Печь с шагающим подом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Рисунок  5 - Расчетная схема горелки без  предварительного смешения.

 

В сожигательных  устройствах с предварительным  смешением топливо смешивается с воздухом для горения внутри устройства; полное же сгорание происходит в пределах горелочного туннеля (например, в инжекционных горелках), а в рабочее пространство поступают только продукты сгорания.

Расчет горелок  без предварительного смешения заключается в определении проходных сечений для газа, воздуха и газо- воздушной смеси или в определении пропускной способности грелки с известными геометрическими размерами. [4, с.15]

Количество воздуха V_О.В. , м³/с необходимого для сжигания газа определяется по формуле:

 

,                              (59)

 

где n - коэффициент расхода воздуха, 1,16;

    L₀ - количество воздуха затраченное, при сжигании 1м³ газа, м³/м³;

    V_О.Г. - количество сжигаемого газа м³/с.

 

 м³/с

 

Скорость газового потока в выходном сечении ω_О.Г. , м/с определяется по формуле:

 

,                            (60)

 

где Т₀ - начальная температура газового потока, 273 ⁰К;

     Р_Г - давление газового потока перед горелкой, Па;

     ξ - коэффициент сопротивления горелки, отнесенный к скорости газа в самом узком сечении, 1,5;

     ρ_О.Г. - плотность газового потока, кг/м³;

       Т_Г - температура газового потока перед горелкой, ⁰К.

 

     

м/с

 

Скорость воздуха в выходном сечении ω_О.В. , м/с определяется по формуле:

 

,                            (61)

 

где Т₀ - начальная температура воздушного потока, 273 ⁰К

     Р_В - давление воздушного потока перед горелкой, Па

     ξ - коэффициент сопротивления горелки, отнесенный к скорости газа в самом узком сечении, 1,0

     ρ_О.В. - плотность воздушного потока, 1,29 кг/м³

    Т_В - температура воздушного потока перед горелкой, ⁰К

 

 м/с

 

Площадь выходного сечения газового потока F_Г. , мм² определяется по формуле:

 

,                              (62)

 

где ω_О.Г. - скорость газового потока в выходном сечении, м/с.

 

 мм²

 

Действительная скорость газового потока в выходном сечении ω_Г. , м/с определяется по формуле:

 

,                                  (63)

 м/с

 

Действительная скорость воздуха в выходном сечении ω_В. , м/с определяется по формуле:

,                                (64)

 

где ω_О.В. - скорость воздуха в выходном сечении, м/с.

 

  

м/с

 

Количество газовоздушной смеси V_О.СМ. , м³/с определяется по формуле:

 

,                               (65)

 

где V_О.В. - количество воздуха, м³/с.

 

м³/с

 

Принимаем скорости:

на подводе  газа (от 10 до 15 (м/с)) - 15м/с;

на подводе  воздуха (от 8 до 10 (м/с)) - 10м/с;

На выходе газовоздушной смеси из носика горелки (max 20-30, min 4-5 (м/с)) - max - 25м/с.

Определим диаметры:

на подводе  газа d_Г.=125мм;

на подводе  воздуха d_в=150мм;

носика горелки max=d_Н.Г.=100мм.

 

2.8 Подбор и расчет вентилятора

 

Выбор вентиляторов определяется, главным образом, не конструктивными соображениями, а заданными величинами необходимого напора, производительности (расхода) и объемного веса газа.

 

 
        Вентиляторы выбирают по номограммам, которые могут быть индивидуальными и групповыми. Наиболее точными являются индивидуальные.

Вентиляторы применяются для подачи воздуха  в топливосжигающие устройства и для удаления печных дымовых газов за пределы цеха. В некоторых случаях вентиляторы, устанавливаются в печах для создания принудительной циркуляции печных газов.

По принципу действия вентиляторы разделяются  на центробежные и осевые.

 

Рисунок 6 схема  устройства центробежного вентилятора:

1 - корпус;

2 - всасывающий  патрубок;

3 - напорный  патрубок;

4 - ротор;

5 - вал.

Центробежные  вентиляторы делятся на вентиляторы  общего значения, специальные и дутьевые. Осевые вентиляторы применяют для большого количества воздуха с небольшим давлением. Для нагнетания воздуха в вагранку применяют центробежные вентиляторы высокого давления. Центробежные вентиляторы представляют собой лопастное колесо, которое заключено в спиральный кожух. В торцевой части кожуха имеется всасывающий патрубок.

Привод вентилятора  осуществляется непосредственно от электродвигателя или через ременную передачу. [5, с.54]

Производительность вентилятора V_B , м³/ч определяется по формуле:

 

,                                (66)

 

где В - расход топлива, кг/ч;

    L_П - объем воздуха, м³/м³.

 

 м³/ч

 

Напор h_расч , мм вод. ст. определяется по формуле:

 

,                              (67)

 

где h′ - давление вентилятора, мм вод. ст. определяем по таблице [5, c.52], h′=300.

 

 

По номограмме в зависимости от h′ и V_B определяем номер с большим КПД по рисунку 14 [5, с.57], η=0,55.

Мощность вентилятора на валу N_B , кВт определяется по формуле:

 

,                          (68)

 

где η - КПД вентилятора;

    η_П -  КПД передачи, η_П =1.

 

 кВт

Диаметр воздухопровода идущего от вентилятора d_общ , м определяется по формуле:

 

,                            (69)

 

где ω_в - скорсть воздуха, м/с;

    V_B - производительность вентилятора, м³/с.

