4 м³/ч.

Для сравнения качества работы отдельных печей пользуются удельными показателями расхода топлива, который определяют в единицах условного топлива (у. т.).

Таким образом, удельный расход топлива будет равен

==0,155 у.т/ кг металла.

Коэффициент полезного действия:

100%=16,97%

9. Подбор количества горелок их характеристики

На боковых стенках 1 и 2 зонах установлены длиннофакельные горелки типа FR. В 3,4,5,6 и 7 зонах печи на своде установлены плоско-пламенные горелки типа BFM:

Рис. 5 Плоско-пламенные горелки

10. Конструкция, принцип действия рекуператора

Дымовые газы, покидающие рабочее пространство печей, имеют весьма высокую температуру и поэтому уносят с собой значительное количество тепла. Из рабочего пространства печей дымовые газы уносят с собой тем больше тепла, чем выше их температура и чем ниже коэффициент использования тепла в печи.

Утилизацию тепла отходящих дымовых газов с возвратом их в печь можно осуществить в теплообменных устройствах - рекуператорах.

Рекуперативный принцип утилизации тепла отходящих дымовых газов более прогрессивен и совершенен. Рекуператоры обеспечивают постоянную температуру подогрева воздуха или газа и не требуют никаких перекидных устройств - это обеспечивает более ровный ход печи и большую возможность для автоматизации и контроля её тепловой работы.

Любой рекуператор представляет собой теплообменный аппарат, работающий в условиях близких к стационарному тепловому состоянию, когда тепло постоянно передаётся от остывающих дымовых газов к нагревающемуся воздуху через разделительную стенку.

К конструкциям рекуператоров предъявляют следующие требования:

обеспечение максимальной степени утилизации тепла дымовых газов;

достаточная стойкость против воздействия дымовых газов с высокой температурой;

максимальная компактность, т.е. высокая удельная поверхность нагрева на 1 м³ рекуперативной насадки;

наивысший суммарный коэффициент теплопередачи К, что также способствует достижению компактности рекуператора;

наименьшее гидравлическое сопротивление;

достаточная герметичность.

Дымовые газы из печи удаляются через канал, находящийся на уровне нулевой отметки (уровень цехового пола) в торце печи у загрузки, проходят через двойной рекуператор, теплообменник и далее - в дымовую трубу.

Высота дымовой трубы 65000мм, наружный диаметр 2500 мм.

В дымовом канале печи установлен двойной рекуператор противоточного типа, состоящий из пучков труб. Рекуператор работает параллельно и предназначен для подогрева воздуха, идущего на горение.

Для предотвращения перегрева элементов рекуператора при температуре дымовых газов перед рекуператором свыше 850 С автоматически включается вентилятор подачи воздуха для разбавления дымовых газов. Тип вентилятора - "Acromeccanica Stranich SPA", двигатель - AICI64AB80020 "Ansaldo" N=11 кВт, n=1460 об/мин.

Кроме того, на воздуховоде установлена регулирующая заслонка с исполнительным механизмом, позволяющая автоматически регулировать подачу воздуха на разбавление в случае, когда температура дымовых газов держится у границы предельного значения. Подача холодного воздуха на рекуператоры (забор из цеха) осуществляется двумя вентиляторами (один резервный) типа"Acromeccanica Stranich SPA", двигатель - СТ 400У 4 "Ansaldo", N=400 кВт, n=1485 об/мин.

Между рекуператором и дымовой трубой по ходу дымовых газов установлен теплообменник для подогрева воды, которая подается, в свою очередь, на нагрев сетевой воды в системе отопления завода.

В зависимости от задаваемой температуры подогрева воды в теплообменнике дымовые газы могут идти следующим образом:

температура воды не достигла заданной температуры - все дымовые газы идут через теплообменник с помощью эксгаустера, находящегося за теплообменником, далее - в дымовую трубу.

температура воды превысила заданную - все дымовые газы идут по байпасу в дымовую трубу.

