книги из ГПНТБ / Курочкин Б.Н. Теплотехнические испытания мартеновских печей

нии шибером (например, для главного дымового или регулиро­ вочного шибера), в зависимости от высоты подъема можно при расчете принимать по следующим данным [3]:

Сам о тяга

Величина самотяги или геометрического напора на каком-ли­ бо из участков газовой или воздушной трассы печи может быть

вычислена по формуле

где Н — расстояние по вертикали между центрами сечений на­ чала и конца участка, м;

Тв — удельный вес окружающего воздуха, кг/м?-,

уг — средний по участку удельный вес газовой среды, кг/м3-, То — удельный вес газа, движущегося по участку, кг/нм3-,

t — средняя температура газов на данном участке, °C. Для продуктов горения

70 = 0,0197СО2 + 0,0125 N2 + 0,0143 О2 4-0,012500 4-

Необходимое тяговое усилие трубы или дымососа равно ал­ гебраической сумме гидравлических сопротивлений системы, са­ мотяги и изменения динамического напора между конечным п

и начальным i сечениями системы. Сумма указанных величин ха­

рактеризует внешнее сопротивление системы. Оно равно разно­ сти показаний тягомеров в сечениях, указанных выше.

,tnWn2 ~vW^

Wn—скорости газовой среды в начальном и конечном се­ чениях, м/сек.

20

ГЛАВА ll

ОРГАНИЗАЦИЯ ИСПЫТАНИЯ ПЕЧИ ИЛИ ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВ

Задачи испытания и его виды

Задачами теплотехнического испытания печи являются:

а) установление причин неудовлетворительной тепловой ра­ боты печи или ее отдельных элементов;

б) определение статей фактического расхода тепла с целью

снижения расхода топлива или его нормирования;

в) определение эффективности использования топлива в объ­ еме печи и разработка воздушного режима горения топлива;

г) составление гидродинамической характеристики печи; д) определение потерь и утечек газа и воздуха, подсосов воз­

духа по системе печи, а также характеристик вентиляторов, ды­ мососов и т. д.;

е) разработка рационального теплового режима печи;

ж) исследование динамики изменения к. п. д. печи и ее теп­ ловой работы по ходу плавки.

Для решения этих задач могут быть использованы следующие виды испытания:

а) теплотехническое обследование печи;

б) некоторые дополнительные испытания (определение утечки газа через клапаны, определение к. п. д. регенератора и т. д.);

в) балансовое испытание.

Ниже будут рассмотрены каждое из этих испытаний, их со­ держание и методика проведения. Однако прежде рассмотрим несколько общих вопросов, касающихся испытания мартеновских

печей.

Подготовка к испытанию

Перед началом испытания составляется программа, или план, проведения испытания соответственно его виду со следующим примерным содержанием:

а) задачи испытания; б) объект испытания и его техническая характеристика;

в) методика проведения опытов или замеров и способы их об­

работки;

г) аппаратура и ее размещение на печи в ходе работы;

22

д) распределение обязанностей среди лиц, участвующих в ис­

пытании, и установление сроков проведения отдельных этапов испытания.

Важнейшим элементом плана, или программы, испытания яв­

ляется методическая и организационная стороны каждого опыта или измерения. При разработке этого вопроса следует руководст­

воваться следующими основными положениями.

Намеченные точки и места измерений должны обеспечивать удобное размещение аппаратуры, свободное и удобное производ­

ство замеров. Размещение аппаратуры не должно затруднять работу цехового персонала, обслуживающего печь. Например, от­ бор проб газа при анализе продуктов горения из головок печи может производиться в аспиратор непосредственно у головок с последующей его доставкой к газоанализаторам, расположенным вдали от печи. Однако, если рабочая площадка загромождена и путь с аспираторами по ней затруднен (вследствие движения составов с шихтой, завалочной машины и т. д.), то следует орга­ низовать центральный пункт газового анализа, соединенный с каждой точкой отбора проб газа резиновыми трубками с перио­

дическим или непрерывным присасыванием через трубки газа

(продуктов горения) с помощью эжектора или другого приспо­ собления. Всегда следует стремиться к максимальной централиза­ ции мест установки приборов.

