29

Содержание

Задание……………………………………………………………………….. 2

1 Общая часть………………………………………………………………. ..3

2.1 Конструкция воздухонагревателя и насадки. Тепловая работа воздухонагревателя…………………………………………………………..3

2 Технологическая часть …………………………………………………….8

3.1 Расчет горения топлива с построением диаграммы……………….8

3.2 Расчет воздухонагревателя доменной печи………………………..18

3Перечень ссылок…………………………………………………………..

Задание на курсовой проект по курсу: «Металлургическая теплотехника и теплоэнергетика»

Тема: Расчет воздухонагревателя доменной печи.

Исходные данные:

1Топливо:природно-доменная смесь с теплотой сгорания Q_н=9000кДж/м³

2 Температура воздуха поступающего в печь Т=1210⁰C

3 Коэффициент расхода воздуха n=1,09

4 Объем доменной печи V_п=3000 м³

5 Количество воздухонагревателей – 4 шт.

6 Необходимый расход дутья – 4000 м³/мин.

7 Скорость продуктов горения – 1,8м/с

8 Температура воздуха поступившего в насадку t – 70⁰С

9 Химический состав газов,%:

Газ	CH4	C2H6	C3H8	C4H10	CO2	N2	H2	CO	Влажность, г/м^3
Природный	89,3	0,6	0,8	0,9	0,8	7,6	-	-	14
Доменный	0,3	-	-	-	17,8	44,5	9,9	27,5	24

Содержание проекта: Конструкция воздухонагревателя и насадки. Тепловая работа воздухонагревателя. Расчет горения топлива с построением диаграммы. Расчет воздухонагревателя доменной печи.

Графическая часть: Воздухонагреватель доменной печи.

1 Общая часть

1.1Конструкция воздухонагревателя и насадки. Тепловая работа воздухонагревателя

Нагрев дутья в доменном производстве с одним из важнейших этапов его развития, которое сыграло огромную роль в снижении затрат горючего и повышении производительности доменных печей. Поиски путей повышения температуры дутья привели к созданию регенеративных воздухонагревателей, которые показали значительное преимущество над уровнем, который достигается нагреванием воздуха и вытеснили быстро из практики все раньше созданные конструкции. Таким образом, они стали преобладающим средством для нагревания доменного дутья до сих пор.

Современные доменные печи оснащаются воздухонагревателями, которые обеспечивают нагрев дутья до 1400 ^оС. Продукты сгорания проходят по насадке сверху вниз и нагревают её. Воздух проходит в обратном направлении. Подогрев дутья возможный до 1400^оС. Температура дыма, который входит в насадку t_д = 1550 – 1600^оС

Кожух: Регенеративный воздухонагреватель типа «Каупер» имеет металлическую оболочку с днищем, футерованную огнеупорным кирпичём, который носит название кожух. Основными требованиями, предложенными к кожуху, есть максимальная плотность в швах и рассчитанная на давление до 490 кПа строительная прочность, обусловленная при контрольной проверке после расчета стен воздухонагревателя в соответствии со специальной инструкцией. В связи со значительным увеличением размеров воздухонагревателей, которые достигают по высоте 50–55 м и внешнему диаметру 9–13 м кожухи изготовляют из низколегированных сталей марок 14Г2, 09Г2С, 10Г2С, толщиной листов 25-40 мм для воздухонагревателя и 20 мм для шахты горения. Кожух делают сварным с применением электрошлакового метода сваривания. Листам купола с увеличенной толщиной придается куполообразная форма. Низ кожуха закрепляется на фундаменте по всему кругу болтами. Листы, ослабленные вырезами в местах установки клапанов и люков, усиливаются накладками.

