книги из ГПНТБ / Курочкин Б.Н. Теплотехнические испытания мартеновских печей
.pdf
Б. Н. КУРОЧКИН
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ
ИСПЫТАНИЯ МАРТЕНОВСКИХ ПЕЧЕЙ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ЛИТЕРАТУРЫ ПО ЧЕРНОЙ И ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
СВЕРДЛОВСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
Свердловск 1960
ГОС. ПУБЛИЧНАЯ НАУЧН-ТЕХНИЧЕСКАЯ БИБЛИОТЕКА СССР
АННОТАЦИЯ
В книге рассмотрены методы испытания мартеновских печей и исследования их тепло вой работы. Приводятся расчетные формулы по сжиганию различных видов топлива при менительно к условиям мартецовской печи с учетом газовыделения из ванны, методы теп лотехнического испытания мартеновских печей и определения теплопотерь, методики оценки полноты сжигания топлива, составления теп лового баланса печи или плавки, а также испытания вентиляторов и дымососов.
Книга рассчитана на широкий круг ра ботников заводских теплобюро, теплотехниче ских лабораторий, теплотехников мартенов ских цехов, а также работников наладочных организаций и исследовательских институтов.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Повышение производительности и экономичности работы мар теновских печей неразрывно связано с улучшением их теплотех нического обслуживания и использования сжигаемого в печах топлива, интенсификацией теплообменных процессов, снижением непроизводительных расходов топлива.
Для решения этих вопросов необходимо полное представление о тепловой работе мартеновской печи, ее теплотехнической харак теристике, конструктивных особенностях, что может быть полу
чено систематическим составлением тепловой характеристики печи в процессе ее работы. Для этого следует проводить специ альные инструментальные измерения параметров работы печи с
последующими выводами по данным проведенного |
испытания. |
К сожалению, эти задачи на каждом заводе |
решаются по- |
своему на основе опыта эксплуатации мартеновских печей, их тех
нико-экономических показателей и усредненных данных показа ний аппаратуры автоматического управления печами. Это объяс няется тем, что методики испытаний печей, проведения отдельных измерений их параметров и возможности использования для этих целей различной аппаратуры мало освещены в литературе. В свя зи с этим методы испытаний мартеновских печей слабо внедрены в. цеховую практику.
Всесоюзный научно-исследовательский институт металлурги ческой теплотехники накопил многолетний опыт по испытанию и
исследованию мартеновских печей различного тоннажа и на раз
личных видах топлива. При проведении испытаний, коллектив мартеновской лаборатории института постоянно совершенствовал их методику, способы измерений и аппаратуру, уточнялись мето ды обработки материалов эксперимента, оценивалась точность формул и их применимость. В результате накоплен большой ма
териал, который может быть полезен широкому кругу работни ков, занимающихся теплотехникой мартеновского производства.
Автор взял на себя труд обобщить этот материал и предста
вить его в систематизированном виде для широкого использо вания.
При составлении книги использован экспериментальный ма
териал и методы измерений, накопленные и разработанные при
з
проведении исследований работниками мартеновской лаборато рии ВНИИМТ Н. В. Карповой, Б. Н. Курочкиным, А. И. Малы шевой, П. А. Мясниковым, А. И. Черноголовым, Г. И. Широко
вым; методические рекомендации канд. техн, наук В. Н. Тимо феева по организации исследования, технике выполнения экспе римента и обработке опытных материалов, а также рекоменда ции по методическим вопросам докт. техн. наук. А. В. Каваде-
рова.
Автор выражает глубокую признательность докт. техн, наук А. С. Невскому за ряд ценных замечаний и рекомендаций, сде ланных при редактировании книги.
ТЕРМИНОЛОГИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И РАЗМЕРНОСТИ Топливо
В—расход натурального топлива |
(твердого |
В, жидкого Вм, |
газо |
||||||
образного В,., |
коксового |
газа Вк, |
доменного |
газа Вл, |
смешанного газа ВС!Л), |
||||
кг/час, нм3/час; |
|
сухого топлива, кг/час, |
нм3/час. |
|
|
|
|||
Вс — расход |
|
|
|
||||||
Компоненты |
и теплотворность твердого |
и жидкого топлива |
|
||||||
|
|
|
Рабочее |
Лабора |
Аналити |
Сухая |
Горю |
Орга |
|
Наименование |
величин |
ниче |
|||||||
топливо |
торная |
ческая |
масса |
чая |
ская |
||||
|
|
|
|
проба |
масса |
|
масса |
масса |
|
Влага внешняя, |
% . . . |
вн |
вн |
|
|
|
— |
— |
|
Влага воздушно-сухого |
|
wJ' |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
— |
|||
топлива, %................ |
— |
— |
' |
Fa |
— |
— |
|||
Влага общая, % . . . ,
Зола, %...........................
Выход летучих, % . . .
Углекислый газ карбо-
натов, %....................
Сера общая, % . . . .
Сера сульфатная, % . .
Сера колчеданная, % .
Сера органическая, %
Углерод, %....................