 

 м

 

2.9 Техника безопасности

 

Печи с газовым  обогревом представляют наибольшую опасность, содержащие СО, Н₂ и СН₄.

Природный газ  и продукты его неполного горения  ядовиты и в смеси с воздухом образуют горючую и взрывоопасную  смесь. Подобным образом ведут себя и другие горючие газы. В составе рассматриваемых газов могут быть: окись углерода, сернистые соединения, двуокись углерода, метан, ацетилен, этан, этилен, аммиак и т.д. Эти газы ядовиты.

Эти особенности  газового топлива обуславливают  правила техники безопасности при работе на оборудовании с газовым обогревом. Газопроводы разрешается крепить к каркасам печей на кронштейнах или на подвесках с хомутами. Приваривать хомуты и кронштейны к газопроводам не разрешается.

Не допускается  прокладка газопроводов в тех местах, где они могут омываться горячими продуктами горения или соприкасаться с раскаленным или расплавленным металлом. При параллельной прокладке газопроводов и электропроводов или кабелей расстояние между ними должно быть не менее 250мм, а в местах пересечений - не менее 100мм. Пересечение газопроводами вентиляционных шахт, воздухопроводов и дымоходов не допускается.

На печах  должны быть установлены приборы  для замера давления газа у 

горелок; давления дутьевого воздуха у горелок; разрежения в печном пространстве или в дымоотводящем борове. Это дает возможность контролировать процесс сжигания газа. При падении давления газа или воздуха ниже допустимого предела горелку необходимо погасить во избежание ее затухания.

При установке горелок необходимо, чтобы расстояние от выступающих частей горелок или арматуры до стен других частей здания или оборудования было не менее 1 метра.

В зависимости  от конструкции на печах могут  быть установлены взрывные клапаны. Их размещают таким образом, чтобы при их срабатывании была обеспечена безопасность обслуживающего персонала.

На каждый газовый печной агрегат составляют инструкцию по эксплуатации и схему газопроводов агрегата с указанием всего газового оборудования. Инструкции должны быть вывешены у агрегатов. Перед пуском в работу топки и печное пространство агрегатов проветривают. Время проветривания указано в инструкции в зависимости от проветриваемого объема.

Запрещается оставлять без надзора работающие газовые печи, а также эксплуатировать  их при наличии неисправностей и при отсутствии тяги. В случае прекращения подачи газа необходимо немедленно перекрыть отключающее устройство на вводе газопровода в цех и у агрегатов.

При длительной остановке печей газопроводы  должны отключаться с установкой заглушки после запорного устройства, а продувочные свечи после отключения газопровода должны оставаться в открытом состоянии. Заглушки должны иметь выступающие за пределы фланцев хвостовики.

При авариях  или пожаре в цехе подача в цех  газа должна быть немедленно прекращена. Нагружать газопроводы всякого рода тяжестями, а также использовать их в качестве опорных конструкций запрещено. Запрещается также использовать газопроводы в качестве заземления. 

Прежде чем  приступить к розжигу грелок, следует  проверить давление газа в газопроводе перед печью, а при подаче воздуха от дутьевых устройств – давление воздуха, наличие разрежения в печном пространстве и при необходимости отрегулировать его.

 
        3 Заключение

 

Нагревательная  печь с шагающим подом производительностью 45т/ч, отапливается природным газом следующего химического состава: СН₄=92,9%; С₂Н₆ = 6%; С₃Н₈=0,5%; С₅Н₁₂=0,5%; СО₂=0,1%; N₂=0,1% и другие углеводороды. Длина печи L=12,93м. Ширина печи В=6,66м.  Теплота сгорания топлива =33258,2кДж/м3.

Нагреваемые заготовки цилиндрические из углеродистой стали С=0,22%, d=40мм и l=2,5м. Заготовки в печи нагреваются до температуры tк=950⁰С. Время нагрева 18,66 минут. Расположение заготовок в два ряда. Для отвода продуктов горения используется кирпичная дымовая труба длиной 39 метра и центробежный вентилятор электрического привода: производительностью 10292,8 м³/ч и мощностью на валу 1149,8кВт. Для подачи топлива в печь применяются горелки типа труба в трубе средней тепловой мощности типа ДВС  с исполнением І. Расход топлива В составляет 0,2499кг/ч.

Нагревательная  печь с шагающим подом не нашла  широкого применения в металлургии, в следствии своих конструктивных недостатков.  
       Перечень используемой литературы.

 

1 Винтовкин А.А.; Ладышчев М.Г. и др. Справочник «Горелочные устройства промышленных печей и топок» - Москва: издательство «Интермет Инженеринг» 1999 - 560с.                                                                                                                                                                                                                                                          
     2 Долотов Г.П; Кондаков Е.А. «Печи и сушила литейного производства»- Москва издательство «Машиностроение», 1984г. - 232с

3 Ененко Г.М;  Степанов Е.М; Филимонов Ю.П. «Промышленные печи»- Москва издательство «Машиностроение», 1964г. - 360с.

4 Кривандин В.А; Молчанов Н.Г; Соломенцев С.Л. «Металлургические печи»- Москва издательство «Машиностроение», 1967г. - 462.

    5 Лебедев  Н.С. А.С. Телегин «Нагревательные печи» - Москва издательство «МАШГИЗ», 1962г. - 344.