Проект тепловой работы камерной термической печи с выкатным подом ЭСПЦ ЧерМК ОАО «Cеверсталь»

ФГОУ  СПО «Череповецкий  металлургический колледж»

 
 
 
 
 
 
 

      Специальность 150101    «Металлургия черных 

металлов» 
 
 
 
 
 

Проект  тепловой работы камерной термической печи с выкатным подом  ЭСПЦ ЧерМК ОАО  «Cеверсталь» 
 
 
 

КП 150101.01.40 ПЗ 
 
 
 
 

      Руководитель работы   Медведева Л.В.,

      преподаватель спец. дисциплин                                            

      Работу выполнил  Александренков И.С.,

      студент группы 3-МЧМ

       
 
 

         
 
 
 

     
 

Череповец 2010

Содержание

                                                                  Стр.

      Введение          2

1. Общая часть         3
1. Устройство камерной термической печи     3
2. Характеристика материалов, используемых

  для футеровки  печи        5

3. Тепловая работа печи        6
2. Специальная часть        7
1. Расчет горения природного газа      7
2. Определение времени термической обработки слябов  12

Заключение         23

Литература         24 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Введение

      Тепловая  работа печи - это совокупность тепловых процессов, обеспечивающих решение поставленной технологической задачей. Технологический процесс в термических печах сводиться к определенному тепловому воздействию на обрабатываемый металл, т.е. к осуществлению какого-либо из графиков нагрева. Тепловое воздействие выражается в изменении температуры металла и, следовательно, в измерении его энтальпии.

     Для решения технологической задачи требуется подвод определенного  количества тепла к металлу. Это  достигается благодаря тому, что  температура в рабочей камере печи в периоды нагрева и выдержки превышает температуру поверхности  металла, поскольку именно разность температур является движущей силой теплообмена.

     Повышенная  температура в печи достигается и поддерживается посредством генерации в ней тепла. Теплорегенерация производится либо за счет сжигания топлива (в топливных печах), либо путем превращения электроэнергии в тепло (в электрических печах). Далеко не все тепло, генерируемое в печи, расходуется на изменение энтальпии металла. Значительная его часть теряется в окружающее пространство через стенки печи, через открытые окна, уходит на нагрев разного рода устройств для перемещения металла через рабочую камеру, а в топливных печах еще и уходит с покидающим рабочую камеру дымовыми газами. Поэтому в печах всегда осуществляется генерация большого количества тепла, чем это нужно только для нагрева металла по заданному графику.

     Температурный и тепловой режимы работы печи, обеспечивающие осуществление заданной технологии термической обработки, оказывают самое непосредственное влияние на такие важные показатели, как производительность и расход топлива или электроэнергии.                    
 
 

     1 Общая часть.

     1.1 Устройство камерной  термической печи

      Камерные  термические печи ЭСПЦ являются печами периодического действия и предназначены  для отжига слябов после машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) ЭСПЦ и отжига деталей.

Камерные печи получили широкое распространение в термических  цехах благодаря своей универсальности  и сравнительной простоте конструкции.

      Печи  рециркуляционные, камерные, С взаимозаменяемыми  выкатными подинами, обслуживаемые  трансбордерами.

      Основным  способом управления режимом работы печей является автоматическая система  управления технологическим процессом (АСУ ТП) с использованием ПЭВМ. При  неработоспособности АСУ ТП управление режимом работы печи осуществляется вручную.

      Печи  отапливаются природным газом. Газоснабжение печей осуществляется от цехового газопровода. Давление газа перед печью должно быть 700±50 кгс/м² (7000±500 Па), температура газа от 0 до +50⁰С.

      На  каждую горелку подаются рециркуляционные газы. Подача рециркуляционных газов осуществляется эксгаустером Э-5Б по системе трубопроводов. Продукты горения природного газа смешиваются с рециркулятором в вертикальных горелочных каналах сечения 232*348 и поступают в рабочее пространство печи.

      Рабочее пространство печи условно разделено на 4 зоны продольной и поперечной вертикальной плоскостью. Каждая зона печи имеет индивидуальное регулирование температурного режима.

      Удаление  дымовых газов из рабочего пространства печи осуществляется посредством эксгаустера  через систему боровов. Часть дымовых газов возвращается в печь для создания

рециркуляции, а часть  уходит в дымовую трубу. Пропорции  дымовых газов на рециркуляцию и  уходящих в дымовую трубу определяется периодом отжига.

      Для розжига газовых горелок и  наблюдения за их работой в стенах термической печи устроены отверстия с крышками. Должна быть исключена возможность самопроизвольного открывания крышек.

