Ращет дуття повитро нагривача обьемом 1033 м3

     Реферат

     Пояснювальна записка до курсового проекту складає: 22 сторінки, 2 таблиці, 1 додаток, 2 джерела.

     Об'єкт розробки - проект повітронагрівача доменної печі об'ємом 1033м³.

     Позначка розробки - спроектувати повітронагрівач доменної печі об'ємом 1033м³ і провести розрахунки за такими розділами:

1. Розрахунок горіння палива;

2. Визначення кількості продуктів згорання, які надходять у насадку, і їх параметрів;

3. Попереднє визначення поверхні нагріву насадки;

4. Теплофізичні параметри матеріалу насадки;

5. Визначення зміни температури повітря за повітряний період;

6. Повторне визначення витрат палива й кількості продуктів згорання;

7. Повторний розрахунок поверхні нагріву;

8. Розміри й маса насадки.

     Проект  повітронагрівача доменної печі об'ємом 1033 м³ є навчальним варіантом і може бути використаний у дипломному проектуванні.

     ОБ'ЄМ ДУТТЯ, ТЕМПЕРАТУРА НАГРІВУ ДУТТЯ, ПОВЕРХНЯ НАГРІВУ НАСАДКИ, ДІАМЕТР НАСАДКИ, ВИСОТА НАСАДКИ, КОЕФІЦІЄНТ СТРУНКОСТІ НАСАДКИ, ТРИВАЛІСТЬ ДИМОВОГО ПЕРІОДУ.

 

     

Зміст

  Вступ..............................................................................................................................

1. Розрахунок горіння палива..........................................................................................

2. Визначення кількості продуктів згорання, які надходять у насадку, і їх па-

  раметрів .......................................................................................................................

3. Попереднє визначення поверхні нагріву насадки....................................................

4. Теплофізичні параметри матеріалу насадки.............................................................

5. Визначення кількості продуктів спалення палива, що надходять до

посаду і їхні параметри...............................................................................................

6. Повторне визначення витрат палива й кількості продуктів

  згорання........................................................................................................................

7. Повторний розрахунок поверхні нагріву..................................................................

8. Розміри й маса насаду................................................................................................

  Перелік посилань.........................................................................................................

  Додаток І: специфікація креслення загального виду повітронагрівача.................

 

   Вступ

     Сучасний повітронагрівач має зовнішній діаметр-9м, висота до верху купола складає 36м. Верхню частину насадки та купол викладають з високоглиноземистої цегли або динасу, а нижню частину - із шамотної цегли. Із цієї цегли викладають чарунки розмірами 45x45 мм по всій висоті насадки. Поверхня нагріву 1м³ такої насадки біля 25м². Останнім часом пропонують застосовувати для насаду шестигранні блоки з круглими чарунками, які мають горизонтальні проходи. Це більш складна насадка, але її поверхня складає біля 30м² м на 1м³ об'єму насаду. Варто відрізняти газовий і повітряний періоди роботи повітронагрівача. У газовий період здійснюється нагрів насадки продуктами згорання палива, а в повітряний період нагрівається дуття за рахунок охолодження насадки. У газовий період закриті клапани холодного і гарячого дуття і відкриті пальник та димові клапани. Газ спалюється в камері горіння і догорає під куполом, а продукти згорання проходять зверху вниз через насадку, нагрівають її з температурою 250-400°С відходять через димові клапани і лежаки в димову трубу. Для подачі газу передбачений газовий пальник з вентилятором продуктивністю за повітрям 80-200 тис. м³/год. Спалюють, зазвичай, колошниковий газ або суміш його з природним або коксовим газом. У повітряний період закриті димові клапани та відключений газовий пальник, далі відкриті клапани для подачі холодного й відводу гарячого дуття. Холодне дуття надходить в піднасадочний простір, проходить у насадку, де нагрівається, та через, клапан направляється в повітряхід гарячого дуття, а потім у піч. В міру охолодження насадки повітронагрівача температура гарячого повітря, якої виходить з нього знижується. Це не припустимо для нормальної роботи доменної печі, тому повітря нагрівають до більш високої температури, ніж це необхідно. І до нього підмішують, використовуючи автоматичне дозування, ту кількість холодного повітря, яка потрібна, щоб підтримати температуру дуття постійною. Це здійснюється за допомогою змішувального повітряпроводу та автоматичного змішувального клапану.

