Реконструкция башенной печи для отжига трансформаторной полосы

 

Относительные температуры  полосы в начале и в конце участка, посчитанные соответственно по формулам (10) и (11), представлены в таблице 25.

 

 

 

 

 

Таблица 25 – Относительные температуры полосы в начале и конце расчетных участков

Расчетный участок	Относительная температура  полосы в начале расчетного участка,	Относительная температура  полосы в конце расчетного участка,
I	0,568	0,686
II	0,686	0,843

 

Зная относительную температуру  и , а также отношение  
можно найти температурный фактор. Он находится по рисунку 1.19 [8]. Найденные по рисунку значения температурных факторов по участкам представлены в таблице 26.

 

Таблица 26 – Температурный фактор

Расчетный участок	Температурный фактор в начале расчетного  участка, Фн	Температурный фактор в конце расчетного  участка, Фк
I	0,39	0,45
II	0,50	0,67

 

Содержание Si в стали составляет 2,8 %. Зная содержание Si в трансформаторной стали и среднюю температуру по участкам, методом интерполяции можно найти коэффициент теплопроводности. Он находится из таблицы V.48 [8]. Найденные значения коэффициента теплопроводности представлены в таблице 27.

 

Таблица 27 – Коэффициент теплопроводности

Расчетный участок	Коэффициент теплопроводности, λ, Вт/(м·К)
I	24,78
II	27,20

 

Значения критерия Старка, посчитанные по формуле (12), по участкам представлены в таблице 28.

 

 

 

 

Таблица 28 – Критерий Старка

Расчетный участок	Критерий Старка, Sk
I	0,000080
II	0,000093

 

Найденные по формуле (13) значения продолжительности нагрева по участкам представлены в таблице 29.

 

Таблица 29 – Продолжительность нагрева полосы в камере нагрева

Расчетный участок	Время, τ
	В часах	Общее в камере, ч	В секундах	Общее  в камере, с
I	0,0012	0,0039	4,42	14,57
II	0,0027		10,15

 

 

Найденные по формуле (14) значения общей длины полосы по участкам представлены в таблице 30.

 

Таблица 30 – Общая длина полосы

Расчетный участок	Общая длина полосы, Lобщ, м
	По участкам	Общая в камере
I	15,65	51,57
II	35,92

 

 

Общая длина полосы в одном  проходе посчитана по формуле (15):

L_пр = 16,5 м.

Найденные по формуле (16) значения количество проходов по участкам представлены в таблице 31.

 

Таблица 31 – Количество проходов в камере нагрева после реконструкции печи

Расчетный участок	Количество проходов, n, шт
	По участкам	Общая в камере
I	1,01	3,13
II	2,12

 

Фактически после реконструкции  остается четыре прохода с восемью  роликами, что обеспечивает необходимую  производительность башенной печи. В  то же время возможно снизить температуру электронагревателей, что позволяет повысить их стойкость и снизить тепловые потери в камере нагрева.

2.7 Тепловой баланс камеры подогрева

 

В результате составления  теплового баланса для прохода  с радиационными трубами получается объем продуктов сгорания, необходимый  для струйной обдувки. Поэтому сначала  будет представлен тепловой баланс для прохода с радиационными  трубами, а потом для прохода  с блоками струйной обдувки.

2.7.1 Тепловой баланс для прохода с радиационными трубами

2.7.1.1 Приход тепла

 

Химическое тепло топлива  определяется по формуле:

 

(45)

где – низшая рабочая теплота сгорания, МДж/м³;

 – расход  топлива, м³/ч.

 

 = 35,6 МДж/м³;

Q_х = 9,89 · V_г .

Физическое тепло воздуха  определяется по формуле:

 

(46)

где α – коэффициент расхода воздуха, равный 1,2;

 – энтальпия  подогретого воздуха, МДж/м³;

V_г – расход топлива, м³/ч.

 

Температура подогретого  воздуха равна 300 °С.

Зная температуру подогретого  воздуха и коэффициент расхода  воздуха можно найти энтальпию подогретого воздуха. Она определяется по рисунку II.7 [8] и равна = 0,84 МДж/м³.

 

2.7.1.2 Расход тепла

 

Начальная теплоемкость металла  при t_нач(2) = 205 °С определяется по таблице V.48 [8]:

 = 0,508 кДж/(кг·К).

Конечная теплоемкость металла  при t_нач(2) = 450 °С определяется по таблице V.48 [8]:

 = 0,547 кДж/(кг·К).

Расход тепла на нагрев полосы определяется по формуле (36):

 

Потери тепла с уходящими  продуктами сгорания находятся по формуле:

 

(47)

где – энтальпия уходящих продуктов сгорания, МДж/м³;

V_г – расход топлива, м³/ч.

 

Температура уходящих продуктов  сгорания Т_пр(2) = 800 °С. Коэффициент расхода воздуха

α_в = 1,2.

Зная температуру уходящих газов коэффициент расхода воздуха  можно найти энтальпию уходящих продуктов сгорания. Она определяется по рисунку II.7 [8] и равна  = 18 МДж/м³.

