Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
29.10.2023
Размер:
7.04 Mб
Скачать

Н — полный напор, создаваемый вентилятором, мм. вод. ст.; 7]эл — к. п. д. электродвигателя вентилятора «= 0,8—0,9;

N — мощность, расходуемая при данных параметрах, кет.

 

При

 

известном

значении

 

к. п. д. мощность может быть

 

рассчитана по формуле

 

 

N =-------—-------кет.

(62)

 

 

Збоо • юг^эл

 

 

 

 

По

данным произведенных

 

опытов

составляют

 

характери­

 

стику вентилятора при замерен­

 

ном числе оборотов (рис. 9).

 

Если

известны

 

параметры

 

работы вентилятора при опреде­

 

ленных условиях п,

7

и

т. д., то-

 

по формулам, приведенным ни­

Рис. 9. Характеристика центробежно­

же (табл. 9), можно получить

новую

характеристику

в изме­

го вентилятора.

ненных

условиях.

По табл. 9

можно легко определить новые

параметры

работы

вентилятора

при изменении числа оборотов, удельного веса транспортируемого

газа (воздуха)

и диаметра.колеса вентилятора.

Таблица

9

 

 

Параметры работы вентилятора

 

 

 

 

 

 

 

 

Перемен­

Постоян­

Производительность

Напор,

мм вод. ст.

Мощность,

кет

 

ные

ные

1*нм

мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

0,7

 

 

 

 

/ Л» \2

 

/ п2 *\

 

 

 

 

 

 

 

 

JV2=Ni

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\.

п,

/

 

7

D,n

Е!=У2

 

н2=н^

N2=Nt

 

71

 

 

 

 

 

 

 

 

 

71

 

 

 

 

D

Т,п

J/ =tZ

/

о?2\3

 

н2—нг /

D2\2

 

/ D2\b

 

 

■ ^=^1 “

 

 

D

 

\

О1/

 

 

\

Dij

 

\

Dil

 

 

 

1

^2 \

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п’1

 

 

 

 

 

\ 71 А Л1 !

 

71 \ «1 /

 

 

 

\ Л] /

 

,

 

 

n,D

I

п. / D2\3

 

/л2\2/ D2\2

^2=^1

/лаЛ О2\5

V2=Vl~ —-

 

Ht=H. -

\ П

)

I

~т~ )

 

 

 

 

\ DJ

 

 

\П1/

\ DJ

 

/

\

D;

/

1.D

п

V2=Vj

/ Oo\S

 

 

 

Г

Ni-Ni

 

/

 

 

 

 

 

7i \ Dil

7i

 

—2

 

 

 

 

\dJ

 

 

 

 

\

Dj

Примечание,

п— число оборотов в минуту;

D —диаметр колеса вентилятора,

м

7 — удельный вес транспортируемой среды,

кг!мК

 

 

 

 

 

 

 

 

Балансовое испытание печи

Для решения такого сложного вопроса тепловой работы печи,

как, например, разработка рационального теплового режима по

периодам плавки, необходимо проведение широких испытаний

50

печи, данные -которых позволяют составить тепловой баланс

плавки в целом и по отдельным ее периодам.

Получение данных, позволяющих исследовать динамику изме­ нения к. п. д. печи в зависимости от режима ее работы, дает воз­

можность правильно

оценить влияние

отдельных

факторов на

экономичность и производительность печи.

 

 

 

 

 

 

Производительность печи может быть выражена следующей

зависимостью:

Р

 

F&Q

т/час,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(63)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д/ • 1000

 

 

 

 

 

 

 

где AQ — среднее по площади тепловосприятие ванны,

ккал/м?час-.

 

At —• расход тепла для выплавки

1

кг металла, ккал/кг-,

 

 

F — тепловоспринимающая

поверхность ванны,

ж2.

 

 

Площадь поверхности жидкой ванны принимается на уровне

поверхности шлака. Площадь поверхности твердой

шихты при­

нимается на 20% больше поверхности

жидкой ванны.

