Расчет основных размеров печи

Для обеспечения производительности 90 т/час,(см.Задание) в печи должно одновременно находиться следующее количество металла:

G = P•g (44)

G = 90• 2,33 =209,7т.

Масса одной заготовки:

g (45)

где l - длина заготовки, м;

b - ширина заготовки, м;

d - высота заготовки, м.

-удельный вес стали =7,85т

g = 4•0,24•0,24•7,85

Число заготовок, одновременно находящихся в печи:

; (46)

шт.

При однорядном расположении заготовок общая длина печи:

L = b × n; (47)

L = 0,24 × 116 = 28м

Площадь пода при ширине печи 4,5 м/ см. раздел 2.1/:

F_под = В × L; (48)

F_под = 4,5 х 28 =126м2

Высота отдельных зон печи оставляем такими же, какие были приняты при ориентировочном расчете. Длину печи разбиваем на зоны пропорционально времени нагрева;

для методической:

Lм = ; (49)

для сварочной зоны:

Lсв. = ; (50)

Lсв. = ;

для томильной зоны:

Lсв. = ; (51)

Lсв. = ;

Напряжение пода печи:

(52)

Тепловой баланс печи. Определение расхода топлива

Приход тепла.

1.Тепло от сгорания топлива:

; (53)

где В - расход топлива, м³/с;

2.Тепло, вносимое с подогретым воздухом или газом:

; (54)

3.Тепло экзотермических реакций /принимаем угар металлов за 1%/

(55)

Расход тепла.

1.Тепло, затраченное на нагрев:

(56)

(57)

/ прил.Г./

2. Тепло, уносимое уходящими газами:

(58)

где энтальпия дымовых газов, при t_ог=870 с равна:

i_СО2=0,1675×1972,43=330,38

i_Н2О=0,0876×1517,87=130,54

i_О2=0,0238×1319,67=31,41

i_N2=0,7211×1243,55=896,72

_д=∑ _n=1389,05

3. Потери с химическим недожогом топлива. Принимаем в уходящих дымовых газах 1%

(59)

4. Потери с механическим недожогом топлива. Принимаем утечку газа 2%

(60)

5. Потери тепла с окалиной:

; (61)

где С_ОК = 1,25кДж/кг ⁰С; t_ОК = tкон ме = 1265 ⁰С;

tок = tкон ме = 1265 ⁰С;

6. Потери тепла через кладку:

Поверхность кладки стен:

методической зоны:

(62)

где d - открытая часть окна посада, которая равна 0,2;

сварочной зоны:

(63)

томильной зоны:

(64)

Полная поверхность стен:

Fcт = Fм + Fсв+Fт (65)

F_cт = 34,76+81,15+28,55=144,46 м²

Найдём температуру кладки, усреднённую по длине печи:

(66)

Температуру наружной поверхности стен принимаем равной 50С, находим ориентировочно температуру на стенке кладки и теплоизоляции:

Средняя температура шамотного слоя:

; (67)

;

Средняя температуру теплоизоляций:

Из приложения ХI/ лит. 2 стр. 366/ находим:

; (68)

кВт

Поверхность кладки свода:

;

Поверхность свода, усреднения по длине печи:

; (69)

Температуру наружной поверхности свода тоже принимаем на 100 с больше, чем кладки: ;

Температура на стыке кладки теплоизоляции:

Средняя температура шамота:

Средняя температура изоляции:

Потери через свод составят:

Принимаем, что потери тепла через под составляют 20% от общей потери тепла через стенки и свод печи:

; (70)

Потери тепла излучением через открытые окна:

(71)

где Ф - коэффициент диафрогмирования равен 0,7;

Тг - средняя температура газов в печи,

y- относительное время открытия окна,

Если для выдачи одной заготовки окно открывается на 10с, а количество выданных за час заготовок:

;

50×10=500 сек. или 0,139ч

то в течении каждого часа окно выдачи бывает открыто 0,139ч

Относительное время открытия окна выдачи: Qвыд=0,139ч

Значение Qсм для смотровых окон принимаем 0,05 часа, для окна посада - Qпос=1 / окно открыто все время/.