   

Краткая техническая  характеристика и описание технологического оборудования

Тип печи                                 Рециркуляционная, камерная, с выкатным подом

Площадь пода, м²                                                                                           45(5×9)

Размеры печи:

Длина (по кладке), мм                                                                                      9860                                   

Ширина (по кладке), мм                                                                                   6496

Длина рабочего пространства, мм                                                                 9396           

Ширина рабочего пространства, мм                                                             5104

Средняя высота, м                                                                                                   2

Масса садки, т                                                                                                 до 130

Производительность, т/ч       1,90-2,45

Температура максимальная:

      -в  рабочем пространстве, ⁰С     850

      -дымовых  газов за эксгаустером, ⁰С    450

Тип вентилятора для подачи воздуха к горелкам   ВВД-8У

      -максимальная  производительность, м³/ч   4000

      -давление  воздуха, кгс/м² (кПа)     350(3,5) 

Тип эксгаустера         Э-Б5

      -максимальная  производительность, м³/ч   16 000

Топливо - природный  газ 

      -удельная теплота сгорания, ккал/м³    8000-8100

(МДж/м³)(33,5-33,9)

      -Максимальный  расход газа, м³/ч    350

      -давление  газа перед печью, кгс/м² (кПа)   800 (8)

Тип горелок         ГНП-4

Количество горелок, шт.        14

Кладка печи        шамот класса Б

Свод печи          арочный

1.2 Характеристика материалов, используемых для  футеровки печи

     Для футеровки печи используются шамотные огнеупоры кала Б. Основой шамотных материалов служат оксиды алюминия и кремния (Al₂O₃ и SiO₂ ), причем содержание Al₂O₃ составляет в них от 28 до 45%. Шамотные изделия изготовляют из огнеупорных глин и минерала, называемого каолином. Это сырье подвергают предварительному отжигу, а затем размалывают и просеивают. Смесь обожженного и сырого материалов, взятых в равных количествах, увлажняют, и из этой массы посредством прессования под высоким давлением изготавливают изделия требуемой формы. Их сушат, а затем обжигают при температуре,  возрастающей до 1400⁰С, в течение 70-120ч. В процессе обжига происходит перекристаллизация глинозема и образуется муллит 3 Al₂O₃×2 SiO₂, зерна которого

укрупняются и формируют  кристаллический сросток. Муллит- Это  прочное и тугоплавкое (температура  плавления 1870⁰С) соединение. Оно и определяет в основном свойства шамотных изделий.

      Применение  и свойства шамотных огнеупоров. В настоящее время в мировом производстве огнеупоров шамотные изделия занимают по объему первое место(70-75%) и их широко применяют почти во всех отраслях промышленности, в том числе и при сооружении термических печей.

 Они используются для футеровки практически всех частей печи (за исключением, в ряде случаев, пода), а также для кладки дымовых каналов, дымовых труб и т.д. Доступность и низкая стоимость (шамот - самый дешевый огнеупорный материал) также обусловливают их широкое распространение.

      Шамотные  огнеупоры имеют сравнительно невысокую  предельную температуры службы (до 1500⁰С), небольшую усадку при повторном обжиге и хорошую термостойкость ( не менее 10 водяных теплосмен). Шамотные изделия плохо сопротивляются воздействию окалины.

      Повышение содержания  Al₂O₃ в шамотных огнеупорах и увеличение их плотности позволяет довести предельную температуру службы до 1500⁰С.

    В термических  печах различных типов шамот  показывает достаточно хорошую  стойкость и служит до 10-15 лет.

     1.3 Тепловая работа печи

   В печах с выкатным подом металл помещают на выдвигаемую из печи футерованную тележку - под, задвигают этот под обратно в печь и нагревают вместе с металлом. Горелки располагают в топочных нишах, образуемых специальными углублениями в кладке печей. Топочные ниши соединяются с рабочим пространством каналами. Через эти каналы в них подсасываются частично остывшие газы из рабочего пространства за счет инжектирующего действия вытекающих из горелок струй топлива и воздуха. Для усиления регуляции газов в рабочем пространстве используются и струи воздуха, вдуваемого через специальные сопла. Образующая смесь с пониженной

температурой вытекает с большой скоростью в рабочую  камеру. В итоге обеспечивается интенсификация конвективного теплообмена и  повышение равномерности температурного поля в печи.

Число горелок зависит  от размеров печи и составляет 4-40.

      Уходящие  из печи дымовые газы удаляются через  боров, расположенный под печью. В этот боров они попадают через  вертикальные дымоотводящие каналы, выполненные в нижней части боковых стен печи в начале и конце рабочей камеры. 

     2 Специальная часть

     2.1 Расчет горения  природного газа

• Определяем низшую теплоту сгорания природного газа по формуле (1):

           =127,7CO+108H₂+358CH₄+590C₂H₄+555C₂H₂+636C₂H₆+913C₃H₈+

+1185C₄H₁₀+1465C₂H₁₂+234H₂S , кДж/м³      (1)

Где CO,H₂, CH₄- горючие составляющие топлива, %;

127,7; 108; 338…- постоянные величины.

= 358×82,1+636×3,69+1465×2,2+1185×1,4=36600,84 кДж/м³

• Находим объем воздуха, необходимый для сгорания топлива:

 

VO₂=0,01× , м³/м³   (2)

Где CO, H₂, H₂S, C_mH_n- горючие составляющие топлива, %