форму­

^Экономичность работы печи может быть выражена

лой, определяющей величину ее термического к. п. д.,

 

 

 

 

 

^=^-100%,

 

 

 

 

(64)

где

— средняя

тепловая нагрузка за

плавку

или за

от­

дельный период работы печи, ккал/час.

 

 

 

 

 

 

Как видно из приведенных формул, оба основных показате­

ля работы печи находятся в прямой

 

зависимости

от

тепловос-

приятия ванны. Объединяя формулы

 

(63)

и (64),

можно на­

писать

 

р _ доЕь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м

 

 

 

 

 

 

 

 

Поданное в печь тепло, полезно использованное тепло и теп­

ловые потери связаны

между собой

уравнением

теплового

ба­

ланса

 

 

 

Q3 + LQ5,

 

 

 

(66)

 

BQ? = Qi + Q2

 

 

 

где

S Q5 —сумма тепловых

потерь

в

окружающую

среду

и с

охлаждающей водой.

 

 

и принимая

 

 

 

 

 

 

Деля обе части на BQp

 

 

 

 

 

 

 

Q

Qo

 

 

cjо

 

 

и т. д.,

 

 

 

 

 

—- =т]л;

BQP

 

13Ц^

 

 

 

 

 

 

BQP

 

 

 

 

 

 

 

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(67)

 

71п = (1-<72-<73-£<75) 100 %.

 

 

 

Отсюда следует, что,

чем

меньше тепловые потери

в

плавиль­

ном пространстве, тем выше его к.

п. д., а следовательно, и

производительность печи.

Таким

образом,

определяя

к. п. д. в.

каждый период плавки и анализируя ход изменения к. п. д. во-

времени вместе с динамикой изменения режимных параметров.

плавки, можно установить оптимальные значения этих пара­ метров и прочих условий плавки, обусловливающих максималь-

4*

5 1

ное значение 'бп как по периодам, так и плавки в целом. Обыч­ но трех-четырех опытов достаточно для оценки тепловой рабо­

ты печи.

Для составления теплового баланса плавки необходимы сле­ дующие данные:

а) количество выплавленного металла; б) расход тепла по периодам плавки;

в) тепловые потери печи по ходу плавки;

г) динамика изменения режимных параметров плавки. Получение этих данных обеспечивается проведением тепло­

технического обследования печи и балансовых опытов.

Балансовому испытанию должно поэтому предшествовать теплотехническое обследование печи для определения тепловых потерь, проверки качества сжигания топлива, наладки воздуш­ ного режима и устранения различных эксплуатационных непо­ ладок в работе печи.

В соответствии с задачами испытания печь должна быть оснащена нестационарной контрольно-измерительной аппарату­ рой. Ориентировочный перечень замеров, необходимых при про­ ведении опыта, приведен в табл. 10.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

10

Перечень измерений и контрольно-измерительной аппаратуры,

 

 

 

необходимых при проведении балансовых

испытаний кечи

 

 

Объект измерения

Метод

 

Аппаратура

 

Периодичность

 

 

 

замера

 

Состав газа (коксе-

Полный

анализ

Газоанализатор

1

раз

за

опыт по

вэго,

генератор­

газа с

дожи­

ВТИ

 

 

 

средней

пробе

ного и

др.)