     Газовий період приблизно в 2 рази триваліший повітряного. Отже, необхідно не менше 3-х кауперів - 2 одночасно нагріваються, а один нагріває повітря. Фактично на піч припадає 4 каупери. А в деяких випадках - сім кауперів на дві печі. Для забезпечення нагріву дуття до високої температури (1200°С і вище) необхідно, окрім наявності поверхні нагріву, ще вимагають, застосовувати в підкупольній частині достатньо вогнетривкі матеріали. Для цього застосовують високоглиноземну цеглу або малорозпушувальний динас. Для зменшення або повної зупинки подачі дуття в піч без зупинки повітродувної машини на кожній печі є повітророзвантажувальний клапан. Він встановлений на повітропроводі холодного дуття між повітронагрівачем і повітродувною машиною, керування їм здійснюється з площадки, яка розташована біля горну доменної печі.

     Конструкція та принцип дії повітронагрівача. Сучасний повітронагрівач складається з вертикально розташованого куполоподібного циліндру (основні розміри повітронагрівачів визначають шляхом теплотехнічного та гідравлічного розрахунків, виходячи з потрібної температури нагріву дуття і його кількості; крім того здійснюють розрахунок повітронагрівача на міцність, керуючись заданим тиском дуття). Зовні повітронагрівач закутий у стальний кожух, який зсередини викладений вогнетривкою цеглою для попередження прогару та деформації кожуха, а також для зменшення теплових втрат в атмосферу. Внутрішній простір повітронагрівача розділено вертикальною стіною, яка не доходить до верху, із вогнетривкої цегли на дві частини: камера згорання та вогнетривкого насаду з вертикальними каналами, який зверху з'єднується з камерою згорання під купольного простору, а внизу з насадочним простором. Насадочний простір у залежності від режиму роботи повітронагрівача може з'єднуватися або з лежаком і димовою трубою, або з повітряпроводом холодного дуття. Повітронагрівач працює циклічно. Цикл роботи починається з нагріву насаду. Для цього в камеру згорання через отвір примусово подають газоповітряну суміш, яка, доторкаючись до розпечених стін у нижній частині камери згорання, займається й повністю згорає у шахті камери згорання. Максимальна температура продуктів згорання досягається в підкупольному просторі, де гази, змінивши напрямок рухові на 180°, направляються зверху вниз через вертикальні канали вогнетривкогої насадки, передаючи їй своє тепло. З вертикальних каналів насаду гази надходять у піднасадковий простір охолодженими до 200-400°С, і через отвір димових каналів надходять у димовий лежак і димову трубу. Передача тепла більш нагрітих газів у менш нагрітій вогнетривкій насадці відбувається в основному конвекцією і тільки частково випромінюванням. Тому, чим вище швидкість руху газів, чим більша поверхня їх дотику з насадкою і чим більша різниця температур газів і насаду, тим інтенсивніше протікає передача тепла. Після закінчення нагріву насаду повітронагрівач переводять на нагрів дуття. Для цього спеціальними клапанами закривають отвори димових каналів, від'єднуючи повітронагрівач від пальника і димового лежака, та через інший отвір з'єднують піднасадочний простір з повітропроводом холодного дуття, а камеру згорання крізь другий отвір з повітропроводом гарячого дуття. Холодне повітря від повітродувної машини із піднасадочного простору направляється через канали насаду і рухається знизу вгору, відбираючи тепло нагрітої насадки. Із вертикальних каналів насадки нагріте до високої температури повітря виходить у підкупольний простір, де змінює напрямок руху на 180° і через камеру згорання та отвір надходить в повітропровід гарячого дуття, який з'єднаний з кільцевим повітропроводом доменної печі. У перший момент після перекладу із режиму нагріву в режим дуття ентальпія насаду повітронагрівача максимальна. Коли температура верхніх рядів насадки стане рівною заданій температурі дуття, варто перевести в режим дуття новий нагрітий повітронагрівач, а охолоджений перевести в режим нагріву.

