Методические указания для выполнения курсового и дипломного проекта для студентов специальностей

Министерство образования РФ
Магнитогорский Государственный Технический Университет
имени Г.И.Носова
Кафедра специальных дисциплин


Теплотехнический расчет
четырехзонной методической печи


Методические указания для выполнения курсового и дипломного проекта для студентов специальностей
150105, 150106 очно – заочной формы обучения
Магнитогорск 2005 г.

Составители: И.В. Поперёков

Теплотехнический расчет четырехзонной методической печи: Методические указания по выполнению курсового и дипломного проектов по дисциплине « Теплотехника» для студентов 150105, 150106 Магнитогорск, МГТУ, 2006. 59с.


Рецензент: Тартаковский Ю.И.


© Попереков И.В.



Общий вид и разрез методической печи

1. 
   Под печи
   
2. 
   Устройство загрузки металла
   
3. 
   Сварочная зона
   
4. 
   Газопровод горелок
   
5. 
   Вертикальные каналы
   
6. 
   Дымоход
   
7. 
   Рекуператор
   
8. 
   Дымовая труба
   

ТОПЛИВНЫЕ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ И ТЕРМИЧЕСКИЕ ПЕЧИ
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Нагревательные колодцы
Нагревательные колодцы — это высокотемпературные камерные печи для нагрева слитков большой массы. Конструкция всех элементов колодцев должна отличаться простотой и надежностью работы по условиям воздей­ствия высоких температур и значительных механических усилий.
Современными типами нагревательных колодцев являются колодцы с отоплением из центра подины (КЦП) и наиболее совершенные — с отопле­нием одной верхней горелкой (КВГ) (рис. 1.1). Тепловая мощность КЦП не менее 5,8 МВт, КВГ — 11,6 МВт.

Рис. 1.1. Схемы нагревательных колодцев: а — с отоплением у центра подины (КЦП); б — с отоплением одной верхней горелкой (КВГ); / — подвод газа; 2 — керамический рекуператор;
3 — подвод воздуха; 4 — металлический рекуператор для нагрева инжектирующего воздуха
При подаче топлива через одну горелку ограничивается длина факела: в КЦП из условия стойкости крышки она должна быть не более 3 м. В КВГ длина факела ограничивается расстоянием до торцевой стены, то есть долж­на быть не более 7-9 м. В противном случае будет высока неравномерность нагрева слитков, стоящих на разных расстояниях от горелок. Поэтому в наг­ревательных колодцах применяют простейшую горелку с улучшенным сме­шением: газ подается несколькими струями.
Вследствие высокой температуры продуктов сгорания в нагревательных колодцах применяют керамические
рекуператоры, конструктивно объеди­ненные с рабочим пространством. В КЦП воздух к горелке через рекупера­тор подают вентилятором. В результате этого между воздушной и дымовой сторонами рекуператора возникает перепад давления, приводящий к попа­данию воздуха в продукты сгорания. В КВГ воздух просасывается через рекуператор и подается в горелку с помощью инжектора, работающего на компрессорном воздухе.
За керамическими рекуператорами возможна установка металлических рекуператоров для подогрева газа.
Топливом для нагревательных колодцев является газ с теплотой сгорания 5,45-5,85 МДж/м³ и выше.
Методические нагревательные печи
Методические толкательные печи (ТП), печи с шагающим подом (ПШП) и с шагающими балками (ПШБ), кольцевые печи (КП) работают при противоточном движении металла и продуктов сгорания в рабочем пространстве. Тепловая мощность крупных печей составляет 200 МВт и выше.
Существующие ТП отапливают чаще всего с помощью торцевых горе­лок (рис. 1.2), расположенных на одном, трех, четырех или пяти горелочных торцах верхней и нижней зон обогрева.
В нижнем подогреве ПШБ (рис. 1.3) в большинстве случаев установке торцевых горелок препятствует наличие большого числа стоек стационар­ных и подвижных балок. Поэтому здесь применяют горелки, установлен­ные на продольных стенах или сочетание боковых и торцевых горелок.
В зонах верхнего обогрева методических печей могут быть установлены торцевые горелки (рис. 1.2 и 1.3, а) и сводовые плоско пламенные горелки по всей длине печи (рис. 1.3, б) или в отдельных зонах, чаще всего в томиль­ной.
Расположение горелок на ПШП аналогично их расположению
в верхнем обогреве ТП или ПШБ.
В КП при ширине пода до 3,5 м горелки устанавливают только на наруж­ной стене. Горелки располагают тангенциально, так, чтобы факелы были направлены навстречу движению металла. При ширине пода 4,5 м и более горелки устанавливают на наружной и внутренный стенах радиально. На КП возможно также применение сводовых плоскопламенных горелок.
Методические нагревательные печи отапливают газом с различной теплотой сгорания, мазутом или комбинированно – газом и мазутом.
В связи с тем. Что в этих печах необходима высокая калориметрическая температура сгорания (приблизительно 2000 ⁰С), схемы их отопления сильно зависят от вида и характеристики топлива или, наоборот, для определенного типа или конструкции печи требуется определенное топливо.
Если для отопления печи должен быть применен доменный газ или смесь коксового и доменного газов с Q<5,85 МДж/м³, сисиема отопления может быть решена на основе применения инжекционных горелок полного предварительного смешения в сочетании с высокотемпературным подогревом компонентов сгорания. Воздух следует подогревать в керамическом блочном рекуператоре до 500-600 ⁰С, газ – в металлическом трубчатом рекуператоре до 250-300 ⁰С. При работе инжекционных горелок с а=1,00-1,05 при этих условиях удается достичь высоких температур вблизи горелок и обеспечить нагрев металла до температуры прокатки.
Для работы на смеси коксового и доменного газов с Q^Р=6,25-7,55 МДж/м³ при установке инжекционных горелок достаточно подогревать только воздух в керамическом рекуператоре до 500-550⁰С. Для экономии топлива можно подогревать газ до 250-300 ⁰С или установить за печью котел-утилизатор.
Следует отметить, что печи с инжекционными горелками и керамическим рекуператором получаются весьма громоздкими и дорогими. Такую конструкцию следует применять только при отсутствии более богатого топлива. С ПШБ, ПШП и КП керамические блочные рекуператоры скомпоновать очень трудно, поэтому для указанных печей такая схема отопления практически неприемлема.