Водород, %....................
Азот, %............................
Кислород, %................
Теплотворность по кало-
риметрической бомбе,
ккал/кг , . .................
Теплотворность высшая,
ккал/кг ................
Теплотворность низшая,
ккал/кг .......................
R7p
Ар
U»
[СО2]£
sp
об
SPT
cP
Ьор
cp
нр
NP
Ор
Ал
ил
[со2]л
оЛ
йоб
$л
ст
Sk
гЛ лор
Сл
нл
ГЧЛ
ол
<?б
<2Л
Оп
—
Аа
[со2]ма
soa6
sa
ст
sa
°к
са Ьор
са
на
Na
оа
с
Qh
—— —
Ас |
— |
— |
ис |
иГ |
— |
[СО2]£ |
— |
— |
|
|
|
soc6 |
— |
— |
sccT |
— |
— |
S' |
sr |
— |
к |
|
|
sc |
sr |
s° |
йор |
S°P |
|
|
|
Op |
cc |
сг |
с° |
нс |
нг |
Н°' |
№ |
Nr |
№ |
0е |
ог |
о° |
|
Ос |
Об. |
<3в |
Огв |
wоо |
<2н |
5н |
Q° |
хн |
С + Нр 4- ор 4- Np 4 s£ 4- Ар 4- Wp = 100%;
Сс 4- Нс 4- 0е 4- Nc + 5л 4- Лр = 100%;
Сг 4- нг + Ог + Nr 4- Бл = 100%;
0° + № 4- С° 4- Н° 4- Sop = 100%;
SK + SOp = Sj.
COj, Н^...— содержание |
углекислого |
газа, |
|
водорода |
и других компонентов |
|||||||||||||||
в сухом газообразном топливе, |
|
% |
(объемн.); |
|
|
на сухую |
||||||||||||||
dT, dB — содержание |
влаги в |
1 |
нм3 |
газа |
(топлива) и воздуха, |
|||||||||||||||
массу, г/нм3; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
7стух — удельный |
вес |
сухого газа, |
кг/нм3-, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Твл — удельный |
вес |
влажного |
газа, |
кг/нм3-, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
— топливная |
характеристика. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Воздух и |
продукты |
|
горения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
СС>2> Nf--- — содержание в |
% (по объему) |
углекислого газа, азота |
и других |
|||||||||||||||||
компонентов в сухой массе продуктов горения; |
|
для |
сжигания |
|||||||||||||||||
L° —вес теоретически необходимого |
сухого |
вездуха |
||||||||||||||||||
топлива, кг/кг; кг/нм3; |
|
|
|
|
|
|
|
|
воздуха |
для сжигания |
||||||||||
V0 — объем теоретически |
необходимого сухого |
|||||||||||||||||||
топлива, нм3/кг; нм31нм3; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
УСт— объем сухих продуктов горения при сгорании топлива с коэф |
||||||||||||||||||||
фициентом избытка |
воздуха а =# 1, |
нм3/кг; |
нм3/нм3; |
|
|
|
||||||||||||||
V” п — объем |
водяных паров |
в |
продуктах |
горения |
при |
сгорании |
топ |
|||||||||||||
лива |
с |
теоретически |
|
необходимым |
|
количеством |
|
воздуха, |
||||||||||||
нм3/кг; нм31нм3; |
|
в |
продуктах |
горения, |
нм31кг; нм3/нм3; |
|||||||||||||||
Ув.п— объем |
водяных паров |
|||||||||||||||||||
У° — полный |
объем |
продуктов горения |
при |
|
а = 1, |
нм3!кг; |
нм3/нм3; |
|||||||||||||
Уг—полный объем |
продуктов горения |
при |
а |
1, |
нм3!кг; |
|
нм3!нм3; |
|||||||||||||
|
|
|
|
Vr = Vc.r4-VE.n; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Vc — объем сухих продуктов |
горения с учетом газов, |
выделившихся из |
||||||||||||||||||
ванны, нм31нм3, нм3/кг; |
и |
SO2 в |
продуктах |
горения, |
нм3/кг; |
|||||||||||||||
VRo2— суммарный |
объем СО2 |
|||||||||||||||||||
нм3/нм3; |
|
СО2 + SO2 |
в продуктах |
горения, |
%; |
|
|
|
|
|||||||||||
Л?О2 — содержание |
|
|
на |
кла |
||||||||||||||||
Укл — полный объем |
воздуха, |
подаваемого |
в |
печь |
по замеру |
|||||||||||||||
пане печи, нм3/кг; нм3/нм3; |
|
|
|
|
газа в |
продуктах |
горе- |
|||||||||||||
Рсо2—парциальное |
давление |
углекислого |
|
|||||||||||||||||
. ния, ат; |
|
давление |
водяных |
паров |
|
в |
продуктах горения, ат; |
|||||||||||||
р«2о — парциальное |
|
|||||||||||||||||||
Оф— расход |
форсуночного пара, |
расходуемого на |
распыливание жид |
|||||||||||||||||
кого топлива, |
кг/кг. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
Избытки |
воздуха |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
акл—коэффициент |
избытка |
воздуха на |
клапане |
печи; |
|
|
|
|
|
|||||||||||
аг— коэффициент |
избытка |
воздуха |
в |
подающей |
головке; |
|
|
|
|
|||||||||||
аух— коэффициент избытка воздуха |
в |
убирающей головке; |
|
|
|
|||||||||||||||
аТр— коэффициент |
избытка воздуха |
у |