= 5,0 · V_г.

Материал и толщина  кладки:

- шамотный легковесный  ШЛ – 1,3 (232);

- шамотный легковесный  ШЛ – 0,4 (232);

- асбест (8).

Температура внутренней поверхности  кладки:

t_кл(2) = 635 °С.

Тепловой поток через  кладку определяется по рисунку III.10,е [8], при известных материалах кладки:

q_кл(2) = 0,3.

Длина свободного прохода Н = 1 м, общая высота L_общ = 17,3 м, ширина камеры В = 1,7 м.

Теплоотдающая поверхность  кладки определяется по формуле (37):

F_кл(2) = 2 · 1,7 · 17,3 + 2 · 1 · 17,3 + 1,7 · 1 = 67,41 м².

Потери тепла через  кладку по формуле (38):

Q_кл(2) = 0,3 · 67,41 = 20,22 кВт.

Расход защитной атмосферы на один проход V_пр = 60м³/ч, который и будет равным V_атм(2).

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

с_атм = 1,35 кДж/(м³·К).

Потери тепла на нагрев защитной атмосферы определяется по формуле (40):

 

 

Неучтенные потери:

 

Qнеуч(2) = 0,1 · (Qм(2) + Qкл(2) + Qатм(2)),

(48)

 

Q_неуч(2) = 0,1 · (2252 + 20,22 + 13,33) = 105,7 кВт.

 

Уравнение теплового баланса:

Q_х = Q_м(2) + Q_пр + Q_атм(2) + Q_неуч(2) ;

9,89 · V_г + 0,28 · V_г   = 1380 + 5,0 · V_г   + 20,22 + 13,33 + 105,7;

5,17 · V_г = 1519;

V_г = 311 м³/ч.

 

Зная активную длину ленты L и шаг между трубами S_тр можно определить количество радиационных труб в проходе.

L = 15 м;

S_тр = 0,28 м.

Количество радиационных труб находится по формуле:

 

(49)

 

 

 

Расход газа на одну трубу:

(50)

где – расход топлива, м³/ч.

 

Из теплового баланса  V_г = 311 м³/ч.

 

2.7.2 Тепловой  баланс для прохода с блоками струйной обдувки

 

Для расчета теплового  баланса прохода струйной обдувки  используется расход топлива V_г, полученный из теплового баланса прохода с радиационными трубами.

2.7.2.1 Приход тепла

 

Физическое тепло топлива  определяется по формуле:

 

(51)

где – энтальпия продуктов сгорания;

 – коэффициент  расхода воздуха;

 – расход  топлива, м³/ч.

 

Температура продуктов сгорания t_пр(1) = 450 °С. Коэффициент расхода воздуха α_в = 1,2.

Зная температуру продуктов  сгорания и коэффициент расхода  воздуха можно найти энтальпию   уходящих продуктов   сгорания. Она определяется по рисунку II.7 [8] и   равна

  = 11 МДж/м³.

Расход топлива берется  из расчета теплового баланса  для прохода с радиационными  трубами  = 311 м³/ч.

 

 

2.7.2.2 Расход тепла

 

Начальная теплоемкость металла  при t_нач(1) = 20 °С определяется по таблице V.48 [8]:

= 0,494 кДж/(кг·К).

Конечная теплоемкость металла  при t_нач(1) = 205 °С определяется по таблице V.48 [8]:

= 0,508 кДж/(кг·К).

Расход тепла на нагрев полосы определяется по формуле (36):

 

Потери тепла с уходящими  продуктами сгорания в проходе струйной обдувки определяется по формуле:

 

(52)

где – объем смеси воздуха и продуктов сгорания, подаваемый в поход струйной обдувки, м³/ч;

 – коэффициент  расхода воздуха;

  – температура уходящих продуктов сгорания.

 

Температура уходящих продуктов  сгорания из камеры струйной обдувки = 100 °С.

Объем продуктов сгорания, подаваемый из радиационных труб с  температурой

= 800 °С:

(53)

где – количество продуктов сгорания при = =35,6 МДж/м³ и α_в = 1,2 м³/м³;

  – расход топлива, м³/ч.

 

Количество продуктов  сгорания по рисунку II.7 [8] при = 35,6 МДж/м³ и = 1,2 равно

  = 12,36 м³/м³ .

= 12,36 · 311 = 3844 м³/ч.

Объем смеси воздуха и  продуктов сгорания, подаваемый в  проход струйной обдувки с = 450 °С:

 

(54)

 

 

 

Тогда по формуле (51) можно найти потери тепла с уходящими продуктами сгорания:

 

Материал и толщина  кладки:

- муллитокремнеземистый войлок (200);

Температура внутренней поверхности  кладки:

t_кл(1) = 180 °С.

Тепловой поток через  кладку определяется по рисунку III.10,е [8], при известных материалах кладки:

q_кл(1) = 0,095.

Длина свободного прохода Н = 1 м, общая высота L_общ = 17,3 м, ширина камеры В = 1,7 м.