- •Методическая трехзонная толкательная печь.
- •Содержание.
- •2 . Температурный режим нагрева металла.
- •3.Нагрев металла.
- •3.1 Методическая зона.
- •3.2 Сварочная зона.
- •3.3 Томильная зона.
- •4 Длина печи и напряжение пода.
- •5.Тепловой баланс печи.
- •5.1 Расход тепла
- •5.2 Расход топлива
- •5.3.Приход тепла
- •5.4. Тепло уносимое продуктами сгорания
- •5.5. Приходные и расходные статьи баланса
- •5.6 Технологический к.П.Д.
- •5.7 Коэффициент использования топлива.
- •Заключение.
- •Библиографический список.
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное учреждение высшего профессионального образования
«Южно-Уральский Государственный Университет»
Факультет «Энергетический»
Кафедра «Промышленной теплоэнергетики»
Методическая трехзонная толкательная печь.
Пояснительная записка
к курсовой работе
по дисциплине «Энергоиспользование в энергетике и технологии»
ЮУрГУ-140104.2011.019. ПЗ КР
Нормоконтролёр
Реш А.Г
«___»____________2011 г.
Руководитель
Реш А.Г.
«___»____________2011 г.
автор работы
студент группы Э-450
Тимиргалиев А.А.
«___»____________2011 г.
Работа защищена с оценкой
______________________
«___»____________2011 г.
Челябинск 2011
Министерство образования Российской Федерации
Южно-Уральский государственный университет
Кафедра «Промышленная теплоэнергетика»
ЗАДАНИЕ
на курсовую работу
по дисциплине «Энергоиспользование в энергетике»
для студентов специальности 140104
Факультет: Энергетический
Группа: Э – 450
Студент: Тимиргалиев А. А.
Исходные данные:
Наименование печи: трёхзонная методическая толкательная печь.
Производительность: 260 т/ч
Нагреваемый металл: Ст 40
Начальная температура материала: tн =10 ºС
Конечная температура материала (поверхности): tпк = 1220°С
Конечный перепад температур по сечению слитка, заготовки: Δ tк = 45°С
Вид топлива, калорийность: доменный – 30 % ; Природный – 70 %
Химический состав газов, %
газ |
СН4 |
C2Н6 |
СО2 |
О2 |
СО |
Н2S |
Н2 |
N2 |
Влажность
|
Доменный |
0.3 |
─ |
12.5 |
0.2 |
27.0 |
─ |
5.0 |
55.0 |
40 |
Природный |
93.8 |
4.9 |
0.6 |
─ |
─ |
─ |
─ |
0.7 |
50 |
Температура уходящих газов: 800°С
Температура подогрева воздуха: и газа:
Руководитель курсовой работы: Реш А.Г.
Зав. кафедрой ПТЭ Торопов Е.В.
Дата сдачи:
Аннотация.
Тимиргалиев А.А. – трёхзонная методическая толкательная печь : ЮУрГУ. Э, 2011, с.
В пояснительную записку входит расчет основных размеров печи, продолжительности нагрева заготовки в различных зонах печи. Определение приходных и расходных статей баланса и на их основе определение расхода топлива, технологического КПД и коэффициента использования топлива.
.
Содержание.
Пояснительная записка 1
Нормоконтролёр 1
Руководитель 1
Работа защищена с оценкой 1
2. Температурный режим нагрева металла. 12
3.Нагрев металла. 13
3.1 Методическая зона. 13
3.2 Сварочная зона. 16
3.3 Томильная зона. 19
4 Длина печи и напряжение пода. 20
5.Тепловой баланс печи. 21
5.1 Расход тепла 21
5.2 Расход топлива 27
5.3.Приход тепла 28
5.4. Тепло уносимое продуктами сгорания 29
5.5. Приходные и расходные статьи баланса 29
5.6 Технологический К.П.Д. 30
5.7 Коэффициент использования топлива. 30
Заключение. 31
Библиографический список. 32
Введение. 5
1 Расчёт горения топлива 9
2. Температурный режим нагрева металла. 11
3.Нагрев металла. 12
3.1 Методическая зона. 12
3.2 Сварочная зона. 15
3.3 Томильная зона. 18
4 Длина печи и напряжение пода. 19
5.Тепловой баланс печи. 20
5.1 Расход тепла 20
5.2 Расход топлива 26
5.3.Приход тепла 27
5.4. Тепло уносимое продуктами сгорания 27
5.5. Приходные и расходные статьи баланса 27
5.6 Технологический К.П.Д. 28
5.7 Коэффициент использования топлива. 28
Заключение. 29
Литература. 30
Введение.
