Теплотехника

РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка: 23 с., 2 креслення., З табл., 5 джерел.

Метою курсового проекту проектування скловарильної печі для виробництва скла продуктивністю 105 т. на добу. Наводиться конструктивний і тепловий розрахунок печі. Проведено розрахунок горіння палива і визначені його витрати. Виконаний тепловий розрахунок регенераторів. Розрахована висота та перерізи димової труби. Розроблені креслення плану скловарильної печі і її переріз.

СКЛОВАРИЛЬНА ПІЧ, ГЕНЕРАТОРИ, НАСАДКА, ПАЛЬНИКИ, ПАЛИВО, БАКОР, ТИСК.

ABSTRACT

Explanatory message: 42 с., З rice., З tables., 5 sources.

The purpose of course project was to project a sklovaril’na stove for the production of glass the productivity of 105 o. on days. The structural of fuel is conducted and his charges are certain. Vikonan thermal calculation of regenerators. Expected height and cuts of flue. Developed drafts of plan of sklovaril’na stove and its cut.

ASKLOVARIL’NA, STOVE, REGENERATORS, ATTACHMENT, GASRINGS, FUEL, BAKOR, PRESURE.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗМІСТ

	ВСТУП	стор. 4
1	ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА	5
2	ТЕПЛОТЕХНІЧНІ РОЗРАХУНКИ	14
	2.1. Конструктивний розрахунок печі	14
	2.2. Розрахунок горіння палива	15
3	ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК ПЕЧІ	19
	3.1. Визначення витрат палива	19
	3.2. Техніко-економічні показники  роботи печі	27
	ВИСНОВКИ	41
	ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ	42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

Скло широко використовується у  народному господарстві,воно служить для остеклення промислових споруд , машин , тролейбусів , його застосовують у харчовій , хімічній , медичній промисловості .

Виробництво скла неперервно зростає , удосконалюються технологічні процеси його виробництва , підвищується якість .

В останні роки здійснено великий  комплекс робіт по технічному переозброєнню скляної галузі .Комплекс заходів по удосконаленню включає в себе інтенсифікацію процесів варки скла шляхом поліпшення якості сировии і шихти , удосконалення конструкцій і підвищення теплової потужності склоформуючих печей , використання високотемпературних режимів варки , електротермії .На скляних заводах застаріле обладнання змінюють на нове з високопродуктивними склоформуючими автоматами , відбуваються роботи по зниженню матеріалоємності скла з використанням ефективних засобів зміцнення .

Технічне переозброєння скляної  промисловості не стоїть на місці, воно змінюється при активній участі науково-дослідницьких і навчальних інститутів. На сьогодні ми маємо машини з небувало високою потужністю.

Печі стали будувати з більш якісних вогнетривів , що підвищило компанію печей . Але перед галуззю постала інша задача — економія паливно-енергетичних   ресурсів . Цим питанням займаються багато науковців, перші кроки до економії вже подолані — це теплоізоляція печі , використання регенераторів , рекуператорів, встановлення котлів утилізаторів та інші заходи.

 

 

 

 

 

 

1 ТЕХНОЛОГІЧНА  ЧАСТИНА

              Скловаріння - це складний фізико-хімічний процес, який протікає при зміні високої температури в середовищі, що рухається, змінного або складного складу скла, який залежить від виду палива, умов теплообміну, а також характеру руху скломаси й газів. Фактори, що впливають на процес скловаріння: хімічний склад і властивості сировинних матеріалів і скла; підготовка сировинних матеріалів і готування шихти й бою в піч; властивості вогнетривких матеріалів; вид палива і його спалювання; теплообмін у робочій камері печі; рух скломаси; склад газового середовища й режим тисків; температурний режим; рух газів.

1.1 Призначення й сутність процесів, що відбуваються при тепловій  обробці.

Вихідні матеріали: пісок, сода, вапняк, доломит і сульфат, а також бій і барвники. Процес варіння скла завершується одержанням якісної скломаси, придатної для виготовлення виробів. Головними вимогами до якості скломаси є:

• повна відсутність не проварених часток шихти;
• хімічна й термічна однорідність;
• відсутність видимих газових і твердих включень.

Кожна стадія скловаріння має свої особливості, вимагає певних умов і  завершується при різних температурах.

На першій стадії (силікатоутворення) відбуваються хімічні реакції розкладання карбонатів і сульфатів, виділення газоподібних з'єднань (С₂, S0₂, Н₂0), що втримуються в компонентах сировини. У ході стадії шихта перетворюється в спечену масу. Температура 800 - 950 °С.

