Реконструкция башенной печи для отжига трансформаторной полосы

Теплоемкость восстановительной  атмосферы определяется по таблице V.5 [8]:

с_атм = 1,34 кДж/(м³·К).

Расход восстановительной  атмосферы на один проход V_пр = 60 м³/ч, тогда на всю камеру:

V_атм = 60 · 6 = 360 м³/ч.

Потери тепла на нагрев восстановительной атмосферы определяется по формуле:

 

(22)

 

 

Неучтенные потери:

 

Qнеуч = 0,1 · (Qм + Qкл + Qрол + Qатм),

(23)

Q_неуч = 0,1 · (4788 + 152,64 + 165,6 + 111,3) = 512,8 кВт.

Полный расход тепла:

 

Qнеуч = 0,1 · (Qм + Qкл + Qрол + Qатм),

(24)

 

Q_расх = 4788 + 152,64 + 165,6 + 111,3 + 512,8 = 5740 кВт.

Уравнение теплового баланса:

Q_н = Q_расх ;

5740 = 5740 кВт.

2.2 Расчет камер подогрева и нагрева башенной печи после реконструкции

2.3 Расчет горения топлива

 

Расчет горения топлива  производится по методике изложенной в [9].

Для природного газа с теплотой сгорания = 35,6 МДж/м³ определяется расход воздуха, количество и состав продуктов сгорания и калориметрическую температуру при горении с коэффициентом расхода воздуха α = 1,2; температура подогрева воздуха t_в = 300 °С.

Состав природного газа представлен  в таблице 14.

 

Таблица 14 – Состав природного газа

Составляющие	Содержание, %
СН4	88,37
С2Н6	2,72
С3Н8	0,92

 

Продолжение таблицы 14

С4Н10	0,74
С5Н12	0,31
СО2	4,39
N2	2,05
Н2О	0,50

2.3.1 Определение расхода воздуха, состава и количества продуктов сгорания

 

Содержание, количество топлива, расход воздуха при нормальных условиях представлен в таблице 15, а состав и количество продуктов сгорания представлен в таблице 16. Расчет ведется на 100 м³ газа при нормальных условиях.

 

Таблица 15 – Содержание, количество топлива, расход воздуха

Топливо				Воздух, м3
Составляющие		Содержание, %	Количество, м3	О2	N2	Всего
		2	3	4	5	6
СН4		88,37	88,37	-	-	-
С2Н6		2,72	2,72	-	-	-
С3Н8		0,92	0,92	-	-	-
С4Н10		0,74	0,74	-	-	-
С5Н12		0,31	0,31	-	-	-
СО2		4,39	4,39	-	-	-
N2		2,05	2,05	-	-	-
Н2О		0,50	0,50	-	-	-
α=1	∑	100	100	198,43	746,47	944,90
	%	100	100	21	79	100
α=1,2	∑	100	100	238	895,77	1133,89
	%	100	100	21	79	100

 

 

 

Таблица 16 – Состав и количество продуктов сгорания газа при нормальных условиях

Топливо			Продукты сгорания, м3
Составляющие		Содержание, %	СО2	Н2О	О2	N2	Всего
1		2	3	4	5	6	7
СН4		88,37	88,37	176,74	-	-	-
С2Н6		2,72	5,44	8,16	-	-	-
С3Н8		0,92	2,76	2,76	-	-	-
С4Н10		0,74	2,96	3,70	-	-	-
С5Н12		0,31	1,55	1,86	-	-	-
СО2		4,39	4,39	-	-	-	-
N2		2,05	-	-	-	2,05	-
Н2О		0,50	0,50	-	-	-	-
α=1	∑	100	105,47	193,72	-	748,52	1047,71
	%	100	10,07	18,49	-	71,44	100
α=1,2	∑	100	105,47	193,72	39,69	897,82	1236,70
	%	100	8,53	15,66	3,21	72,60	100

2.3.2 Составление материального баланса

 

Плотность веществ представлена в таблице 17.

 

Таблица 17 – Плотность  веществ

Составляющие	Плотность, кг/м3
СН4	0,71
С2Н6	1,34
С3Н8	1,96
С4Н10	2,59
С5Н12	3,21
СО2	1,96
N2	1,25
Н2О	0,80

 

Материальный баланс представлен  в таблице 18. Расчет ведется на 100 м³.

 

Таблица 18 – Материальный баланс

Поступило 100 м3 газа, в том числе:		Поступило 198,43 м3 воздуха, в том числе:		Получено 1236,70 м3 воздуха, в том числе:
Состав	кг	Состав	кг	Состав	кг
1	2	3	4	5	6
СН4	63,12	О2	340,17	СО2	207,17
С2Н6	3,64	N2	1119,71	Н2О	155,67
С3Н8	1,81	-	-	О2	56,69
С4Н10	1,92	-	-	N2	1122,28
С5Н12	1,00	-	-	-	-
СО2	8,62	-	-	-	-
N2	2,56	-	-	-	-
Н2О	0,40	-	-	-	-
Всего:	83,07	Всего	1459,88	Всего	1542
Всего поступило: 1542 кг				Всего получено: 1542 кг

 

2.3.3 Расчет калориметрической температуры

 

Определение энтальпии при  и из приложения II [9]:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Калориметрическая температура  рассчитывается по формуле:

 

(25)

 

Энтальпия продуктов сгорания:

 

(26)

где – энтальпия воздуха при 300 °С, равная 395,42 кДж/м³.

 

 

 

 

2.4 Расчет нагрева полосы в проходе струйной обдувки камеры подогрева

 

В первом проходе камеры подогрева устанавливаем 4 блока струйной обдувки размером 2,7×1,2 м с зазором 0,15 м. Блоки струйной обдувки подают на полосу смесь воздуха и продуктов сгорания, отобранных из радиационных труб, которые установлены в следующем проходе. Поскольку температура, до которой нагревается полоса в первом проходе, невелика, то использовать защитную атмосферу нет необходимости и можно нагревать полосу продуктами сгорания не опасаясь ее окисления. Продукты сгорания разбавляются воздухом до температуры

t_г = 450 ºC, с которой они выходят из отверстий блоков струйной обдувки.

Принимаем шаг отверстий вдоль полосы S_стр1=0,1 м, а поперек полосы S_стр2=0,0625 м, диаметр отверстий d_стр=0,0125 м, расстояние от отверстий до полосы h=0,1 м, скорость истечения смеси продуктов сгорания и воздуха из отверстий 20 м/с.

Принимаем, что в первом проходе полоса нагревается от 20 ºC до 200 ºC. Средняя температура полосы в первом проходе находится по формуле (2):

 

Зная среднюю температуру  можно найти среднюю теплоемкость, которая находится из таблицы  теплоемкостей для электротехнической стали :

с_м(1) = 0,496 кДж/(кг·К).

Средняя температура пограничного слоя находится по формуле:

 

(27)

 

 

Усредненный относительный  шаг отверстий:

 

(28)

где S_стр1 – шаг отверстий вдоль полосы, м;

S_стр2 – шаг отверстий поперек полосы, м;

d_стр – диаметр отверстий, м.

 

 

Относительное расстояние до полосы:

 

(29)