Основной задачей управления процессом нагрева металла в методической печи является выбор и поддержание такого теплового режима, чтобы получить металл, прогретый равномерно по сечению до заданной температуры, с заданной кристаллической структурой и обладающий заданными не химическими свойствами, а также обеспечить нужный процесс и до минимума уменьшить угар (окисление) металла, создать экономичную, безопасную и безаварийную работу печи. Система регулирования температуры предназначена для поддержания заданной температуры в каждой зоне печи в отдельности, с учетом изменения производительности. Поддержание температуры в каждой зоне производится изменением подачи газа в каждую зону. Температура в печи должна поддерживаться с высокой точностью.
При увеличении температуры металл теряет свою кристаллическую решетку, она начинает распадаться, будет происходить оплавление слитков, они становятся мягкими и теряют свои характеристики. Так же будет увеличиваться количество угара. Кроме получения бракованных слитков идет перерасход топлива, что ведет к неэкономной работе печи.
При уменьшении температуры в рабочем пространстве печи, слиток не равномерно прогревается по сечению. Непрогретый металл имеет жесткую форму и происходит коррозия металла, что приводит к невыполнению дальнейшей обработки.
В период нагрева металла, когда его температура и температура в печи ниже заданной, в печь подается максимально допустимое количество топлива. В период выдержки в верхней зоне регулятор обеспечивает необходимую температуру, изменяя расход газа. По мере прогрева металла тепловая нагрузка в печи снижается тогда, когда температура в печи становится меньше заданной. Величина максимальной тепловой нагрузки определяется стойкостью конструктивных элементов кладки, свода. При нагреве холодных заготовок из высокоуглеродистой и легированных сталей необходимо ограничивать скорость подъема температуры и тепловой нагрузки, чтобы избежать расстрескивание заготовок из-за возникновения больших термических напряжений.
На температуру и на ее изменения влияют:
изменение марки, размера заготовки;
изменение производительности печи;
открытие окон при загрузке, выгрузке заготовок и контроля параметров печи;
изменения параметров топлива (состав, давление, температура, теплота сгорания);
изменение параметров воздуха (давление, температура, влажность);
изменение соотношения “газ-воздух”;
изменение тяги дымовой трубы.
Методическая печь, как объект регулирования является объектом статистическим, т.е. имеет самовыравнивание. Это объект большой емкости и обдает большим запаздыванием. В процессе нагрева изменяются динамические параметры, коэффициент передачи и постоянная времени, что требует перенастройки средств регулирования в процессе работы.
Методические печи применяются, для нагрева металла перед прокаткой на сортовых и листовых прокатных станах.
Методическая печь разделена на зоны. Металл нагревается непрерывно, постепенно перемещаясь из одной зоны в другую. В каждой зоне поддерживается заданная для нее температура. Зоны имеют разное назначение:
а) методическая зона или зона предварительного нагрева:
Как правило, эта зона не отапливается. Нагрев металла осуществляется за счет тепла отходящих дымовых газов, поступающих из других зон.
б) сварочная зона:
Металл нагревается интенсивно за счет подачи тепла от теплоносителя.
в) томильная зона:
Происходит полный нагрев заготовки. Чем толще заготовка, тем больше температура и тепла необходимо для ее нагрева.
г) нижняя сварочная зона:
Служит для интенсивного нагрева металла снизу.