ганием

со­

 

 

 

 

 

 

Теплотворность

Расчет по

 

 

 

 

 

 

газа

 

ставу газа

Измерения

темпе­

1

раз

за опыт

 

Влажность газа

Расчет

по тем­

 

 

 

пературе

на­

ратуры

в

газо­

 

 

 

 

 

 

 

сыщения

 

проводе

 

термо­

 

 

 

 

 

Состав

жидкого

Анализ средней

метром

 

 

1

раз

при

расходе

 

 

 

топлива или кар-

пробы

 

 

 

 

 

 

данной

марки

бюратооа

Калориметри­

Калориметр

 

 

топлива

 

про­

Теплотворность

 

Ежесуточная

жидкого топлива

ческий

 

Измерительная

1

ба

за

каждую

Расход газа

По перепаду

раз

 

 

давлений

 

диафрагма и вто­

 

перекидку

кла­

 

 

 

 

 

ричный

регист­

 

панов

 

 

 

 

 

 

 

рирующий

при­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бор

 

 

 

 

за

 

 

Расход воздуха

По перепаду

Измерительная

1

раз

каждую

 

 

давлений

 

диафоагма и вто­

 

перекидку

кла­

 

 

 

 

 

ричный регистри­

 

панов

 

 

 

 

 

 

 

рующий

прибор

1

раз

за

каждую

Расход

жидкого

По перепаду

Расходомер

посто-

топлива или кар­

давлений

 

янного

перепада

 

перекидку

кла­

бюратора

 

 

 

или двойные ди­

 

панов

 

 

 

 

 

 

 

афрагмы

 

 

 

 

 

 

52

Табл. 10 (продолжение)

Объект измерения

Метод

Аппаратура

Периодичность

замера

Влажность воздуха

Психрометри­

Атмосферное

дав­

 

ческий

 

ление

продуктов

Анализ продук-

Состав

 

горения в убира-

 

тов

горения с

югцей

 

головке

 

 

поглощением

 

 

 

 

 

 

СО бета-наф­

Состав

 

продуктов

 

толом

 

Анализ продук-

горения у

осно-

 

тов

горения с

вания

дымовой

 

поглощением

трубы

 

 

 

 

СО бета-наф­

Влажность продук­

 

толом

Конденсацион­

тов горения

 

 

ный

 

Давление в плавиль.

Ппевмометри-

ном

 

простран­

 

ческий

стве

под сводом

Оптический

Температура

глав­

ного свода

 

 

 

 

 

Температура

 

на­

Оптический

грева

 

верха

воз­

 

 

 

душных насадок

 

 

 

Температура нагре-

Термоэлектри-

ва газа и воздуха

 

ческий

Температура

ухо-

Термоэлектри-

дящих

продук­

 

ческий

тов

горения

у

 

 

 

дымовой трубы

 

 

 

Температура

жид­

Оптический

кого

 

чугуна

и

 

 

 

скачиваемого

 

 

 

 

шлака

 

 

ме-

Термоэлектри-

Температура

 

талла

в печи

 

1.

ческий

Тепловосприятие

Измерение

металла

 

 

 

тепловых по­

 

 

 

 

 

 

токов термо­

 

 

 

 

 

2.

зондом

 

 

 

 

 

Методом рас­

 

 

 

 

 

 

чета

обратно­

 

 

 

 

 

 

го

баланса

тепла

Q=BQP +

Психрометр

Барометр

Газоанализатор ВТИ, Норзе или Орса

Газоанализатор Орса ВТИ, Норзе или Орса

Специальная уста­ новка

Указывающий и регистрирующий приборы

Пирометр полного излучения или яркостный

Пирометр полного излучения или яркостный и реги­ стрирующий вто­ ричный прибор

Отсасывающая платино-платино- родиевая термо­ пара

Хромель-алюмеле- вая термопара и регистрирующий вторичный при­ бор

Оптический пиро­ метр ОППИР

Термопара погружения

Тепломер

ВНИИМТ

1 раз за опыт

1раз за опыт

1раз за каждую перекидку клапанов

1раз за каждую перекидку клапанов

1—2 раза за опыт

Запись показаний 1 раз за пере­ кидку клапанов 2—3 раза в час

Каждую перекидку клапанов

2—3 раза за каждый период плав­ ки

По регистрирующему вторичному прибору

Во время заливки чугуна и спуска шлака

Перед выпуском металла из печи 2 — 3 раза после

расплавления

шихты

Запись показаний зонда через 20 сек. в течение всего опыта

потерь

Рис. 10. Динамика изменения параметров теплового режима работы печи.

