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

Если концы сливных труб опущены в общую сливную воронку,

то следует их обрезать, чтобы иметь возможность с помощью

короткого шланга направить воду из каждой трубы поочередно в мерный бачок. Среднее время наполнения бака определяется из трех последовательных опытов (время отсчитывают по секун­ домеру), после чего часовой расход воды из каждой трубы вы­

числяется по формуле

Tj;t2;t3—время наполнения бака в каждом опыте.

Температура воды, наполняющей бак, измеряется ртутным

термометром в процессе наполнения. Форма расчетного бланка приведена в Приложении 1 (табл. 9).

Замеры потерь тепла с охлаждающей водой рекомендуется делать несколько раз в течение испытания.

Тепловые потери поверхностью кладки

Потери тепла кладкой печи определяются с помощью изме­ рений температур внешней поверхности всех основных участков кладки верхнего строения печи и последующим подсчетом потерь по данным замеров.

Измерение производится поверхностной термопарой пятачко­ вого или лучкового типа, причем температура свободных концов термопары измеряется специальным термометром, расположен­

ным вблизи клемм свободных концов термопары. Так как тем­

пература в разных местах кладки различна, то для более точно­ го определения тепловых потерь кладки всю поверхность печи условно делят на возможно большее количество участков и в каждом из них производят измерение температуры поверхности. Так, например, температуру свода печи измеряют обычно не менее чем в 25—30 точках по его площади. В целом по печи

количество измерений температуры поверхности достигает 130'— 150.

ниях запись температур ведут в соответствии с номером участка.

Л-л = А<л +273°К;

зо

Форма расчета тепловых потерь кладкой по данным измере­ ний приведена в Приложении 1, табл. 10.

Тепловые потери излучением через окна

Согласно опытным данным, потери тепла через завалочные окна занимают значительное место в расходе тепла. Поэтому, составляя теплотехническую характеристику мартеновской печи, всегда следует иметь представление о величине этих потерь. По­

ки завалочного окна);

31

Чтобы получить представление о величине потерь излучени­

ем, рассмотрим небольшой пример.

Печь емкостью 185 т имеет 5 завалочных окон площадью 1,5 л«2 каждое. При средней температуре плавильного про­

Среднее время открытия окон получим из следующих сооб­ ражений: число мульд в завалку 70; время завалки одной мульды одна минута. При этом длительность открытия окон за период завалки (в переводе на 1 окно) составит примерно 70 мин. Прибавляя к этому времени время открытия окон для различных рабочих операций в остальные периоды плавки, равное пример­ но 30 мин. (заправка порогов, наводка шлака и т. д.), получим

3,51 • 106

——=500 кг усл. топлива (без учета к. п. д. печи).

Форма расчета теплопотерь излучением приведена в Прило­ жении I, табл. 11.

Тепловые потери с выбивающимися газами

Статье потерь тепла с выбивающимися газами до последнего времени не придавалось серьезного значения, так как считалось,

что утечка выбивающихся через крышки окон и другие отвер­ стия газов незначительна и ею можно пренебречь. С другой сто­

роны, непосредственно измерить действительное количество вы­ бивающихся газов пока, практически, невозможно.

Определение потерь тепла с выбивающимися газами на ряде печей по методу, разработанному ВНИИМТ, показывает, что в отдельных случаях [25] эти потери достигают 20—25% тепловой

нагрузки печи (при значительном недостатке тяги).

Указанные потери устанавливаются по разности коэффициен­ тов полезного действия печи, определенных двумя способами:

32

редко имеют место на печах, отапливаемых жидким топливом.

Во время завалки факел, вытекающий из форсунки с боль­ шим углом наклона, ударяется о куски шихты и меняет направ­ ление, при этом значительная часть продуктов горения выби­ вается через завалочные окна и неплотности.

Следует помнить, что описанный метод является приближен­ ным и может быть использован только при значительном выби­ вании дымовых газов, так как точность его невелика. В то же время использование этого метода позволяет в ряде случаев своевременно установить величину потерь тепла с выбивающи­

мися газами и принять меры к их предотвращению.