На другій стадії (склоутворення ) завершуються хімічні реакції силікатоутворення, а частки кварцу й інших компонентів шихти розчиняються в розплаві, що не прореагували. Маса перетворюється у прозорий розплав, без твердих включень шихти, що не проварились. Температура на цій стадії становить 1200-1300С °С.

             Третя стадія (освітлення) найбільш тривала за часом, тому що зі скломаси гази віддаляються повільно . Ця стадія закінчується тоді, коли в розплаві скломаси можна виявити видимих газових включень (міхурів, мошки). Температура 1420-1560°С. 

              Четверта стадія (гомогенізація) - скломаса стає однорідною по хімічному складу, що необхідно для вироблення скловиробів. Стадія гомогенізації протікає одночасно з освітленням, температура така ж.

П'ята стадія (остудження) - здійснюється шляхом рівномірного зниження температури  на 300 - 400°С, коли скломаса здобуває в'язкість, необхідну для формування й вироблення виробів.

             Джерелом тепла в робочій камері є факел полум'я, що утворюється при спалюванні природного газу або рідкого палива.

Факел полум'я, шихта, кладка, піна й  скломаса мають різні температури  й передають один одному тепло  випромінюванням. У процесі теплообміну  основна частина тепла припадає на частку випромінювання й тільки невелика (5 - 10%) на частку конвекції.

Тепло передається випромінюванням  від факелу в наступних напрямках:

• до поверхні шихти, варильної піни й скломаси;
• до поверхні склепіння й від нього до поверхні шихти або скломаси через проміжки між смолоскипами пальників;
• до поверхні бічних стін і звідти до поверхні шихти й скломаси.

Променистий потік, що падає на кладку, шихту й скломасу, частково

поглинається й частково відбивається. Відбитий потік підсумується із власним  потоком випромінювання. Факел полум'я  при частковій прозорості в залежності від ступеня чорності, поглинає частину  падаючого на нього тепла, а частину  відбиває. Чим прозоріше скломаса, тим більше передається їй тепла за рахунок випромінювання

 

1.2.Конструкція й принцип дії  теплотехнічної установки.

 

1.2.1 .Робоча камера.

 

Робоча камера ванних печей складається  з басейну - ванни, заповненою скломасою, і газового полум'яного простору, що перебуває над ним. У басейні  розрізняють технологічні зони - варіння, освітлення, остуджування й вироблення, які розташовуються одна за іншою по всій довжині басейну. У варильній частині басейн має прямокутну форму, у виробній - зазвичай напівкруглу. Басейн розташовується на самостійному фундаменті. Завантажувальні кишені споруджують біля торцевої частині. Басейн ванних печей викладають із великих вогнетривких брусів.

            Дно басейну викладають із багатошамотних брусів розміром 300*400*1000 мм. Товщина дна 300 мм. Під басейну робиться не в перев'язку та без розчину плитками товщиною 100 мм. Розмір бакорових плит 500*400*100 мм. 
            

 

 

Після укладання дна починають  укладати стіни басейну зі склотривких вогнетривів, які мають розміри 600*400*250 мм. Стіни викладають у кілька рядів. Висота стін басейну залежить від глибини печі, яка буває для технічного, тарного скла 1100 - 1200 мм. Для кольорових стекол - від 0,4 до 0,9 м.

 

При кладці стін басейну потрібно дотримувати наступних вимог:

1. товщина стін басейну, а особливо верхнього ряду брусів повинна бути мінімальної 250 - 300 мм;
2. кількість горизонтальних швів повинне бути мінімальним;
3. стіни басейну робляться в перев'язку без розчину, у притирання;
4. верхній шов повинен максимально бути занурений у скломасу;

Полум'яний простір печі, розташоване  над басейном, обмежується

підвісними стінами й зводом. Звичайно полум'яний простір повинний бути на 100 - 300 мм ширше басейну для  установки металевих опор зовні  басейну. У підвісних стінах полум'яного  простору встановлюють отвір для  завантаження шихти й відводу  газів, вікна для вироблення скла й вікна для установки приладів контролю.

Підвісні стіни викладаються з  великої динасової цегли товщиною 120 мм на рідкому динасовому розчині. Товщина стін 500 - 600 мм.

Головний звід печі викладають із рівної динасової цегли. Кладку зводу  на

великих печах виконують у вигляді  окремих секцій довжиною по 3 -6 м, відділених

друг від друга температурними швами шириною 50 - 80 мм, які закриваються при нагріванні динасу внаслідок  його розширення.