температура воды поддерживается в заданном значении - дымовые газы идут как через теплообменник, так и через байпас.

Направление дымовых газов на теплообменник и через байпас осуществляется автоматически, в зависимости от температуры подогрева воды в теплообменнике посредством регулирующих клапанов на байпасе и на теплообменнике. Эксгаустер, установленный за теплообменником, снабжен системой автоматического регулирования оборотов двигателя, что позволяет осуществлять плавную регулировку давления в печи. Тип эксгаустера "Ansaldo", Q=191600 м ³/ч, Н=145 мм.вод.ст., n=650 об/мин., двигатель - 315М/6, N=90 кВт, n=990 об/мин.(работает в ручном режиме).

Рис. 6 Рекуператор

11. Выбор и расчёт механизмов печи

Каркасы печей представляют собой пространственные металлические конструкции, которые выполняют две функции:

воспринимают и передают на фундамент вес сооружения или отдельных его частей;

воспринимают усилия со стороны футеровки, возникающие при её тепловом расширении.

Таким образом, каркас является одновременно несущей конструкцией и обвязкой футеровки печи. Каркасы, воспринимающие усилия от футеровки, делят на жесткие и регулируемые, и выполняют в виде рамных и листовых конструкций. Жесткий удерживающий каркас при расширении футеровки не смещается, а направляет её деформацию к температурным швам.

Рамный регулируемый каркас может не препятствовать тепловому расширению футеровки. Он представляет собой ряд пар параллельных стоек, закрепленных внизу на сварной подовой раме и соединенных попарно между собой поперечными регулируемыми связями; верхние продольные связи отсутствуют.

При разогреве распорного свода внутренняя часть огнеупорных кирпичей расширяется больше, чем наружная. Это вызывает раскрытие швов, увеличение механических напряжений в своде, его выпучивание. Регулируемый каркас позволяет удлинить поперечные связи, увеличить расстояние между стойками и раздвинуть пяты свода; при этом свод садится, что снимает излишние напряжения. При охлаждении свода связи подтягиваются. Такое регулирование существенно улучшает службу распорных сводов большого пролёта.

Таким образом, наиболее оптимальным является рамный регулируемый каркас.

Перемещение заготовок в печи осуществляется шагающими балками. Полный ход (шаг) балки состоит из горизонтального и вертикального ходов.

Вертикальный ход балок обычно составляет 70-200мм. Для заготовок длиной 10м принимаем ход 200 мм, во избежание влияния на ход металла его коробления и неточности монтажа балок.

Горизонтальный ход принимают в зависимости от размеров изделий и их раскладки в печи.

Для механизмов подъема и передвижения балок применяют электрический или гидравлический привод, чаще индивидуальный на каждый механизм.

Гидравлическая система печи предусматривается для управления шагающими балками (поворотным устройством и шагающим подом), для подъема разгрузочной машины и для открытия (закрытия) окон печи.

Заготовка на входе загружается с помощью загрузочного рольганга внутри печи. На выходе разгружается с помощью разгрузочного рольганга внутри печи. Эти рольганги управляются редукторными двигателями переменного тока с регулируемой частотой.

Загрузочное и разгрузочное окна (нормальные и аварийные) управляются гидроцилиндром и оснащены конечными выключателями для открытого и закрытого положения. На стороне, противоположной нормальному разгрузочному окну, предусматривается аварийное разгрузочное окно.

Двери обеспечивают максимальную герметизацию и снижение до минимума работ по техобслуживанию. Двери изготовлены из электросварной стальной конструкции с огнеупорной футеровкой, закрепленной анкерами. Гидроцилиндры обеспечивают автоматически привод дверей для выгрузки.

Разгрузочная машина используется для перемещения заготовок с неподвижной балки на разгрузочные ролики внутри печи. Разгрузочная машина входит в печь, поднимает заготовку и перемещает ее на разгрузочный рольганг. Затем заготовка выходит из печи.