Расчет методической трехзонной печи с шагающими балками

                                                           (42)

при t=1200⁰C;  при t=20⁰C; приложение 9 [7]

2. Тепло,  уносимое уходящими дымовыми газами

                                                             (43)

Энтальпия продуктов сгорания при t=1050⁰С

СО₂… 2356∙0,0895=210,862

Н₂О… 1813,5∙0,17446=316,383

N₂… 1470∙0,7219=1061,193

О₂… 1560,6∙0,01415=22,082

=1610,52 кДж/м³

Q_ух=В∙11,24∙1610,52=18102,24∙В  кВт

3. Потери  тепла теплопроводностью через  кладку

Потерями тепла через под в данном примере пренебрегаем. Рассчитываем

только  потери тепла через свод и стены печи.

Потери  тепла через свод

Площадь свода принимаем равной площади  пода 289,152 м², толщина свода 0,3 м, материал каолин. Принимаем, что температура внутренней поверхности свода равна средней по длине печи температуре газов, которая равна

=0,33(1050+1311,24+1250)=1191,71⁰С                                             (44)

Если  считать температуру окружающей среды равной t_ок=30⁰С, то температуру поверхности однослойного свода можно принять равной t_нар=340⁰С.

При средней по толщине температуре свода

t_к=0,5(1191,71+340)=765,86⁰С                                                    (45)  

   Коэффициент теплопроводности каолина согласно приложению 11 [7] равен

                                          (46)

                                        

Тогда потери тепла через свод будут  равны

                                                          (47)

Потери  тепла через стены печи

Стены печи состоят из слоя шамота толщиной δ_ш=0,345 м и слоя диатомита толщиной δ_д=0,115 м. Наружная поверхность стен равна:

методическая  зона F_м=2L_М2h_М                                                 (48)

F_м=2∙7,86∙2∙1,5=47,16 м²

сварочная зона F=2L_св2h_св                                                                                (49)

F_св=2∙33,19∙2∙3=398,28,2 м²

томильная зона F=2L_тh_т    F=2∙4,39∙1,7=29,852м²                                                   (50)                                          

торцы печи

F_торц=[B+2(δ_ш+δ_д)](2h_М+h_т), м²                                                           (51)

F_торц=[6,4+2(0,345+0,115)](2∙1,5+1,7)=34,404 м²

Полная  площадь стен равна

F_ст= F_м+ F_св+ F_т+ F_торц                                                  (52)

F_ст=47,16+398,28+29,852+34,404=475,292м²

Для вычисления коэффициентов теплопроводности зависящих от температуры, необходимо найти среднее значение температуры слоев. Средняя температура слоя шамота равна , а слоя диатомита ,

где t^' – температура на границе раздела слоев, ⁰С

Коэффициент теплопроводности шамота по приложению 11 [7] равен                                                  (53)

Коэффициент теплопроводности диатомита по приложению 11 [7] равен                                                   (54)

В стационарном режиме

                                                          (55)

0,835(1191,71-t’)+0,00029(1191,71+t’)(1191,71-t’)=0,435t’-69,6+0,00047+((t’)²-25600)

тогда =(1191,71+794,35)/2=993,03⁰С

=(794,35+160)/2=477,175⁰С

Окончательно  получаем теплопроводность шамота

λ_ш=0,835+0,58∙10^-3∙993,03=1,411 Вт/м·К

λ_д=0,145+0,314·10^-3∙477,175=0,295 Вт/м·К

Количество  тепла, теряемое через стены теплопроводностью  равно

                                                        (56)

где =19,6 Вт/м²·К

Общее количество тепла, теряемое теплопроводностью  через кладку

Q_тепл=Q_св+Q_ст                                                                     (57)

Q_тепл=2258,682+804,886=3063,57кВт

4. Потери  тепла с охлаждающей водой  по практическим данным принимаем 10%

от  тепла вносимого топливом и воздухом.