             Установкою розділових обладнань регулюють коефіцієнт потоку, що представляє собою відношення всієї кількості скломаси, що рухається у виробній частині до вироблюваної її кількості. Чим менше коефіцієнт потоку, тим більше якісна скломаса надходить на вироблення.

             У середніх ванних печах для варіння скла й вироблення тари, сортового посуду й інших скловиробів, у якості розділових обладнань по скломасі застосовують протоки, а газовий простір розділяють за допомогою суцільних або ґратчастих екранів. Для виготовлення проток використовують електроплавленні вогнетриви, а іноді кварцовий склобрус.

 

1.2.2. Конструкція каркаса, опорних  колон, фундаменту.

 

Сталевий каркас, що обв'язує, печі служить для сприйняття зусиль від  розпору зводів і тиску скломаси, попередження руйнування кладки при зміні температури, а також для підвіски зводу й стін полум'яного простору. Каркас, що обв'язує, складається з вертикальних металевих колон, стягнутих зв'язками вгорі й унизу. Розрізняють нижню й верхню обв'язку робочої камери печі.

 

Нижня кріпиться в дна, а верхня - колони у зводу й сприймає в  підставі розпір зводу.

Кладка будівельних скловарних печей опирається на фундамент. Фундамент  роблять товщиною 400-600 мм. Під теплообмінниками 600 мм, а в інших ділянках 400 мм. Фундамент зроблений з бетону, на нього ставляться опорні колони, відстань між якими по довжині  й ширині між осями становить 3-3,5 м. Колони робляться із червоної будівельної цегли або шамоту. Розмір у перетині колон для середніх печей 750*750 мм. Висота колон коливається  від 2,5 до 4,5 м.

Фундамент, щоб захистити від  механічних впливів засипають на 1 м. землею. Колони закріплюються або  обв'язуються. Закріплюють колони металевим  куточком. На кожну колону лягає  металева подушка, яка служить для 

розподілу навантаження по перетину колони. Потім на кожний ряд колон  лягають дві поздовжні двотаврові балки, на які лягають поперечні  балки. Поперечні балки кладуть  з розрахунку по 2.балки на кожний ряд донних брусів. Потім укладають смуги металу: по дві смуги на кожний ряд донних брусів. Після цього укладають під печі.

 

1.2.3.Конструкція пальників.

Пальники призначені для подачі палива, повітря й змішування їх, а також для відводу димових газів. Для забезпечення максимальної передачі тепла в скломасі й створення необхідного складу газового середовища, смолоскип полум'я повинен мати певну довжину, світність, твердість. Від конструкції пальника й виду використовуваного палива залежать ступінь згоряння палива й температура в робочій камері печі.

          У полум'яних скловарних печах застосовують шахтні пальники, які

 встановлюють із боків печі  при поперечному напрямку полум'я  або з торцевої сторони - при  підковоподібному напрямку полум'я. 
        У ванних скловарних печах для спалювання палива переважно застосовують шахтні смолоскипові пальники, у яких паливо й підігріте повітря змішуються в процесі горіння. Смолоскипові пальники мають ряд переваг: можливість створення смолоскипів з необхідними розмірами й властивостями, надійність роботи, широкі межі регулювання. 
           У регенеративних ванних печах, опалювальних висококалорійним газом, і шахтні пальники мають повітряні вертикальні цегельні канали, що з’єднують пальник з регенератором, а паливо в камеру змішання металевими трубками, які розташовують поблизу отвору (вльоту) пальника.

Шахтні пальники робляться з  динасу. Вона полягає:

- вертикального каналу (шахти);

               - горизонтального каналу, який складається з: понурого зводу, бічних стін

(щічки), під (вистіл), вльоту.

Понурий звід робиться під кутом  до горизонталі 25 - 30°.

Ширина вльоту становить 0,7 - 0,9 м  для малих печей і до двох метрів у

середніх і великих печах. Висота вльоту в малих печах до 0,4 м, у  великі від 0,7 до

0,9 м. Так само бічні сторони й вистіл.

Вистіл пальників може бути різної конструкції: піднятої, прямій і похилої у бік скломаси.

            Щоб підвищити ефективність тепловіддачі від полум'я до скломаси, використовують пальники, у яких вистіл нахилено у бік скломаси на 7 - 8°, що сприяє видаленню не лучопрозорого газонепроникного шару над поверхнею скломаси. Застосування такого виду пальника дає економію палива 3 - 5%