В методические печи загружают холодные или горячие (600-800 0С) заготовки. Заготовки подаются в печь через окно посада наиболее холодную часть печи, т.е. со стороны методической зоны так, чтобы их продольные оси были перпендикулярны продольной оси печи, а боковые грани соприкасались по всей длине. Уложенные таким образом заготовки занимают всю активную площадь печи. Когда очередная заготовка подается в печь, толкатель продвигает все заготовки вдоль печи в более горячую часть – к окну выдачи и выдается одна нагретая заготовка. Продвигаясь в печи, металл нагревается постепенно до определенной температуры за счет сгорания топлива, поступающего через инжекционные горелки, которые устанавливаются по шесть штук в верхней и нижней зонах по ширине печи. Для наилучшего горения в горелки поступает воздух из атмосферы. Перед тем, как топливо поступает в горелки, его подогревают в рекуператоре. Рекуператор нагревается с помощью отходящих дымовых газов. Температура нагрева воздуха должна быть не менее 300 0С. Это придает топливу эффективное и экономическое горение при нагреве металла.
Нагрев каждой марки стали, осуществляется по специальной инструкции.
При нагреве металла в сварочной зоне температура поверхности заготовки приближается к заданной, т.е. 1350 0С, в то время температура середины заготовки может быть еще низкой. Для ускорения нагрева заготовки служит нижняя сварочная зона, при наличии этой зоны в методической и сварочной зонах, заготовка лежит на водоохлаждаемых трубах. По ним слябы продвигаются в печи. А в области контакта с этими трубами на заготовки образуются холодные пятна. С целью выравнивания температуры по сечению заготовки и устранения холодных пятен предусматривается часть печи, где заготовку выдерживают на томильном огнеупорном поде. Эту часть печи конструктивно оформляют, как отдельную зону – томильная, с индивидуальным отоплением.
Продукты сгорания топлива, сжигаемого в томильной и сварочной зонах, отводятся через методическую зону, таким образом, в печи заготовка и продукты сгорания движутся противоточно.
После того, как металл нагрели до определенной температуры, его при помощи все тех же толкателей выталкивают из печи и по рольгангам он поступает на многоклетьевой стан.
Достоинства печи:
непрерывный характер работы и относительно стабильный тепловой режим;
методический, постепенный нагрев, что имеет большое значение для легированных сталей;
относительно небольшой удельный расход топлива на нагрев металла.
Недостаток печи – большое время нагрева заготовок вследствие того, что металл в печи греют лишь с двух сторон.
1 Расчёт горения топлива
Целью расчета является определение расхода воздуха, количества и состава продуктов сгорания.
Для отопления нагревательных печей главным образом применяют газообразное топливо. Состав газообразного топлива задается в виде процентного содержания составных компонентов смеси. Влага задается в виде массы воды на единицу объема сухого газа W, г/м3.
1) Пересчитаем состав сухого газа на влажный, для этого определим содержание водяного пара в газах (формула 1.1 [1])
а) Коксовый :
б) Природный :
и состав влажных газов (формула 1.2 [1])
где: xiвл, xiс – объёмные доли компонента соответственно во влажных и сухих газах. Пересчитанные составы сводим в таблицу 1:
Таблица 1
газ |
СН4 |
C2Н6 |
СО2 |
О2 |
СО |
Н2 |
N2 |
Н2О |
Сумма |
Доменный |
0,29 |
- |
11,910 |
0,190 |
25,72 |
4,760 |
52,340 |
4,74 |
100% |
Природный |
88,3 |
4,613 |
0,565 |
─ |
─ |
─ |
0,659 |
5,857 |
100% |
Смешанный |
62,1 |
3,229 |
3,969 |
0,057 |
7,716 |
1,428 |
16,463 |
5,522 |
100% |
2) Рассчитаем теплоту сгорания коксового, природного газов и их смеси (формула 1.5 [1]).
Где : - доли компонентов входящих в состав газа , в %
а) коксовый газ:
б) природный газ:
в) смешанный:
3) Рассчитаем состав смешанного газа (формула 1.4 [1]):
%
%
%
%
%
%
%
%
4) Расход кислорода на горение смешанного газа (формула 1.6 [1]):
5) Действительный расход воздуха (формула 1.7 [1]):
– коэффициент расхода воздуха
k – отношение объёмных содержаний N2, O2 в дутье
6) Объём компонентов продуктов сгорания: (формула 1.8 [1]
7) Общий объём продуктов сгорания (формула 1.9 [1]):
8) Состав продуктов сгорания (формула 1.10 [1])
компоненты |
сумма |
|||
СО2 |
Н2О |
N2 |
O2 |
% |
9,657 |
16,954 |
71,704 |
1,686 |
100 |