Реконструкция башенной печи для отжига трансформаторной полосы

Теплоотдающая поверхность  кладки по формуле (37):

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

Потери тепла через  кладку по формуле (38):

Q_кл(1) = 0,095 · 67,41 = 6,40 кВт.

Неучтенные потери для  прохода с блоками струйной обдувки:

 

Qнеуч(1) = 0,1 · (Qм(1) + Qух(1) + Qкл(1)),

(55)

 

Q_неуч(1) = 0,1 · (844 + 206 + 6,4) = 106 кВт.

Полный расход тепла:

 

Qрасх(1) = Qм(1) + Qкл(1) + Qух(1) + Qнеуч(1) ,

(56)

 

Q_расх(1) = 844 + 206 + 6,4 + 106 = 1162 кВт.

Уравнение теплового баланса:

Q_ф = Q_расх(1).

Невязка:

 

Зная объем смеси воздуха  и продуктов сгорания, подаваемый в проход струйной обдувки , можно проверить, правильно ли была задана скорость выхода газа из блоков струйной обдувки.

Количество  отверстий  в блоках струйной обдувки по ширине одного блока:

 

Количество отверстий  в блоках струйной обдувки по длине  одного блока:

 

Количество отверстий  в блоках струйной обдувки по длине  двенадцати блоков:

n_шир = 27 · 4 = 108 шт.

Тогда полное количество отверстий:

n_стр = 20 · 108 = 2160 шт.

Площадь отверстия:

S_отв1 = 0,725 · 0,0125² = 0,0001226 м².

Площадь для выхода:

S_отв = 0,0001226 · 2160 = 0,26 м².

Расход продуктов сгорания:

 

Скорость выхода из отверстий:

 

Полученное значение совпадает  с ранее принятым.

2.8 Тепловой баланс камеры нагрева после реконструкции

2.8.1 Приход тепла

 

Тепловая мощность электронагревателей:

Q_н = 3326 кВт.

2.8.2 Расход тепла

 

Начальная теплоемкость металла  при t_нач = 450 °С определяется по таблице V.48 [8]:

= 0,547 кДж/(кг·К).

Конечная теплоемкость металла  при t_нач = 800 °С определяется по таблице V.48 [8]:

= 0,628 кДж/(кг·К).

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

 

Материал и толщина  кладки:

- каолиновый кирпич (400);

- ультралегковесный кирпич (349);

- асбестовый лист (8).

Температура внутренней кладки:

t_кл = 850 °С.

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

q_кл = 0,5.

Общая длина камеры Н_общ = 6,2 м, общая высота L_общ = 17,3 м, ширина камеры В = 1,7 м.

Теплоотдающая поверхность  кладки находится по формуле (37):

F_кл = 2 · 1,7 · 17,3 + 2 · 6,2 · 17,3 + 2 · 1,7 · 6,2 = 263 м².

Потери тепла через  кладку находится по формуле (38):

Q_кл = 0,5 · 263 = 132 кВт.

Потери тепла через  ролики находится по формуле (39), где n_рол = 8 шт.

Q_1рол = 13,8 кВт;

Q_рол = 8 · 13,8 = 110 кВт.

Начальная температура восстановительной  атмосферы равна температуре  окружающей среды = 20 °С, а конечная  = 850 °С.

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

с_атм = 1,36 кДж/(м³·К).

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

V_атм = 60 · 4 = 240 м³/ч.

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

 

Неучтенные потери находятся  по формуле (41):

Q_неуч = 0,1 · (2688 + 132 + 110 +71,3) = 300 кВт.

Полный расход тепла находится  по формуле (42):

Q_расх = 2688 + 132 + 110 + 71,3 + 300 = 3326 кВт.

Уравнение теплового баланса:

Q_н = Q_расх ;

3326 = 3326 кВт.

 

Для нагрева полосы в камере нагрева после ее реконструкции  затрачивается 3326 кВт. Расход электроэнергии на нагрев полосы в камере нагрева  сокращается на 2414 кВт.

 

Рисунок 2 – График распределения  температур в зависимости от времени  в камере подогрева и нагрева  после реконструкции

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Безопасность жизнедеятельности

 

3.1 Объемно и  планировочные решения

 

Новолипецкий металлургический комбинат расположен на берегу реки Воронеж, на юго-западе от центр города. В состав предприятие входят 14 цехов и производств с развитой инфраструктурой. Расстояние между цехами выбрано таким образом, что тень от здания не препятствует освещенности следующего здания в дневное время и проветриванию, а также является мерой по предотвращению пожара.

На территории присутствуют железнодорожные, автомобильные пути. Для безопасного передвижении рабочего персонала по территории комбината располагаются специальные пешеходные дорожки. В местах их пересечения на территории предусмотрены пешеходные дорожки с туннелями и галереями. Доставка рабочих к месту работы осуществляется транспортом от проходной комбината.

Территории комбината  озеленена на 13%, что соответствует  нормам, по которым она должна быть озеленена на 10÷15%.

Цех холодной прокатки входит в состав Новолипецкого металлургического комбината, который относится к первому классу промышленных предприятий в соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03.

Размер санитарно-защитной зоны составляет 350 метров, что не соответствует  требованиям санитарных норм СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03, согласно которым санитарно-защитная зона должна составлять не менее 1000 метров [10]. В санитарно-защитной зоне расположены склады, административные здания, помещение охраны, гаражи, железнодорожные и транспортные пути.