Для предупреждения коррозии кожуха применяется тепловая изоляция с помощью его покрытиям кислостойкими керамическими массами или защита фольгой из специальной стали. Для обзора, чистки, ремонта в кожухе воздухонагревателя есть лазы в сподовой камере горения и в поднасадочном пространстве. В куполе делают люки, один по центру, который закрывают специальной огнеупорной пробкой с термопарой, и один небольшой над камерой горения для пропуска троса. На этот трос подвешивают колыбель во время ремонта.

Насадка: Представляет собой огнеупорную кладку с большим числом вертикальных сквозных каналов постоянного и переменного сечения и предназначена аккумуляции тепла. В настоящие время с повышением стойкости воздухонагревателей и обеспечения повышенных температур нагрева дутья материал для насадки выбирают в зависимости от температуры в зоне: верхняя высокотемпературная зона(1150-1500^оС) выполняется из динаса марки ДВ, среднетемпературная(900-1100^оС) из высокоглиноземистых огнеупоров (ШВ 42) и низкотемпературная из шамота (ШВ47 и ШВ 28).

Воздухонагреватель (рисунок 2.1) состоит из днища 1 с огнеупорной кладкой; опорных подсадочных колон 2; подсадочной решетки 3, которая состоит из ряда плит с отверстиями по числу ячеек насадки; насадки 7, разграниченной стенки, которая отделяет насадочное пространство от камеры горения 8; камеры горения 9; подкупольного пространства 5 с люками 4;кожуха 10 воздухонагревателя с огнеупорной кладкой 11. Камера горения имеет штуцер газовой горелки 12; поднасадочное пространство, оборудованное штуцером шибера холодного дутья 13 и дымовыми клапанами. Для уменьшения внешних тепловых потерь между огнеупорной кладкой стен и кожухом размещается трепельный кирпич с засвпкой. Применяют также специальные «маты» из нетеплопроводимых материалов. Насадка 6 делается обычно прямоугольной с размером отверстий 45х45 мм или из шестигранных блоков с круглыми отверстиями диаметром 36-41 мм.

Очищенный доменный газ, подведенный к воздухонагревателю, подается в камеру горения газовой горелкой вместе с необходимым для сжигания газа воздухом, который подается специальной воздуходувной станцией. Продукты горения газа поднимаются в верх под купол воздухонагревателя, где происходит их полное сгорание и развивается максимальная температура. Дальше продукты горения идут вниз через каналы насадки. После того как отдают насадке свое тепло, они охлаждаются до 1150-400^оС и потом отводятся через дымовые клапана в боров к дымовой трубе. После нагревания насадки по достижению максимально допустимой температуры подкупольного пространства подача газа в камеру горения прекращается. В поднасадочное пространство, насадку и камеру горения в обратном к газу направлении подается воздух, который нагревается, проходя через горячую насадку, и потом через клапан горячего дутья подается по воздухопроводу горячего дутья в доменную печь.

После охлаждения насадки воздухонагреватель опять перекидывают на режим нагрева. Непрерывность подачи дутья обеспечивается наличием блока с трех-четырех воздухонагревателей на печь, из которых попеременно два или три работают в режиме нагрева, а на – на дутье, в зависимости от числа и принятой схемы работы(одиночной или попарно параллельной). Режимы нагрева и охлаждения являются основными для работы воздухонагревателя. Кроме этого, он может находится на «тяге» или быть отлюченным.

При работе воздухонагревателя на «тяге» во время кратковременных остановок печей доменный газ, который сгорает частично в фурменных коленах и кольцевом воздухопроводе, отводится по воздушному тракту к камере горения одного из воздухонагревателей для полного сгорания. Впроектах современных доменных печей эта операция отпадает, так как газ сжигают, кроме воздухонагревателе, на специальных свечах, установленных возле печи с соответствующим «отсечением» их от горячего воздухопровода.

Воздухонагреватель отключают в случае перевода в горячий резерв или ремонта печи, т.е. воздухонагреватель изолируют от газовоздухопроводов и дымового борова с дымовой трубой.

Рисунок воздухонагрева