Q_охл=0,1∙В∙(Q_хим+Q_в),кВт                                                          (58)

Q_охл=0,1∙В∙(35600+5434,665)=4103,47∙В  кВт

5. Неучтенные  потери определяем по формуле

Q_неуч=0,15∙(Q_тепл+Q_охл)                                                             (59)

Q_неуч=0,15∙(3063,57+4103,47∙В)=459,54+615,52∙В кВт

Уравнение теплового баланса

В∙Q_хим+В∙Q_в+Q_экз=Q_пол+В∙Q_ух+Q_тепл+В∙Q_охл+Q_неуч                            (60)

В∙35600+В∙5434,665+3139,14= 45059,16+В∙18102,24+3063,57+В∙4103,47+459,54+615,52∙B

В=2,495093 м³/с

Результаты  расчетов сводим в таблицу

статья  прихода	кВт(%)	статья  расхода	кВт(%)
тепло от горения      топлива	88825,3108	тепло на нагрев металла	45059,16
физическое  тепло воздуха	13559,994598	тепло, уносимое уходящими газами	45166,7723
тепло экзотермических реакций	3139,14	потери  тепла теплопроводностью	3063,57
итого	105524,445398	потери  тепла с охлаждающей водой	10238,53927271
		неучтенные  потери	1995,31964336
		итого	105523,361216

Таблица 2 -  Тепловой баланс методической печи.

Удельный расход тепла на нагрев 1 кг металла

g=Q/p= 74661,13131/150=497.740 кДж/кг

                    3.  Охрана труда и окружающей среды

 

3.1 Техника безопасности при эксплуатации печей

 

Техника безопасности на печах должна соблюдаться при  пуске и эксплуатации печей. Во избежание хлопков и взрывов при розжиге печей необходимо придерживаться соответствующих правил и определенной последовательности операций. Начинать надо с проверки надежности отключения печи от цеховой газовой сети, т.е. с тщательного осмотра отсечных устройств. Если газопроводы длительное время были без газа или разбирались для ремонта, то их следует испытать на плотность, а затем продуть газом.

          При эксплуатации печей требования  техники безопасности имеют конкретный  характер и определяются конструкцией  и назначением печи.

          В электродуговых печах возможны следующие основные виды опасности: ожоги при выбивании пламени, выброс шлака и металла из печи, ожоги и взрывы при прорыве металла через пороги завалочных окон, через подину и выпускное отверстие печи, взрывы крышек завалочных окон, ожоги брызгами при вскрытии выпускного отверстия.

             Необходимо внимательно следить  за состоянием свода с тем,  чтобы исключить возможность обвала свода во время эксплуатации печи. Для осмотра и ремонта главного свода и головок печи необходимо пользоваться площадками с перилами. Становиться непосредственно на свод недопустимо.

           Чтобы избежать прорыва металла  через подину, надо тщательно  следить за ее состоянием и  своевременно проводить ее подварку и заправку.

         При эксплуатации печей, отапливаемых  газообразным топливом, необходимо уделять внимание газоплотности перекидных устройств. Низкая газоплотность перекидных устройств может явиться причиной просачивания газа, отравления и взрывов.

   При  эксплуатации печей необходимо  предусматривать максимально возможную защиту рабочих от теплового излучения, для чего со стороны задней стенки и головок применяют водные и щитовые экраны.

      Для защиты от теплового излучения  при измерении температуры металла термопарами погружения нужно применять защитные экраны. При сливе шлака надо внимательно следить за тем, чтобы в шлаковые ковши не попала вода. Шлак следует сливать спокойной струей, избегая его разбрызгивания.

         В связи с большими тепловыделениями  необходимо уделять внимание  аэрации цеха, для чего в первую очередь надо обеспечить доступ свежего воздуха на рабочую площадку.

         Обслуживающий персонал нагревательных  печей прокатных станов должен  остерегаться падения слитков  и заготовок при транспортировке  к печам, движущихся частей  подъемных столов, толкателей и выталкивателей, отравления газом, а также ушибов и ожогов нагретым металлом при выдаче его из печей, ручной кантовке или подварке нагреваемого металла. Нагревательные печи выделяют большое количество тепла в помещение цеха, поэтому их расположение в печах должно обеспечивать достаточный приток свежего воздуха к каждой печи. Для устранения отравления газом следует неуклонно выполнять все требования по уплотнению газопроводов и соответствующей арматуры.

 

3.2 Характеристика экологических проблем производства

 

       На ОЭМК разработана стратегия природоохранной деятельности, направленной на внедрение технологий, уменьшающих или полностью исключающих вредное воздействие комбината на окружающую среду.