 

      2. Визначення кількості продуктів спалення палива, що надходять в посадку і їхні параметри.

2.1. Визначаємо энтальпію продуктів спалення:

,      (2.1)

де  – ентальпія повітря, необхідного для спалення. Приймаємо температуру повітря, t_в=20°С, що відповідає ентальпії

=26.1кДж/м³

    

2.2.Визначаємо калориметричну температуру продуктів спалення.

    У першому наближенні калориметричну температуру продуктів спалення приймаємо рівною

       °С

  (2.2)

     Де , ентальпія СО₂, Н₂О при прийнятій ºС

       та -зміст СО₂, Н₂О в продуктах спалення.

     Тоді  ентальпію продуктів спалення при ºС буде:

i₁₅₀₀=0,01(17,51·3545,34+0,3·2758,39+71,92·2170,55+1,27·2296,78)=2467,5кДж/м³

     Так, як i_O>i₁₅₀₀ , приймаємо більше високу температуру ºС

     Ентальпія продуктів спалення при цій температурі

i=0,01(17,51·3815,86+9,3·2979,13+71,92·2328,65+1,27·2468,97)=2651,28кДж/м³

     Визначаємо  справжню температуру

ºС  (2.3)

2.3 Дійсна температура продуктів спалення.

T_д= 0,95·1593=1513ºС     (2.4)

У формулі η-пірометричний коефіцієнт для паливних камер

     η =0,95

     Приймаючи зниження температури продуктів  спалення до надходження їх у насадку рівними 3% від дійсної температури.

     Визначаємо  температуру димових газів на вході в насаді зверху

=0,97·1513=1468°С

     Для визначення середнього режиму конвективного  нагрівання насаду приймаємо температуру  продуктів спалення у зверху насаду рівною

=1450°С

2.4.Визначаємо ентальпію продуктів спалення:

а) на вході  в насадку (при =1450°С)

=0,01·(17,51·3411,03+9,3·2649,32+71,9·2091,46+1,27·2213,36=2375,53 кДж/м³

б) на виході з насадки (низ)

     Приймаємо середню за період температуру газів, що йдуть, з насадки t =250°С.

     Тоді 

=0,01(17,51·462,95+9,3·382,47+71,92·336,5+1,27·337,4)=380,43кДж/м³

2.5. Визначаємо середній за повітряний період витрати повітря.

     Приймаємо, що на шляху від верху насадки  до печі температура дуття знижується на 20°С. Тоді розрахункова мінімальна температура дуття на виході з насадки винна бути

t_вmin=1060+20=1080°С

     Ця  температура відповідає кінцю періоду  нагрівання дуття. Для попередніх розрахунків  приймаємо, що в плині повітряного  періоду температура повітря  знижується на величину ∆t_в" =150°С

     Тоді  середня температура повітря  на виході з насадки протягом повітряного  періоду складе:

°С    (2.5)

     Цій температурі відповідає ентальпія

     

     Згідно  завдання на проектування обсяг дуття V_в=124000м³/год.

     Середня витрата дуття за повітряний період визначаємо зі співвідношення

     Звідки

   (2.6)

2.6. Визначаємо вимагаємо витрату палива (природнодоменной суміші)

     Необхідна витрата палива

     V_г – визначаємо з рівняння теплового балансу насадe за цикл її нагрівання та охолодження.

     Звідси 

, де     (2.7)

     0,95-коэфіцієнт, що враховує втрати тепла в насадці;

       – ентальпія повітря на вході в насадку. Температура повітря на вході в насадку 140°С (після повітродувки), що відповідає його ентальпії =183,08кДж/м³