Отражательные двухкамерные печи

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Отражательные двухкамерные печи

Отражательные двухкамерные печи

1

Содержание

Задание

Введение

1. Общие сведения

1.1 Пламенные отражательные печи

2. Расчет печи

Заключение

Список использованных источников

Металлический каркас укрепляет кладку, и на нем устанавливаются все элементы гарнитуры печи. Кладка пода печи опирается на рам-ную металлическую конструкцию, создающую зазор между подом и фундаментом печи, обеспечивающий естественную вентиляцию, увеличивающую срок службы печи.

Горелки размещают на торцевой стенке кладки, на противоположном торце - дымоход, сообщающийся с боровом - каналом, идущим. К газоочистным устройствам и вытяжной трубе. Тепловой КПД отражательных пламенных печей составляет 25 %, производительность печи емкостью 20 т. 2,6 т/ч,

Недостаток пламенных отражательных печей сравнительно низкий тепловой КПД, относительно высокие безвозвратные потери ме-талла, образующиеся при плавке, загрязненность отходящих газов пылевидной фракции (хлориды, оксиды), что требует значительных затрат на газоочистку.

Для улучшения показателей работы ночей в настоящее время вне-дрены или готовятся к внедрению усовершенствованные конструк-ции. Например, при глубокой ванне трудно перемешивать металл. Эту операцию в течение плавки производят несколько раз для вырав-нивания химического состава и температуры в объеме ванны, увеличения площади соприкосновении с рафинирующими флюсами, повышения скорости растворения тугоплавких легирующих добавок, ликвидации местного перегрева, поэтому перспективно газодинамическое перемешивание. Принципиальная схема метода для вакуумной печи представлена на рисунке 1 канал, сообщающийся с ванной, подают под давлением азот, который оттесняет металл в канале на некоторую глубину, затем при резком снижении давления металл в трубе занимает прежний уровень. Создающиеся колебания всего объема металла обеспечивают его интенсивное перемешивание во всей ванне.

Значительное количество тепла теряется с отходящими газами, температура которых на выходе из печи достигает 800--1000 °С. Тепловой КПД печи повышают установкой на пути движения горя-чих газов рекуператора для подогрева дутьевого воздуха горячими отходящими газами до 350-400 °С. Решение этой проблемы обычно затруднено из-за отсутствия устойчивых при высоких температурах в газовых агрессивных средах материалов для рекуператоров. Эта за-дача решается подачей в рекуператоры отходящих газов при более низких температурах, например при 500 °С, и охлаждением горячих газов подсосом холодного воздуха или холодных газов вытяжки от тигельных индукционных немей, Агрессивность охлажденных так отходящих газов резко снижается, и, следовательно, увеличивается срок службы рекуператоров. Снижается также запыленность газов, и уменьшаются расходы на очистку теплообменников от пыли.

Большое значение для экономичной работы печи имеет коэффициент избытка воздуха, при значении его 100 % (часто встречается на практике) термический КПД печи снижается на 35 %, В производственных условиях вполне достижим избыток воздуха 5 %, который ча-ще всего возникает в результате подсоса через неплотности в загрузочных окнах. Это можно предотвратить работой печи при положительном давлении, которое достигается автоматизированным управлением шибера.

Дополнительный, не меньший эффект получается при рациональ-ной организации производства, т. е. сокращением длительности загрузки шихты, ее нагрева, рафинирования и разливки металла, Перечис-ленные мероприятия позволяют снизить удельный расход энергии на 35-40 %.

Дутье с добавкой кислорода в количестве 5-7 % применяют на не-которых зарубежных заводах. Жидкий кислород последовательно по-дают в испаритель, фильтр. Затем через редуктор и расходомер - в воздухопровод (рисунок 2). Удельный расход кислорода (приведенный к нормальным условиям) 0,0264 м3/кг.

Применение добавки кислорода способствует увеличению темпе-ратуры пламени на - 200 С, факел при этом становится короче, не омывает свод, что продлевает срок его службы, повышается КПД но-чи, производительность, снижается угар металла и расход дутьевого воздуха. Органические примеси шихты (масла, пластмасса, краски) сгорают практически полностью. Это уменьшает затраты на газоочистку.

Применение кислорода по приведенной выше схеме дает сущест-венный экономический эффект при незначительных капитальных за-тратах.

На ОАО «Мценский завод «Вторчермет» одном из крупнейших предприятий в Европе по переработке вторичного алюминиевого сы-рья уже несколько десятилетий работают двухванные пламенные отражательные печи круглого сечении (рисунок 3), Обе камеры, соединенные газоходом 3, отапливаются природным газом по противоточному принципу. Это более гибко регулирует температурный режим в ко-пильнике и уменьшает вероятность загрязнения расплава пылевидной фракцией отходящих газов. Емкость ванн диаметром 6 м каждая ~ 27-30 т. Загрузка шихты, чистка пода, перемешивание расплава, ска-чивание шлака производятся мульдозавалочной машиной. Произво-дительность печи 60 т/сут. Камера 1 служит для переплавки сырья. После заполнения ванны металлом его переливают в ванну-копильник 2 по внешнему переточному желобу 9. Выпуск металла произво-дится из копильника по желобу на конвейерную разливочную маши-ну. Цилиндрическая форма корпуса имеет внешнюю поверхность меньшую, чем у аналогичной по емкости печи прямоугольного сече-ния, и, следовательно, более низкие тепловые потери через кладку. Со-кращается срок между капитальными ремонтами.

