новая папка 1 / 302177

740

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра промышленной теплоэнергетики

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДУШНОГО И ДЫМОВОГО ТРАКТА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к расчетной работе по курсам «Теплоэнергетические системы и энергетические балансы промышленных предприятий», «Основные системы энергетического производства ОАО «НЛМК»

для специальности «Промышленная теплоэнергетика» направления «Теплоэнергетика и теплотехника»

Составители: В. А. Стерлигов, Е. М. Крамченков, Т.Г.Мануковская

Кадры для региона.

Кафедра «Промышленная теплоэнергетика»

Липецк Липецкий государственный технический университет

2013

2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра промышленной теплоэнергетики

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДУШНОГО И ДЫМОВОГО ТРАКТА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к расчетной работе по курсам «Теплоэнергетические системы и энергетические балансы промышленных предприятий», «Основные системы энергетического производства ОАО «НЛМК»»

для специальности «Промышленная теплоэнергетика» направления «Теплоэнергетика и теплотехника»

Составители: В. А. Стерлигов, Е. М. Крамченков, Т.Г.Мануковская

Липецк Липецкий государственный технический университет

2013

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

3

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра промышленной теплоэнергетики

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДУШНОГО И ДЫМОВОГО ТРАКТА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к расчетной работе по курсам «Теплоэнергетические системы и энергетические балансы промышленных предприятий», «Основные системы энергетического производства ОАО «НЛМК»»

для специальности «Промышленная теплоэнергетика» направления «Теплоэнергетика и теплотехника»

Составители: В. А. Стерлигов, Е. М. Крамченков, Т.Г.Мануковская

Липецк Липецкий государственный технический университет

2013

4

697.1.(075.03)

С797

Рецензент А.В.Севостьянов

Стерлигов, В.А.

С797 Разработка и исследование воздушного и дымового трактов доменной печи: методические указания к расчетной работе к расчетной работе по курсам «Теплоэнергетические системы и энергетические балансы промышленных предприятий», «Основные системы энергетического производства ОАО «НЛМК»/ сост. В.А. Стерлигов, Т.Г. Мануковская, Е.М. Крамченков.– Липецк: Изд-во ЛГТУ, 2013. – 12с.

Методические указания будут полезны студентам при выполнении расчетных заданий, дипломных проектов и работ по специальности «Промышленная теплоэнергетика», направления «Теплоэнергетика и теплотехника».

Рассмотрены воздушный и дымоотводящий тракты доменной печи. Главное внимание уделено аэродинамическим расчетам и подбору тягодутьевых устройств.

Методические указания предназначены для студентов физикотехнологического факультета, специальности «Промышленная теплоэнергетика» направления «Теплоэнергетика и теплотехника», изучающих дисциплины «Теплоэнергетические системы и энергетические балансы промышленных предприятий», «Основные системы энергетического производства ОАО «НЛМК».

Табл. 6. Ил. 2. Библиогр.: 4 назв.

© ФГБОУ ВПО «Липецкий

государственный технический университет», 2013

5

Цель работы: разработать воздушный и дымоотводящий тракты доменной печи, выполнить аэродинамические расчеты воздушного и дымового трактов, подобрать тягодутьевые устройства.

1. Общие сведения

Доменный воздухонагреватель (каупер) — это нагреватель дутьевого воздуха доменной печи регенеративного типа. Каупер работает с чередованием циклов нагрева и охлаждения насадки. В процессе охлаждения насадки нагревается дутье путем его пропускания через горячую насадку.

Рис.1. Схема расположения воздухонагревателей:

1 - воздухопровод холодного дутья; 2 - газовая горелка; 3 - дымовая труба; 4 - воздухонагреватели; 5 - газопровод чистого газа; 6 - воздухопровод горячего дутья; 7 - кольцевой трубопровод; 8 - смесительный трубопровод; 9 - предохранительный клапан;

10 - смесительный клапан; 11 - клапан холодного дутья, 12 - дымовой боров; 13 - клапан горячего дутья.

Каждая доменная печь имеет три или четыре воздухонагревателя, которые располагают в линию на одном фундаменте рядом с печью (рис. 1). Дутье от воздуходувной машины по воздухопроводу холодного дутья 1 поступает к

6

воздухонагревателям 4, нагретое дутье по футерованному воздухопроводу горячего дутья 6 подается в опоясывающий доменную печь кольцевой воздухопровод 7 и из него к фурмам. Дымовая труба 3 служит для выброса в атмосферу продуктов сгорания топлива, образующихся во время нагрева насадки; труба соединена с воздухонагревателями подземным боровом

(газоходом) 12.