Тепловые потери с уходящими газами

Потери тепла с уходящими газами Q2, характеризующие, как

правило, работу регенеративных насадок, определяются по фи­ зическим характеристикам продуктов горения в дымовой трубе.

чим спаем в борове перед трубой или в самой трубе. Эту тем­ пературу принимают как среднюю по нескольким замерам по

сечению борова или в дымовой трубе.

В случае отопления печей комбинированным топливом — га­ зом и мазутом или газом и смолой — при определении потерь

Сф.п — тепло, вносимое форсуночным паром.

При определении потерь тепла с уходящими газами для пе­

дает полного представления о величине потерь тепла с уходящи­ ми газами, так как при этом не учитывается газовыделение из ванны, что особенно важно для периода плавления.

Для определения полного количества тепла, уносимого поки­ дающими печь газами, следует в формуле (39) величину Vc.r

заменить Vc (формула 8), однако в связи с тем, что при со­ ставлении теплового баланса печи приход и расход тепла состав­ ляются обычно только по топливу без учета тепловыделения

технологических газов, определение тепловых потерь производит­

ся также с соблюдением этого принципа.

В задачу книги не входит подробный анализ степени пригод­ ности и точности различных методов составления теплового ба­ ланса мартеновской плавки, однако следует отметить, что рас­

смотрение его с точки зрения определения только статей расхода

топлива без учета влияния на работу печи тепла сгорающих над поверхностью ванны технологических газов не может способст­ вовать правильной оценке работы печи как теплового агрегата.

Специальные исследования, проведенные ВНИИМТ, по опре­ делению величины газовыделения в различных условиях плавки показали, что пренебрежение газовыделением из ванны приводит к значительным ошибкам в определении количества дымовых га­

зов, образующихся по периодам плавки.

Для оценки величины газовыделения и подтверждения необ­

ходимости учитывать его при определении действительного коли-

34

чества газов, покидающих плавильное пространство, произведем приближенный расчет возможного (среднего) количества углеро­ да, выделяющегося из ванны по периодам плавки в 380-т печи.

Весовой состав металлической шихты:

Всего . . . 10,795 т

Период плавления

Средний состав металла в жидкой ванне в начале плавления по углероду

4,0-0,69 + 0,25-0,31 =2,84%.

Содержание углерода в металлической ванне при расплав­ лении 0,9%.

Окисляется углерода в период плавления

2,84 — 0,9 = 1,94%.

Полученные величины показывают, что пренебрежение газо-

выделением из ванны при расчете процессов горения топлива и тепловой работы печи приводит к существенным ошибкам.

Формы последовательности расчета потерь тепла с уходящи­ ми газами по данным измерений при горении смеси коксового и доменного газов приведены в Приложении 1, табл. 12.

Разработка рационального воздушного режима работы печи

Установление рационального воздушного режима работы мар­

теновской печи является одной из главных задач теплотехниче­ ского испытания ее, так как фактический коэффициент избытка воздуха, с которым происходит сжигание топлива, во многом

36

клапаны—головка действительное значение избытка воздуха в плавильном пространстве значительно отличается от заданного цеховой инструкцией по тепловому режиму.

Это объясняется тем, что обычно необходимый расход возду­

ха для сжигания количества топлива, заданного тепловым режи­ мом печи, подсчитывают без учета фактических потерь возду­ ха по пути от вентилятора до головки печи. Следует заметить,

что эти потери не постоянны и зависят от возраста печи и со­ стояния ее кладки. Поэтому расход воздуха, фиксируемый рас­ ходомером на пульте управления, практически никогда не соот­

ветствует его действительному количеству в подающей головке — Уд. Следовательно,

где Ур—расход воздуха по показаниям расходомера на пуль­ те управления, нм"/час-,

Уп — потери воздуха по трассе, нм3/час.

Известны случаи, когда вследствие неисправности перекидных устройств, особенно шиберного типа, на воздушной трассе утеч­ ка вентиляторного воздуха через клапаны на дымовую трубу достигала 30—35% общего количества воздуха, подаваемого вен­ тиляторами в печь [7-], между тем как расходомер фиксировал подачу количества воздуха, заданного инструкцией.