Степень точности каждого замера должна соответствовать общей степени точности всего опыта. Так, например, при опреде­ лении расхода тепла, уносимого с охлаждающей водой, не сле­

дует измерять температуру воды с точностью, например, до со­ тых градуса, а ее расход — до грамма, так как столь же точное определение других статей расхода (тепловые потери кладкой и др.) пока практически невозможно, и они определяются, как правило, с точностью ±54-6%.

При выборе измерительной аппаратуры следует в каждом случае сопоставлять степень ее точности с порядком измеряемой

~0,7% измеряемой величины, при измерении величин порядка 100° С даст уже погрешность 10%. Конечно, в этом случае точ­ ность в ± 10° С будет непригодна.

Выбор точек замера по системе печи должен обеспечивать по­ лучение достоверных представительных данных измерений. Так, например, отбор пробы смеси газов, произведенный вблизи места их смешения, даст заведомо искаженные результаты анализа этой пробы. Измерение температуры дыма в борове вблизи мест большого подсоса холодного воздуха или проникновения горюче­ го газа также будет ошибочным и т. д.

Подготовка к испытанию печи должна включать также уста­

новку необходимой измерительной аппаратуры, проводку им­ пульсных линий, а также оснащение испытуемого агрегата ком­

23

ГЛАВЛ III

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ МАРТЕНОВСКИХ ПЕЧЕЙ

Теплотехническое обследование печей

Взадачу теплотехнического обследования обычно входит:

1)составление гидравлической характеристики печи;

2)определение тепловых потерь:

а) с уходящими газами;

б) с охлаждающей водой;

в) поверхностью кладки печи; г) с выбивающимися газами, излучением через отверстия

идр.;

3)оценка качества сжигания топлива и в связи с этим:

а) определение химической неполноты горения, а также раз­ работка рационального воздушного режима работы печи;

б) определение максимальной пропускной способности печи по топливу.

Проведение всего комплекса перечисленных выше элементов теплотехнического обследования дает достаточно полную харак­

теристику печи как теплового агрегата и позволяет наметить ме­ роприятия конструктивного, режимного и организационного ха­

рактера для повышения производительности печи и снижения расхода топлива.

Ниже излагаются методы решения перечисленных выше задач теплотехнического обследования печи, разработанные на основе многочисленных исследований ВНИИМТ и других организаций.

Гидравлическая характеристика печи

Систематическое наблюдение и контроль за изменением гид­ равлических сопротивлений по газовой и воздушной трассам мартеновской печи имеет важное значение для обеспечения ее нормальной работы. Возросшее сопротивление какого-либо эле­ мента печи, установленное в результате проверки его гидравлики, свидетельствует о нарушениях конструкции (разгар, обвал клад­ ки, зашлакование) или засорении газоходов.

Схема мартеновской печи с размещением по трассам точек из­ мерения статических давлений для определения гидравлических характеристик печи приведена на рис. 1.

95

Из рисунка видно, что принятое расположение точек обеспе­ чивает измерение сопротивлений в шлаковиках и регенераторах,

перекидных устройствах и общем дымовом борове.

Из формулы (30) гидравлическое (истинное) сопротивление

системы равно

Рис. 1. Схема размещения точек измерений по системе печи.

W2, W3—скорости газа в сечениях 2 и 3, м/сек.

26

Из рассмотренного примера видно, что определение гидрав­

лического сопротивления непосредственно по разности величии разрежения, замеренных в двух точках, может привести к значи­

тельным ошибкам в определении сопротивления. В рассмотрен­ ном случае нисходящего потока газов поправка на самотягу

получается отрицательной. В случае восходящего потока газов поправка на самотягу будет положительной.