Цилиндрическая форма ванны позволяет эффективнее перемеши-вать металл. Большой размер загрузочных окон представляет опреде-ленные удобства при загрузке крупногабаритной шихты, снижает вероятность повреждения элементов их конструкции. Перелив металла по протяженному открытому желобу приводит к тепловым потерям. Желоб обычно укрывают по всей длине железным коробом.

а -- прямоточная; б -- противоточная; 1 -- плавильная камера; 2 -- копильник; 3 -- переточное окно; 4 -- дымовое окно; 5 -- свод; 6 -- горелка плавильной камеры; 7 -- горелка копильника; 8 -- передняя стенка; 9 -- ванне плавильной камеры; 10 -- ванна копильника; 11 -- горелочная стена;12 -- откос; 13 - стойка каркаса; 14 -- междукамерный холодильник, 15 -- задняя стенка; 16 -- переточные летки; 17- выпускная летка; 18 -- свод копильника; 19 -- форкамера; 20 -- порог; 21 -- заслонка

Рисунок 1- Двухкамерные отражательные печи

1 -- печь; 2, 8 -- вентиль вакуумный сильфонный ; 3, 5 -- регулирующий вентиль; 4 -- редуктор; 6 -- электропневматический кран; 7 -- фильтр; 9 --мановакуумметр, 10 -- труба 11 -- электронный блок

Рисунок 2 - Схема газодинамического перемешивания металла в вакуумной печи

Загружать нишу большими порциями или крупногабаритными, неразрезанными кусками возможно, используя конструкции пламен-ных отражательных печей со съемными или сдвигаемыми сводами (рисунок 4) Кратковременность операции загрузки повышает КПД и производительность печи.

На некоторых зарубежных заводах крупногабаритный лом, силь-но загрязненный конструкционно связанным железом, переплавля-ют в шахтных печах. Эти печи работают с более высоким тепловым КПД (~ 60 %), поскольку загружаемая и движущаяся сверху вниз шихта прогревается идущими навстречу горячими отходящими га-зами. В печь можно загружать почти не разделанную шихту, без под-сушки (влажную) объемом до 10 м за одну завалку, что повышает производительность печи и труда обслуживающего персонала.

1 -- плавильная камера, 2 - копильник; 3 - соединительный газоход; 4 -- дымоход окно; 5 - рекуператор, 6 - рабочее окно; 7 -- заслонка рабочего окна, 8 - откос для выгреба; 9 - переточный желоб; 10--летка; 11 - ось грелки

Рисунок 3- Схема противоточной отражательной печи с крупными камерами

1 -- емкость для жидкого кислорода; 2 - испаритель; 3 - фильтр; 4 редуктор; 5 - клапан с электромагнитным затвором; 6 - вентиль-дозатор, 7- расходомер, 8 -- распылитель; 9 -- воздуховод

Рисунок 4 - Схема подачи кислорода в дутье

3. Тепло на нагрев и плавление примесей:

где Gприм - масса примесей, поступающих в печь, кг/ч; ДH800,ДH20 - энтальпии примесей при 800 и 20°С кДж/ч,

4. Полезный расход тепла:

5. Тепло, уносимое отходящими газами:

где Vух - объем отходящих газов (приведенное к нормальным ус-ловиям), м3; tух - температура отходящих газов, °С; Сpyx - удель-ная теплоемкость отходящих газов, кДж/(м3*К),

6. Тепло от неполноты сгорания топлива:

Химическая неполнота горения природного газа равна нулю.

7. Тепло выгребов составляет 1 %:

Определение потерь тепла через кладку печи

1. Потери тепла через боковые стенки печи:

Температура на внутренней стенки кладки 1100 °С.

Кладка боковых стен состоит из шамота толщиной S1=575 мм.

Теплопроводность шамота лш=0,84 + 0,58 *103* tср Вт/(мК).

Принимаем температуру окружающей среды 20°С, темпера-туру на наружной поверхности кладки tн=135 °С.

Теплоотдача от наружной стенки в окружающую среду при такой температуре составит бн =14,8 Вт/(м2 *К).

Средняя температура в слое шамота:

tср =(1100+ 135)/2=617,5 °С;

лш=0,84 + 0,58*10-3*617,5=1,20 Вт/(м*К);

Тепловой поток (q1) через 1 м длины цилиндрической футе-ровки:

где t1 - температура на внутренней поверхности кладки, °С; t0 -температура окружающей среды, °С; d2 и d1 - диаметр наружной и внутренней кладки, м, соответственно.

Проверка предварительно принятой температуры на наружной поверхности кладки:

Принимаем tн =140 °С.