Разработку рационального воздушного режима печи органи­ зуют в -следующей последовательности:

1)определение утечки воздуха на воздушной трассе;

2)определение расхода воздуха, необходимого для полного сжигания топлива в плавильном пространстве с минимальным

аух в зависимости от тепло-вой нагрузки печи и технологических факторов, а также с учетом потерь воздуха, обусловленных со­ стоянием конструкции печи.

Определение утечки воздуха по трассе

Многочисленными исследованиями печей установлено, что ме­ стами наибольших потерь воздуха являются перекидные устрой­ ства и своды регенеративных камер и шлаковико-в.

Для определения утечки воздуха через перекидные клапаны в точках 3, 3' и 5, расположенных на сводах боровов печи (рис. 1), устанавливают неохлаждаемые стальные газозаборные трубки.

Опущенный в боров конец трубки должен фиксироваться не­ сколько ниже середины высоты борова. Для обеспечения высо­ ких -скоростей движения газов по трубкам при отборе проб ды­ ма, диаметр их не должен превышать 8—10 мм.

37

По многократным анализам состава продуктов горения одно­

душного клапана (рис. 1), при движении продуктов горения сле­

чале и конце испытуемого участка трассы, вычисленные по фор­ мулам (10) или (И).

Относительная величина утечки воздуха через клапан равна

у = ^100%, (45)

Va

где Уд—количество воздуха, подаваемое вентилятором, /нм*час.

Таким путем, по анализу продуктов горения с последующим расчетом определяют потери воздуха через воздушные клапаны.

Определение максимальной пропускной способности печи по топливу

Известно, что высокая тепловая нагрузка в сочетании с быст­ рой завалкой и заправкой является одним из основных условий

высокой производительности печи. Поэтому необходимым эле­

ментом теплотехнического испытания печи должно являться

определение ее максимальной пропускной способности по топ­

ливу.

Факторами, ограничивающими пропускную способность печи по топливу, являются:

1)недостаточно полное сгорание топлива в пределах плавиль­ ного пространства;

2)большое гидравлическое сопротивление дымовых трактов

печи.

Сувеличением расхода топлива ухудшается смешение топлива

своздухом, в результате чего топливо не успевает сгорать в объ­

еме плавильного пространства и продукты неполного сгорания, проникая в вертикальные каналы и насадки и догорая там, спо­

собствуют быстрому их оплавлению и износу.

Гидравлическое сопротивление каналов возрастает пропорци­ онально квадрату скорости движущихся по ним газов. Это об­ стоятельство также является причиной ограничения количества

топлива, подаваемого в печь.

Полнота сжигания топлива определяется анализом продуктов

горения, отбираемых из вертикальных каналов убирающей го­

38

Анализ продуктов горения производится аппаратами Орса

или Норзе путем отбора проб при каждом изменении тепловой нагрузки и расхода воздуха для горения. В целях контроля же­ лательно эпизодически (через каждые 10—15 анализов) выпол­

нять анализ одной пробы продуктов горения дополнительно на

Рис. 4. Водоохлаждаемые газозаборные трубки.

а — 1-й вариант; б — 2-й вариант.

газоанализаторе ВТИ. Это необходимо для более точного опре­ деления содержания СО и проверки наличия в продуктах горе­

ния СН4 и Н2.

Выбор максимально допустимой тепловой нагрузки по качест­ ву сжигания топлива производится также по данным анализа продуктов горения в зависимости от величины относительных по­ терь тепла с химическим недожогом топлива Q3.

Определение потерь тепла из-за химической неполноты горе­

ния производится по формуле

Q3 = (30,16СОД + 85,58СН? -}-25,76НДВс Пс.г ккал/час. (46)

Для периодов заправки, завалки и прогрева (полагая, что в эти периоды газовыделение незначительно), величина Vc == Ус.г

определяется по формуле (7), для остальных периодов плавки— по формуле (8).

По данным анализа строят графическую зависимость

затем по минимальным (близким к нулю)

“С

относительным тепловым потерям с недожогом устанавливают

39