Расчёт горения топлива

 

а слоя диатомита

_д = (t' + 200)/2, °С,

где t' — температура на границе раздела слоев, °С

По приложению XI находим формулы для вычисления коэффициентов теплопроводности материалов

λ_ш = 0,835 + 0,58∙

Вт/(м∙К),

λ_д = 0,145+ 0,314∙

Вт/(м∙К).

 

При стационарном режиме.

 

Подставляя значения коэффициентов теплопроводности, получим.

 

 

Решая это уравнение, получим t' =977°С.

Тогда

 

 

λ_ш = 0,835 + 0,58∙ Вт/(м∙К),

λ_д = 0,145+ 0,314∙ Вт/(м∙К).

Учитывая, что согласно примечанию

 

найдем потери тепла через стены печи

 

 

 

 

 

Под. Температуру внутренней поверхности пода принимаем равной = 1200°С, наружной поверхности tнар=140°С. Под состоит из слоя высокоглиноземистого кирпича толщиной = 0,46 м и слоя диатомита толщиной =0,115 м. Площадь пода равна площади свода

 

 

Аналогично вышеприведенному расчету для  боковых стен  находим 

t' = 563°С;    _вг= (1200 +563)/2 =881,5°С  и t_д=(563+140)/2 = 351,5°С.

Теперь, согласно приложению XI, находим

 

 

 

 Вт/(м∙К),

 Вт/(м∙К).

 

а в соответствии с примечанием

 

 

 

Потери тепла через под печи равны

 

 

 

Общие потери тепла теплопроводностью через футеровку печи равны

 

 

 

 

 

4. Неучтенные потери принимаем равными 10 % от тепла горения топлива

 

 

Уравнение теплового  баланса томильной зоны

 

+

 

 

 

Вт=0,67

Сварочная зона

Баланс энергии  для сварочной зоны составляем так  же, как и для томильной. Поэтому  буду приводить только окончательные  результаты расчетов, уточняя там, где  это необходимо.

Приход тепла

 

 

 

2. Тепло, вносимое продуктами сгорания из томильной зоны

 

 

 

Расход тепла

 

 

 

 

 

 

 

Энтальпия дыма рассчитана при  =1485°С

3. Потери тепла теплопроводностью через футеровку печи.

Свод. Средняя температура внутренней поверхности свода равна

 

t_к = 1132,7 °С

 

Площадь   свода   равна  

= (11,54+ 2∙0,46)∙27,42= 341,65 м².

Потери тепла  через свод, кВт:

= 2173 кВт.

 

Боковые стены. Средняя температура внутренней поверхности боковых стен.

= 0,25 ∙(1100+ 1400 + 600 + 1200) = 1075 °С.

 

Площадь поверхности боковых стен

= 2∙27,42∙(1+0,3) = 71,292 м²

Потери тепла  через боковые стены , кВт:

= 271 кВт.

 

Под. Средняя температура пода равна

 

= (1200 + 600)/2 = 900° С.

 

Площадь поверхности  пода равна площади поверхности свода

=552,52 м²

Потери тепла  через под, кВт:

= 741 кВт.

 

Суммарные потери через  футеровку  сварочной  зоны

 

=271 + 2173 + 741 = 3185 кВт.

4. Неучтенные  потери 

= 0,1∙ =3815 B_св

 

Уравнение теплового  баланса сварочной зоны печи

 

36017

 

 

Методическая  зона

Приход  тепла

 

 

 

 

 

Расход тепла

 

 

 

 

 

 

Энтальпия дыма рассчитана при  =1485°С

 

3.Потери тепла  теплопроводностью через футеровку  печи.

Свод. Средняя температура внутренней поверхности свода равна

 

t_к = (1015 + 1573)/2 = 1294 °С

 

Площадь   свода   равна

= (11,54 + 2∙0,46)∙19,45= 242,35 м²

Потери тепла  через свод, кВт:

= 557кВт

 

Боковые стены. Средняя температура внутренней поверхности боковых стен.

= (1573+800)/2 = 1186°С

 

Площадь наружной поверхности боковых стен

 

= 2∙19,45 (1 +0,3) =50,57

 

Площадь поверхности  торцевой стены

 

 

 

Суммарная площадь  стен в методической зоне

 

 

 

 

Потери тепла  через боковые стены , кВт:

= 153 кВт.

