Разработка эскизного проекта печи.

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 8Следующая ⇒

После определения площади пода и высоты печи составляют эскиз, на который наносят расположение горелок и дымовых каналов и толщину стенок с учетом толщины швов между кирпичами. Наиболее применимы стенки следующих толщин:

230 мм — 0,5 кирпича огнеупорного + 0,5 кирпича теплоизоляционного;

345 мм — 0,5 кирпича огнеупорного + 1 кирпич теплоизоляционный;

345 мм — 1 кирпич огнеупорный + 0,5 кирпича теплоизоляционного;

465 мм — 1 кирпич огнеупорный + 1 кирпич теплоизоляционный;

580 мм — 1,5 кирпича огнеупорного + 1 кирпич теплоизоляционный.

Исходя из строительной прочности рекомендуются следующие минимальные толщины кладок стенок печей:

113 мм при высоте стенки до 1 м;

230 мм при высоте до 2 м;

345 мм при высоте более 2 м.

В кладке стен предусматривают температурные швы. Средняя толщина шва на 1 м длины кладки из шамотного и диатомового кирпича 5—6 мм, а на 1 м кладки из динасового кирпича 10—12 мм.

Обычно, толщина кладки стен малых и средних печей составляет 1,5 кирпича, для крупных печей 2,0—2,5 кирпича. Из конструктивных соображений (расположения дымовых каналов, форкамер, топок и т. д.) толщина кладки может быть и больше. В печах периодического действия огнеупорная кладка должна быть минимальной толщины, а стенки должны иметь хорошую теплоизоляцию. Правильность выбора толщины кладки огнеупорных и теплоизоляционных материалов контролируется наружной температурой стенок: 40— 60° С.

Определив число горелок или форсунок, приступают к их размещению, исходя из необходимой равномерности распределения температур в печи. Более равномерный нагрев обеспечивается установкой большего числа горелок или форсунок с меньшей производительностью, поэтому в основном для природного газа применяют горелки производительностью 10—50 м³/ч и форсунки производительностью 15— 50 кг/ч. Форсунки меньшей производительности быстро засоряются, требуют более тщательного ухода, хорошей очистки и подогрева мазута до высоких температур. В камерных кузнечных печах горелки или форсунки устанавливают на расстоянии 400—700 мм друг от друга; в толкательных кузнечных печах — на торцовых и боковых стенках. В результате этого достигается более высокая температура в сварочной зоне. Подсос воздуха через окна торцовой выдачи исключается установкой двух боковых горелок или форсунок. Как правило, горелки располагают в шахматном порядке, что создает наиболее благоприятные условия 'для равномерного распределения температур в рабочем пространстве. В печах с нижними топками расстояние между нижними горелками или форсунками, как правило, 810 мм, что соответствует ширине топок (465 мм) и толщине разделительных стенок (345 мм). Такое же расстояние принимают между верхними горелками или форсунками.

Одновременно с выбором расположения топочных устройств определяют сечение и число дымовых каналов, и дымоходов. В нагревательных печах дымовые каналы должны быть расположены на уровне подины, что предотвращает подсос холодного воздуха. Дымоходы чаще располагают в боковых стенках печи и в простенках между рабочими окнами. В толкательных печах с нижними топками дымоходы удобнее располагать в боковых стенках, а в толкательных кузнечных печах — в своде (у загрузочного окна печи). Над такими дымоходами можно устанавливать рекуператоры.

В боковых стенках проходных печей длиной более 10 м в отдельных случаях устанавливают кантовальные окна размерами 250 X 150, 300X200 и 400X250 мм, которые необходимы для кантовки заготовок в случае их смещения с направляющих рельсов.

Составление уравнения теплового баланса и определение расхода топлива.

Тепловой баланс газовой печи.

Тепло сжигаемое в печи не полностью расходуется на нагрев металла, а так же идёт на разогрев кладки, теряется с уходящими газами через открытые окна печи, и через кладку. Поэтому затраты топлива возрастают с ростом потерь тепла. С целью определения расхода топлива составляется уравнение теплового баланса. Тепловой баланс основан на законе сохранения энергии. Сумма тепла, введённого в печь, равна сумме расхода тепла.

n n

Σ q i прих = Σ q i расх (13)

i =1 i =1

где Q_i_прих – статьи прихода i = 1…n, Q_i_расх – статьи расхода тепла i = 1…m.