основания |
дымовой |
трубы; |
|
||||||||||||||
6
3i> О2 — коэффициенты избытка воздуха в точках |
замера |
на |
трассе |
печи |
|||||||||||||||
|
|
согласно рис. |
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Теплоемкости и |
теплосодержания |
|
|
|
|
|
|||||||||
€N2’ |
св.п—средняя теплоемкость водяных |
паров, |
|
ккал)нм3 град; |
|
горе |
|||||||||||||
сО„ |
средние |
теплоемкости |
компонентов газа |
или |
продуктов |
||||||||||||||
|
Св |
ния, ккал/нм3 град; |
сухого воздуха, |
ккал/нм3 град; |
|
|
|||||||||||||
|
—средняя |
теплоемкость |
горения, |
||||||||||||||||
|
сг — средняя |
|
теплоемкость |
влажных |
|
|
продуктов |
||||||||||||
|
|
ккал/нм3 град; |
|
|
сухих |
продуктов |
горения, ккал/нм3 град; |
||||||||||||
Сс.г. — средняя |
теплоемкость |
||||||||||||||||||
|
zr — теплосодержание влажных продуктов |
горения, |
ккал/кг; ккал!нм3; |
||||||||||||||||
|
|
теплосодержание |
влажных |
продуктов |
горения |
при |
а =1,0, |
||||||||||||
|
|
ккал/кг; ккал/нм3; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
t в— теплосодержание |
влажного |
воздуха, |
расходуемого на |
единицу |
||||||||||||||
|
Л; |
веса или объема топлива при |
а =, 1,0, |
ккал/кг; |
ккал/нм3; |
||||||||||||||
|
— прирост теплосодержания металла, |
ккал/кг; |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
—теплосодержание |
шлака, ккал/кг. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
Физические константы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
т)— коэффициент динамической вязкости |
газов при данной темпера |
|||||||||||||||||
|
■* |
туре, кг/м сек; |
|
|
|
|
|
|
|
газов |
при |
данной |
темпе |
||||||
|
— коэффициент кинематической вязкости |
||||||||||||||||||
|
1 |
ратуре. м2/сек; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Р — |
— плотность, |
кг секг/м4; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
1 ■—удельный вес, кг/м3; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
g — ускорение силы тяжести, м/сек2; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
А—коэффициент теплопроводности твердых тел, жидкостей и газов, |
||||||||||||||||||
|
|
ккал/м час град; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,9 • 10~8, |
|
||||||
|
ао— коэффициент излучения |
черного |
тела, |
равный |
|
||||||||||||||
|
|
ккал/м2 час град4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Расчетные характеристики тепловой работы печи |
|
|
|
||||||||||||||
— тепловая нагрузка |
печи, ккал/час; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Q* |
— физическое |
тепло |
воздуха, |
подаваемого |
|
в |
печь |
для |
горения, |
||||||||||
|
ккал/час; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
фф •—физическое |
тепло топлива, ккал/час; |
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
<2L |
— тепло, |
потребляемое |
ванной |
(металлом |
шлаком), ккал/час; |
||||||||||||||
Q3 |
_ физическое |
тепло, |
уходящее |
с |
продуктами |
горения, |
ккал/час; |
||||||||||||
Qs |
— потеря химического тепла от |
неполноты |
горения топлива, |
ккал/час; |
|||||||||||||||
Q4 — потери |
тепла |
с газом, уходящим в |
трубу |
при |
реверсировании кла |
||||||||||||||
|
панов |
(для |
газовых печей) |
и |
другие |
|
прямые |
потери |
топлива, |
||||||||||
|
ккал/час; |
тепловые |
потери |
в |
окружающую среду, |
ккал/час; |
|||||||||||||
Q5—суммарные |
|||||||||||||||||||
изл + Qbm6>
где физл —- тепловые потери излучением через открытые окна и отверстия в кладке печи, ккал/час;
Сохл — тепловые |
потери |
с |
водой, охлаждающей элементы конструкции |
печи, ккал/час; |
с |
выбивающимися дымовыми газами, ккал/час; |
|
QBbl6 — тепловые |
потери |
||
<2кл —тепловые потери внешней поверхностью кладки в окружающую среду, ккал/час;
1
Технико-экономические показатели работы печи
Р— производительность в час, т/час, G— вес жидкой стали за плавку, т;
b— удельный расход условного топлива, кг]т; т)п—термический к. п. д. печи, %;
•»)п.п—то же, плавильного пространства, %; Пр—то же, регенераторов, %; д0> — тепловосприятие ванны, ккал/м^час.