Площадь открытой части окна посада:

Fпос = В х 0,2; (72)

Fпос = 4,5 х 0,2 = 0,9м2

Площадь открытой части выдачи равна:

; (73)

Fвыд = 2(0,24+0,1) = 1,53м2

где d - полная толщина изделия. (см. задание).

Площадь одного смотрового окна принимаем из данных практики 0,2

- в методической зоне:

- в сварочной зоне:

- в томильной зоне:

Потери тепла излучением:

методическая зона:

(74)

Сварочная зона:

; (75)

Томильная зона:

(76)

Общие потери излечения через окна печи:

; (77)

;

Потери тепла с охлаждением водой принимаем равными 10% от тепла, вносимого с топливом и воздухом.

; (78)

Неучтенные потери принимаем 10%:

; (79)

Составим уравнение теплового баланса:

(80)

6350•В + 1095,4•В + 1412,5 = 21470 + 3117,07•В + 298,96•В + 127•В + 545,53 + 581,36 + 577 + 744,5•В + (74,4•В + 115,84)

7445,4•В +1412,5= 23289,73+4361,93• В =

=7445,4•В - 4361,93• В=23289,73-1412,5

3083,47•В = 21877,23

В = 7,095м3/с или 25542м3/ч

Подставляя значение В в статьи прихода и расхода тепла полученные данные заносим в таблицу.

Таблица 7 - Тепловой баланс

Статьи прихода	кВт	Статьи расхода	кВт
1 Химическая энергия топлива	45053,3	1 На нагрев металла	21470
2 Физическое топливо воздуха	7771,87	2 С уходящими газами	22115,6
3 Тепло экзотермических реакций	1412,5	3 С хим. недогаром топлива	2121,12
		4 С мех. недогаром топлива	901,6
		5 Потери с окалиной	545,53
		6 Через кладку	581,36
		7 С излучением	577
		8 С охлаждённой водой	5282,23
		9 Неучтённые потери	644,063
Всего:	54237,67	Всего:	54238,5

Неувязка в допустимых пределах не должна превышать 0,2%

4.10 Основные технико–экономические показатели тепловой работы печи

Коэффициент полезного действия печи:

; (90)

Коэффициент использования топлива:

; (91)

Удельный расход условного топлива.

; (92)

4.10 Экономический эффект в результате использования тепла отходящих дымовых газов.

Подогрев воздуха в рекуператорах позволяет повысить температуру горения топлива, тепловую мощность печи и, кроме того, снижает расход топлива. Это видно из следующего расчета.

Энтальпия воздуха, подогретого в рекуператорах до 500

где В – расход топлива, м³/сек.;

Z – расход воздуха на 1м³газа.

– 672 / см.табл.2. лит.4. стр.25/

Энтальпия отходящих из рабочего пространства дымовых газов, при

t_ух = t ⁰г=870 =900 / табл.2 /10,с.25/;

;

Степень утилизации тепла дымовых газов находим по формуле:

;

Экономия топлива при этом составляет:

;

где - начальная энтальпия продуктов сгорания при калориметрической температуре горения топлива, которая равна =3050

Годовая экономия газа:

;

где В – часовой расход топлива м³/ч;

В_ф – фактическое время работы печи, которое по данным ЧМК для сортопрокатных станов равно 7280 ч;

Условно годовая экономия топлива в денежном выражении

;

где – стоимость коксового газа;

– стоимость доменного газа;

– доля коксового газа в смеси;

– доля доменного газа в смеси.

По данным ЧМК на 2015г – стоимость одной тысячи кубических метров коксового газа равна 1 712,24 рубля, а доменного газа 359,67 рублей, природного газа 3 504 руб.

;