От Оскольского  электрометаллургического комбината в воздушный бассейн поступают следующие вредные выбросы:

- взвешенные  вещества, диоксид азота, диоксид  серы от цехов окомкования  и металлизации, электросталеплавильного,  известкового и других цехов;

- оксид углерода - от сталеплавильного и известкового производств;

- специфические  вещества (оксиды хрома, марганца, никеля и др.) - от технологических процессов электросталеплавильного цеха.

В СПЦ источниками  выбросов вредных веществ в атмосферу  в будут являться: две нагревательные печи, три термические печи, агрегат абразивной зачистки и т.д.

        У всех печей, у печей нагрева,  гомогенизации и отжига имеются  вытяжные трубы, через которые происходит выброс в окружающую среду отработанной газовой смеси, которая может содержать вредные газообразные вещества, а также возможно пыль. Прямого выброса этой газовой смеси не происходит, т.к. существует система фильтров, обеспечивающая очистку выбросов смеси до уровня, при котором содержание вредных примесей не превышает предельно допустимые нормы. Также в этих системах фильтров происходит почти полная задержка имеющейся пыли. Высота труб соответствует экологическим нормам и составляет около 60 метров над уровнем земли. В процессе производства обращается большое количество горюче-смазочных веществ. Попадание этих веществ в окружающую среду и её загрязнение исключается.

От сжигания природного газа в печах в атмосферу  будут поступать диоксид азота, диоксид серы и диоксид углерода. В связи с небольшими концентрациями вредных веществ в отходящих газах очистка не требуется.

Этому способствует наличие специальных емкостей, полостей, резервуаров,  находящихся ниже уровня производственной площадки цеха, исключающая распространение этих веществ в окружающую среду. Например, на территории предприятия установлены силовые трансформаторы с масляной системой охлаждения. Для снижения выбросов вредных веществ предусматривается очистка отходящего воздуха в рукавных фильтрах до остаточной концентрации не более 50 кг/м³.

Оборотный цикл водоснабжения СПЦ  предназначен для подготовки производственной воды для потребления стана

Производственное  водоснабжение стана осуществляется по трем независимым контурам, потребители которых предъявляют различные технологические требования к параметрам и качеству воды:

Оборотный цикл водоснабжения состоит из следующих основных сооружений:

насосно-фильтровальная станция с камерой переключения;

помещение гидроциклонов, сблокированное с насосной станцией;

вентиляторные градирни;

водонапорная  башня;

сети оборотного цикла и водопроводный тоннель.

Отработанная загрязненная и нагретая вода перекачивается после первичной очистки в ямах для окалины по двум напорным водопроводам для очистки от масла и окалины на гидроциклоны. В воде содержится 300 кг/л взвешенных веществ и 50 кг /л масла. Для очистки воды контура установлено 4 гидроциклона диаметром 6,0м с бункерами для обезвоживания шлака диаметром 2,0 м.

Окалина осаждается в конической части гидроциклонов, а всплывшее масло образует пленку, которая удаляется по трубам в  масло сборный поток и оттуда отводится в масло сборный резервуар М-59-1 емкостью 1,5 м³, а затем вывозится автоцистерной на сжигание. Окалина, по мере ее накопления, удаляется с помощью грейферного крана, погружается в грузовой автомобиль типа БЕЛаз и транспортируется на шлаковый двор. В последствии окалина может быть использована для переплавки.

Контур циркуляции №2 — охлаждение печей стана. Расход охлаждающей воды - 825 м³/ч. Отработанная нагретая вода от печей стана подается насосными станциями, расположенными в цехе, по двум водоводам диаметром 500 мм на вентиляторные градирни. Охлажденная вода с температурой 30°С поступает в камеру, откуда группой насосов подается потребителю.

Для частичной  фильтрации воды контура (15%) предусмотрен кварцево-антрацитный напорный фильтр диаметром 34 мм.

    На  комбинате эксплуатируются отечественные и импортные электрофильтры, тканевые, рукавные и карманные фильтры, скруббера, трубы вентури, циклоны и другое пылегазоочистное оборудование. Выбросы вредных веществ осуществляются через высотные трубы (120-150м), что способствует их рассеиванию до концентраций, не превышающих допустимые. Комбинат расположен на расстоянии 20 км от г.Старый Оскол, что значительно снижает отрицательное воздействие производства комбината на экологию города.