При восходящем потоке газов возможны случаи, когда внеш­ нее гидравлическое сопротивление за счет самотяги будет отри­ цательным.

Рис. 2. Схема измерения сопротивлений по трассе печи.

Замеры разрежений для определения сопротивления печи про­ изводятся следующим образом: в точках замера в боровах уста­ навливают стальные трубки диаметром около 10—12 мм с таким расчетом, чтобы нижние концы их находились примерно в сере­ дине борова. В местах высоких температур газа устанавливают водоохлаждаемые трубы. Замеряя тягомерами одновременно (рис. 2) в двух крайних точках исследуемого участка величины

данным измерений температуры в точках 1 и 2 и сечениям газо­ ходов в этих точках определяют скорости в конечных точках уча­ стка. Далее, по формулам (31) и (32) вычисляют истинное со­ противление исследуемых участков.

Гидравлическая характеристика печи должна составляться

немедленно после постройки и после каждого холодного ремонта

ее. Тогда сравнение данных по сопротивлениям, полученным в

27

любой момент кампании печи, с данными по сопротивлениям а начальный период ее работы позволит установить характер и причины увеличения сопротивлений.

Следует указать, что практика измерений статических давле­ ний в вертикальных каналах обычными трубками показывает,

что при измерении этим способом неизбежны значительные

ошибки в величине статического давления, вызываемые завихре­ нием потока около трубки. С целью ликвидации завихрений потока в точке отбора давлений лабораторией мартеновских

Рис. 3. Трубка для измерения статических давлений.

печей ВНИИМТ опробованы трубки специальной конструкции, показанной на рис. 3 [5]. При этом получены устойчивые пока­ зания при измерениях статических давлений.

Определение тепловых потерь печи

Тепловой баланс мартеновской печи может быть представлен

следующим уравнением:

BQh == Qi 4~ Q2 С?з + Q4 4~ Qj ккал/час,

где —тепловая нагрузка печи;

Qi — расход тепла топлива на напрев металла и шлака; Q2 — потери тепла с уходящими газами;

<2з — потери тепла с химическим недожогом топлива;

Q4 — потери тепла с выбивающимися из печи газами и потери топлива при перекидках клапанов;

Q5 — суммарные потери тепла в окружающую среду: с

охлаждающей водой — QOjiJI; наружной поверхностью

кладки — QKJ]; излучением через окна и отверстия — Qизл ; потери тепла с выбивающимися газами — QBbl6

охл 4* Qкл + Qизл 4“ Фвыб-

Количество тепла, оставляемого продуктами сгорания топли­ ва в рабочем пространстве и расходуемого на поддержание тем-

28

пературного уровня печи без металла в рабочем состоянии, при­ нято называть потерями на холостой ход печи, т. е.

Qx.x ~ Qo-

До последнего времени, вследствие недостаточного количест­ ва опытных данных, позволяющих установить величину этих потерь в зависимости от периода плавки и возраста печи, в те­ плотехнических расчетах [38] по определению теплового баланса печи или для определения расхода тепла по периодам плавки,

значение Qs принималось постоянным для агрегата определен­ ного типа или тоннажа.

тельности кампании. Поэтому при оценке тепловой работы печи с помощью ее теплотехнического испытания данные по ее тепло­

вым потерям должны быть получены в ходе данного испытания

и соответствовать по времени остальным измерениям.

Для примера в табл. 7 иллюстрируется изменение тепловых потерь с охлаждающей водой по периодам плавки и в зависимо­

сти от возраста печи [6].

да и начальной).

Наиболее простым и достаточно точным способом определе­ ния расхода воды, протекающей через элементы охладительной системы печи, является измерение ее объема при помощи зара­ нее протарированного мерного бачка емкостью 80—100 л.

Система сливных труб от каждого элемента охлаждения дол­ жна быть заранее подготовлена для измерения расхода воды.

29