Цех расположен с подветренной стороны по отношению к городу Липецку, а также к цехам не являющимися источниками вредных  веществ и выбросов в атмосферу  и к административно-бытовым помещениям. Так что роза ветров не оказывает  влияния на экологию жилого массива.

Естественное освещение  цеха обеспечивается светопрозрачными конструкциями наружного ограждения (стен). На крыше здания, над каждым пролетом предусматривается светоэрационный фонарь с вертикальным остеклением, обусловленный ветрозащитными панелями.

Аэрация пролетов осуществляется через приточные отверстия в  наружных стенах и вытяжные отверстия  в аэрационных фонарях. В некоторых  пролетах предусмотрена механическая приточновытяжная вентиляция с небольшим подбором чистого воздуха.

Корпус здания стальной, наружные стены выполнены из кирпича, фундамент монолитный железобетонный, пол бетонный.

Агрегат непрерывного отжига имеет длину 38 м, ширину 11 м, высоту 20 м. длина цеха составляет 70 м, длина  – 33 м, высота – 25 м. производственная площадь равна 2310 м².  в цехе работает 420 человек. Тогда производственная площадь на одного человека составляет 5,5 м², что превышает норму, которая на одного рабочего должна быть не менее 4,5 м². Объем, приходящийся на одного рабочего, равен 137,5 м³, что превышает норму, составляющую 15 м² на одного человека [10].

В цехе одновременно работают две протяжные печи и отделение  трехстопных колпаковых  печей.

 

3.2 Расчет аэрации

 

Конструкция печных агрегатов  и пролетов здания цеха обеспечивает нормальные условия обслуживания печей  в соответствии с действующими правилами  и нормами, а также правилами  техники безопасности. В цехе имеется  источник сильного теплового излучения, поэтому необходимо обеспечить аэрацию. Для этого предусмотрены естественный воздухообмен через проемы в продольных стенах здания и установка аэрационных  фонарей.

Расчет аэрации производится по методике, изложенной в [11].

Тепловыделения от печи определяются по формуле:

 

Qобщ= Q1 + Q2 ,

(57)

где Q_общ – общие тепловыделения, Вт;

Q₁ – тепловыделения от открытых поверхностей агрегата, Вт;

Q₂ – тепловыделения от наружных трубопроводов продуктов сгорания, Вт.

 

Расчет тепловыделения от открытых поверхностей производится по формуле:

 

(58)

где n – количество оборудования.

 

Теплоотдача с поверхности  конвекцией рассчитывается по формуле:

Qк=αк ·(Tn- Tв)·F,

(59)

где α_к - коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м²·К);

T_n – тепмпература поверхности источника тепловыделений, °С;

T_в – температура окружающего воздуха, °С;

F – площадь источника тепловыделений, м².

 

(60)

 

Теплоотдача с поверхности  излучением определяется по формуле:

 

(61)

где ε_пр – приведенная степень черноты, равная 0,5;

С₀ – коэффициент абсолютно черного тела, равный 5,67 Вт/(м²·К⁴).

 

Для башенной печи: T_n = 55 °С, F = 2480 м².

Тепловыделения от открытых поверхностей агрегата по формуле (60):

 

Теплоотдача с поверхности  конвекцией по формуле (59):

Q_к = 5,6 · (55 - 30) · 2480 = 346590 Вт.

Теплоотдача с поверхности  излучением по формуле (61):

 

Тепловыделения от открытых поверхностей агрегата определяются по формуле (58):

Q₁ = 2 · (346590 + 221148) = 1135478 Вт.

Для наружных трубопроводов: T_n = 55 °С, F = 150 м².

Тепловыделения от открытых поверхностей агрегата по формуле (60):

 

Теплоотдача с поверхности  конвекцией по формуле (59):

Q_к =5,6 · (55 - 30) · 150 = 20963 Вт.

Теплоотдача с поверхности  излучением по формуле (61):

 

Тепловыделения от открытых поверхностей агрегата определяются по формуле (56):

Q₁ = 2 · (20963 + 13376) = 68678 Вт.

Тогда общие тепловыделения от печи по формуле (57):

Q_общ = 1135478 + 68678 = 120156 Вт.

Температура воздуха рабочей  зоны t_рз определяется по формуле:

 

tрз= tn+ Δtрз,

(62)

где t_n – температура приточного воздуха естественной вентиляции, равная расчетной температуре наружного воздуха 25 °С;

Δt_рз – избыточная температура, выбранная 3 °С.

 

t_рз = 25 + 3 = 28 °С.

Температура уходящего воздуха t_у определяется по формуле:

 

tу= tn+ Δtу,

(63)

где Δt_у – избыточная температура воздуха, уходящего из верхней зоны помещения.

 

Избыточная температура  воздуха, уходящего из верхней зоны помещения:

 

Δtу= Δtрз+ Δtс,

(64)

где Δt_с – избыточная по отношению к Δt_рз температура воздуха на высоте z_р в струе конвективной теплоты от каждого из источников.

 

Избыточная по отношению  к Δt_рз температура воздуха на высоте z_р в струе конвективной теплоты от каждого из источников:

 

(65)

где Q_к – конвективные тепловыделения (Вт) каждого из источников;

z_р – расстояние от полюса каждой тепловой струи до середины вытяжных проемов, равное 40 метров.

 

По формуле (65):

 

Избыточная температура  воздуха, уходящего из верхней зоны помещения, по формуле (64):

Δt_у = 3 + 4 = 7 °С.

Температура уходящего воздуха t_у определяется по формуле (63):

t_у = 25 + 7 = 32 °С.