2. Потери тепла через боковые стенки кладки печи:

Qбок = q1 *l = 143600*2.96 = 425000 кДж/м,

3. Потери тепла через кладку пода печи:

первый слой шамот класса А толщиной S1=575 мм;

второй слой шамотный порошок, толщиной S2=132 мм;

третий слой - шамот толщиной S3=204 мм;

четвертый слой - диатоминовый кирпич толщиной S4=204 мм;

л1 = 0,84+ 0,5810-3 t Вт/(мК);

л2 = 0,227 + 602 10-12 T2 Вт/(мК);

л4 = 0,116 + 0,00015 t Вт/(мК).

Принимаем следующее распределение температур по кладке:

1100 - 840 - 750 - 630=90 °С

Средняя температура и слое шамота:

tср =(1100+840)/2=970 °С

л1 = 0,84+ 0,5810-3 *970 = 1.403 Вт/(мК);

Средняя температура шамотного порошка:

tср.пор=(750+840)/2=7950 °С;

л2 = 0,227 Вг/(мК).

Средняя температура в слое диатомитового кирпича:

tср.д = (630 + 90)/2 = 360 °С;

л4 = 0,116 + 0,00015 *360=0.17 Вт/(мК).

Принимаем для расчета температуру на наружной поверхно-сти кладки пода печи tк =90 °С.

Теплоотдача от наружной поверхности:

при tк =90°С бк = 11,25 Вт/(м2К),

Тепловой поток через 1 м2 поверхности кладки иода:

4.Проверка предварительно принятого распределения темпера-тур:

Температура на границе слоев «шамот - шамотовый порошок»:

Температура на границе слоев «шамотный порошок - шамот»:

Температура на границе слоев «шамот - диатомитовый кирпич»:

Температура наружной поверхности кладки:

Таким образом, полученная по расчету температура наружной поверхности кладки незначительно отличается от принятой.

Потери тепла через кладку пода:

где

где Fпода - площадь кладки поверхности пода

Тепловой поток черт кладку спада:

где t1 - температура на внутренней поверхности кладки, °С; t0-температура окружающею воэдуха,°С S - толщина кладки, м; бн - теплопроводность кладки, Вт/(м*К); бн -теплоотдача, Вт/( м2К),

2. Проверка предварительно принятой температуры на наруж-ной поверхности кладки свода:

Полученная по расчету температура наружной поверхности кладки незначительно отличаемся от принятой.

3. Потери тепла через кладку свода:

где Fсвода - площадь свода, равная 34 м2

4. Общие потери тела через кладку одной печи:

5. Общие потери тепла через кладку двух печей (плавильника и копильника).

Примем, что неучтенные потери в окружающую среду - 30 %,

Тепло, уносимое выминающимися газами через открытое окно:

где V1 - объем выбивающихся через открытое окно газов, м ; h - высота окна, 1,5 м; b - ширина окна, 1,97 м; м - коэффициент расхода, 0,82; гB - плотность воздуха при нуле градусов, 1,293 кг/ м3; гr - плотность выбивающихся газов при 1100 °С, 0,23 кг/ м3

Состав природного газа, % (объемн.): СН4-93, С2Н6-4,5, С3Н8-0,8, С4Н10-0,6, С5Н12-0,5, СО2-0,1, N2-0,5

+N2=7,93 м3

где б - коэффициент избытка воздуха, L0 - количество воздуха, необходимого для сжигания 1 м3 природного газа.

CO2=(1,094*100)/11,1=9,9%; Н2О= (2б087*100)/11,1=18,8%;

N2=7,93*100/11,1=71,3%

где г0 и гt- плотность газов при нуле и 1000°С, соответственно

1.Удельная теплоемкость продуктов сгорания:

2. Общий объем выбивающихся газов, приведенный к нормальным условиям:

Окно открыто около 1 ч в течение плавки - 0,333 ч, тогда объ-ем газов, выбивающихся из печи, равен:

3. Потери тепла с вывивающимися газами:

где Cr -удельная теплоемкость выбивающихся газов, 1,528 кДж/( м3К); tr температура выбивающихся газов, 1000 °С

4.Количества тепла на нагрев и расплавление металлического алюминия в копильнике (подшихтовка):

5.Количество тепла, необходимого для нагрева металлического алюминия на 50 °С (при переливе из плавильной зоны в копильник - металл охлаждается):

6. Приход тепла приравнивают расходу и определяют количество топлива:

Qприхода= Qрасхода

35400*В + 2628*B+ 4910000 = 5243000 + 838000 + 240500 + 17000*B + 885*B + 354*B + 2370000 + 3900000 + 2895000 +94000,

B= 540 м3/ч.

Расход топлива на печь 550 м3/ч, на плавильную зону В1=350 м3/ч; накопильник В2=200 м3/ч.

Сводная таблица теплового баланса печи

Список использованных источников

1 Фомин Б.А. Металлургия вторичного алюминия: Учебное пособие для вузов/ Б.А. Фомин, В.И. Москвитин, С.В. Махов. - М.: «Экономет», 2004.-240с.: ил.