Рассмотрим тепловой баланс камерной газовой печи.

Приходная часть.

Σ Q _i _прих = Q_T + Q _ф.г. + Q _ф.в. + Q _экз. , (14)

i =1

Q_T- тепло выделяемое, при сжигании топлива. [кДж]; Q _ф.г. - физическое тепло, принимаемое с подогретым топливом. [кДж]; Q _в - физическое тепло, принимаемое с подогретым воздухом. [кДж]; Q _экз.- тепло экзотермических реакций окисления металла. [кДж]

1. Q_T = В • Q_H ,

где Qh-теплота сгорания единицы топлива [кДж/м³]; В – количество топлива, израсходованного за час [м³/ч]

2.Q _ф.г.= В • Cr • t r ,

где Cr - средняя теплоёмкость топлива в интервале температур от t₀ до t_{горения} [кДж/ м³/*С°]; t_r-температура газа, °С Температура горения зависит от состава газа, и наличия высших углеводородов. Температуру горения понижают негорючие составляющие, такие как N₂ и пары воды.

3. Q _в= • C в • t в •λ в • V в,

где Св - средняя теплоёмкость воздуха в интервале температур от t₀ до t_{под.возд} [кДж/ м³/*С°] λ в - коэффициент расхода воздуха. λ в = 1 при нормальном давлении, применяется в большинстве камерных печей. λ в < 1, горение топлива с недостатком кислорода, применяется для двухзонных печей, когда в предварительной первой камере газ сжигается не полностью, с целью создания защитной атмосферы. λ в > 0 - сжигание газа с избытком кислорода, применяется в печах термообработки и для крупных кузнечных печей, где на последней стадии горения нагрева требуется полное сгорание топлива. V в - количество воздуха, теоретически необходимого для сжигания единицы топлива.

4. Q _экз.= φ •ρ •Δq_,

где φ - количество теплоты, выделяемое при окислении 1кг металла. (Для железа ср = 5652 кДж) р - производительность печи Δq - угар металла (при нагреве стальных заготовок в пламенных печах Δq = 0,01^-0,03)

Расходная часть.

Σ q _i _расх = Q_м+ Q_ух_. + Q_кл+ Q_хн+ Q_ак + Q_пр., (15)

где Q_м - тепло, идущее на нагрев заготовки; Q_ух_.. - потери тепла с уходящими газами (дым); Q_кл. - потери тепла через кладку; Q_хн. - потери тепла от химического недожога топлива; Qак. - потери тепла связанные с разогревом кладки; Q_пр.- прочие потери.

1. Q_M =М(С^к_м• t ^к _M - С^н_м •t^H_M ) = M ( i_K - i_K ),

где М - количество металла нагреваемого в единицу времени; С^к_м и С^н_м - средняя конечная и начальная теплоёмкость металла [кДж/кг*С°]; t ^к _M и t^H_M - начальная и конечная температура металла; i_n и i_K - начальная и конечная энтальпия для данного материала.

2. Q_yx=B•C_yx•t_yx •V_yx _,

где C_yx - средняя теплоёмкость топлива в интервале температур от t₀ до t_газов [кДж/кг*С°]; V_yx - объём продуктов горения единицы топлива; t_yx - температура газа, уходящего из печи tyx ⁼ t_печи + 70° '

3. Q _кл = α _кл(t_кл-t _в) F _кл _,

где a _кл - коэффициент теплоотдачи кладки; t_кл - температура наружной стенки или температура среднего слоя, °С; t _в - температура окружающей среды , °С; F _кл –площадь поверхности, отдающей тепло, м²

4. Q _хн = (0,01-0,03) Q _ух

5. Q _ак= V_кл• ρ_кл . •C_кл•(t^к_кл-t^к_кл) ,

где C _кл - теплоёмкость кладки [кДж/кг*С°]; V _кл-объем кладки ( t ^к _кл - t ^к _кл ) конечная и начальная температура кладки; t - продолжительность разогрева кладки

6. Q _пр = (0,05-0,1) • Q _м

Определение расхода топлива

После определения всех статей прихода и расхода тепла, уравнение теплового баланса решается относительно В и тем самым определяется расход топлива. [кг,м³/час]_.

Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 274; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!