 

Под. Средняя температура пода равна

 

= (600+0)/2 = 300° С.

 

Площадь поверхности  пода равна площади поверхности свода

 

=242,35м²

Потери тепла  через под, кВт:

= 29,7 кВт.

 

Суммарные потери через  футеровку методической зоны

 

 

 

4.Неучтенные потери 

 

 

 

Уравнение теплового  баланса методической зоны

 

+

 

 

Общий расход топлива

 

В=

В=0,276+2,69+0,67=3,636

Распределение топлива по зонам печи производится следующим образом: методическая зона 6%, сварочная зона 80%; томильная зона 14 %.

Удельный расход тепла на нагрев 1 кг металла

 

q=

 

 

 

 

6 ВЫБОР ГОРЕЛОК

Для осуществления равномерного нагрева свода принимаем шахматное расположение горелок на своде печи с шагом по длине и ширине печи  S=2м. Тогда число рядов горелок по длине печи

 

 

 

из них по длине  методической зоны

; томильной зоны

По ширине печи размещается

 

 

 

 

Так как принято  шахматное расположение горелок, то по длине печи будут чередоваться ряды с 5 и 4 горелками в поперечном направлении.

Тогда в методической зоне будет 45, в сварочной 63 и в томильной зоне 86 горелок.

Расход природного газа на одну горелку равен:

 в методической зоне

 

 

 

 

в сварочной зоне

 

 

 

 

в томильной зоне

 

 

 

По графику  находим , что в методической зоне целесообразно использовать плоско пламенные горелки ГПП-3, причём в зависимости от имеющегося в распоряжении давления газа можно выбрать горелку ГППН-3 при давлении газа перед горелкой 0,8 кПа и давлением воздуха 0,8 кПа; горелку ГППС-3 при давлении газа перед горелкой 4,0 кПа и давлением воздуха 0,8 кПа; горелку ГППВ-3 при давлении газа перед горелкой 24 кПа и давлением воздуха 0,8 кПа.

Аналогично выбираем горелки для сварочной и томильной  зоны печи. Результаты представляем в  таблице 1.

 

Таблица 2. Распределение плоскопараллельных горелок по зонам печи с шагающим подом.

Зона	Тип горелок	Производительность  по газу,	Давление, кПа
			газа	воздуха
Методическая	ГППН-3 ГППС-3 ГППВ-3		0,8 4,0 24,0	0,8 0,8 0,8
Сварочная	ГППН-6 ГППС-6 ГППВ-6		1,5 3,9 19	1,0 0,8 0,8
Томильная	ГППН-6 ГППС-6 ГППВ-6		0,2 1,0 10,0	0,2 0,2 0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   7  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 500^оС (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.

Взрыв в селитровых ваннах может произойти при прогорании стенок тигля. При температуре выше 600^оС селитра интенсивно испаряется, осаждается на одежде персонала, обслуживающего ванны, стенах здания и оборудовании, что не безопасно. Поэтому при эксплуатации селитровых ванн необходимо соблюдать правила по технике безопасности. Нельзя использовать ванны с наружным обогревом, они должны быть с внутренним обогревом специальными трубчатыми электронагревателями. Должно быть исключено попадание в селитру аммонийных и фосфатных солей, алюминиевой и магниевой стружки и органических соединений, с которыми, соединяясь, селитра образует взрывчатые соединения.

В масляных ваннах возможны перегрев и воспламенение  масла. Для безопасной работы температура  воспламенения масла должна быть на 80 – 100^оС выше температуры нагрева деталей. В масляных  ваннах имеются устройства для гашения пламени паром и сливные баки для аварийного спуска масла.

Для предупреждения перегрева селитры или масла  предусмотрены автоматическое регулирование  температуры и автоматическая сигнализация, предупреждающие обслуживающий  персонал о повышении температуры  селитры или масла выше допустимой.

При разогреве  соль, застывшая на дне холодной соляной ванны, быстро плавится, тогда, как верхние ее слои находятся  еще в твердом состоянии. При  этом объем расплавленной соли увеличивается, гидростатическое давление на стенки тигля повышается, и он может взорваться. Во избежание этого соль в ваннах нельзя доводить до полного затвердевания. Если же она затвердела, то, используя  специальные приспособления, расплавляют  верхние слои соли.