Большая часть доменных печей имеет воздухонагреватели со встроенной камерой горения, а строящиеся в последние годы печи чаще оборудуют воздухонагревателями с выносной камерой горения, которые позволяют нагревать дутье до более высоких температур. Воздухонагреватель со встроен-

ной камерой горения имеет форму цилиндра с куполообразным верхом; высота воздухонагревателей достигает 50—55 м, наружный диаметр равен 9- 13 м. Герметичный кожух выполнен из стального листа толщиной 20-40 мм, футерован изнутри. Футеровку низа стен делают из шамотного кирпича, а верхние части стен и купола - из высокоглиноземистого и динасового кирпича.

Между футеровкой и кожухом укладывают слой теплоизоляционных огнеупоров.

Работа воздухонагревателя складывается из двух чередующихся периодов - нагрева насадки (газовый период) и нагрева дутья (воздушный период ).

Газовый период длится ~ 2 ч и примерно в два раза продолжительнее воздушного. Следовательно, для работы доменной печи необходимо не менее трех кауперов - два одновременно нагреваются, а один нагревает воздух. Фактически на одну печь приходятся четыре каупера.

2. Методика и алгоритм расчетов

а) Расчет системы воздухоснабжения

Сжатый воздух, выдаваемый воздуходувкой (компрессором), проходит последовательно нагнетательный трубопровод холодного дутья, воздухонагреватель, воздухопровод горячего дутья, фурменные приборы и

7

доменную печь, объединяемые общим понятием - сеть. Следовательно, для подбора тягодутьевого оборудования необходимо выявить потери по всей сети.

Расчет схемы воздухоснабжения производится в несколько этапов:

-расчёт тракта холодного дутья;

-расчёт тракта горячего дутья.

Методика расчёта:

-составляется схема и разбивается на расчетные участки;

-определяются средние по длине участка физические параметры дутья;

-по известному значению расхода воздуха на участке определяют диаметры воздухопровода, задаваясь значением скорости потока дутья;

-корректируют диаметр (живое сечение) воздухопровода и уточняют скорость;

-находятся потери давления по длине;

-в соответствии с приведённой схемой определяются наличие, виды и значения местных сопротивлений (табл.1), затем находятся суммарные потери давления на местных сопротивлениях;

-определяются суммарные потери давления на участке.

обеспечивать необходимое давление под колошником с учетом всех потерь [1]:

ð ðêî ë ðø ðô . ð. ðâ.ï . ðì .ñ. ðò ð. ,

8

где ркол – давление под колошником, кПа; рш – сопротивление слоя шихты,

кПа; pф.р – потеря давления в фурменных приборах и распределительных

устройствах, кПа; рв.п. – сопротивление воздухоподогревателя, кПа; рм.с. –

потери давления на местных сопротивлениях, кПа; ртр – потери давления на

Задаваясь различными значениями расхода, определяют потери давления и строят характеристику сети. По расходу и потерям давления выбирают тип и марку воздуходувки (компрессора), либо воздуходувную установку. Для установки строят характеристику параллельно (последовательно) работающих компрессоров. На полученную характеристику нагнетательной установки накладывают характеристику сети и определяют рабочую точку и её параметры. Затем при необходимости корректируют оборудование нагнетательной установки.

б) Расчет системы удаления дымовых газов

Для определения расхода продуктов сгорания топлива предварительно необходимо произвести расчет горения топлива, исходя из процентного состава сухих и влажных компонентов газов, в соответствии с вариантом задания.

Рассчитывают расход дымовых газов.

Затем конструируется дымоотводящий тракт и составляется расчетная схема. Тракт: горелка, камера сгорания, насадка, дымовые патрубки, дымовой боров, труба. Схема разбивается на расчетные участки, и определяются потери

9

давления по участкам и всему дымовому тракту на трение и местные сопротивления. Численные значения местных сопротивлений системы удаления дымовых газов приведены в табл.2.

Сумма потерь на этих участках с учетом пульсаций (запас 1500 Па [1]) определяет выбор дымососа:

рнас . - сопротивление насадочной камеры, Па; рд.п - сопротивление дымового патрубка, Па; рд.б - сопротивление дымового борова, Па; рд.тр -

сопротивление дымового тракта, Па.

Величины потерь давления определяют как расчетом, так и по справочным данным [1].

Таблица 2

Местные сопротивления в системе удаления дымовых газов [4]

Ориентировочная схема для выполнения аэродинамических расчетов дутьевого и дымового трактов доменной печи приведена на рис.3.

3. Порядок выполнения работы

До начала работы студенты должны изучить описание лабораторной работы и получить у преподавателя исходные данные: вид топлива, объем доменной печи, географический район. Исходные данные выбираются из табл.3.

По исходным данным рассчитывают необходимый объемный и массовый расход холодного воздуха для подачи его в воздухонагреватель и по заданной

10