QM — локальное тепловосприятие ванны, замеренное зондом под факелом.

Контроль за работой печи и запись показаний контрольно-из­ мерительных приборов как на пульте управления, так и дополни­ тельно установленных производится периодически по ходу плавки.

Для определения расхода тепла на нагрев металла, при подготовке к опыту должно быть обеспечено взвешивание за­

гружаемой шихты и выплавленного металла и шлака.

Результаты замеров при проведении балансовых испытаний приведены на рис. 10. В зависимости от частоты замеров на график нанесены все режимные параметры тепловой работы печи и отмечены все теплотехнические особенности плавки.

Составление таких графиков является дополнительным средством анализа связи к. п. д. печи с режимными параметра­

ми ее работы.

ГЛАВА IV

МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ И ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА

Анализ газового топлива и продуктов горения

Состав топлива и продуктов его сжигания является одним из основных показателей при составлении теплотехнической харак­ теристики мартеновской печи. Поэтому точность газового ана­

лиза при испытании, правильный отбор газовых проб и выбор аппаратуры имеют' большое значение для правильности сделан­

ных на основе испытания выводов.

Ниже рассмотрены способы отбора газовых проб, методика газового анализа на ручных химических газоанализаторах и ме­

тоды обработки результатов анализа.

Работа газоанализаторов

промышленного типа

(электрических и

других) в

данной книге

не рассматривается.

 

 

 

 

Отбор газовых

проб

 

В зависимости от температуры пространства, откуда отби­

рается для анализа газовая проба, могут

быть

использованы

газозаборные трубки

с охлаждением

или

без

него. Опытом

установлен следующий примерный температурный предел при­ менения трубок из различных материалов, когда установка их без охлаждения не искажает состава взятой газовой пробы:

Стеклянные трубки................... . .

70—80° С

Кварцевые или фарфоровые трубки

до 250° С

Стальные трубки ...............................

до 500° С

Для температур выше 500° применяются медные или стальные газозаборные трубки с водяным охлаждением.

Использование этих трубок для отбора газов с температу­ рой выше указанной, как правило, приводит к искажению со­

става пробы за счет догорания в трубке не сгоревших ранее компонентов исследуемого газа при каталитическом действии нагретой поверхности трубки.

Наиболее простые конструкции охлаждаемых газозаборных

56

трубок, используемых в лабораториях ВНИИМТ, показаны на рис. 4.

С целью предотвращения подсосов

атмосферного

воздуха

и искажения в результате этого состава

газовой пробы

жела­

тельно производить отбор пробы газа непосредственно

в газо­

анализатор. Однако, если по условиям опыта это невозможно, то применяются аспираторы различных конструкций.

На рис. 11

показаны некоторые из используемых в практи­

ке испытаний

стеклянные и металлические (жестяные) аспира­

торы.

В заводских усло­

виях

удобнее

металличе­

ские

аспираторы, однако

они требуют постоянного

контроля их плотности. Для длительного хра­

нения газовой пробы при­ меняется газометр, пока­ занный на рис. 11.

В качестве запорной жидкости в аспираторы

заливают воду, подкислен­

ную

соляной кислотой и

 

 

 

 

насыщенную

поваренной

 

 

 

 

солью. Для

контроля

за

 

 

 

 

сохранением

кислотности

 

 

 

 

воду

подкрашивают

не­

 

 

 

 

большим количеством ме-

 

 

 

 

тил-оранжа.

При длитель­

 

 

 

 

ных испытаниях желатель­

 

 

 

 

на организация постоянно­

 

 

 

 

го пункта газового анали­

 

 

 

 

за со стационарной ус­

 

 

 

 

тановкой

необходимого

 

 

 

 

количества газоанализато­

 

 

 

 

ров.

Соединение газоана­

газовых проб

и временного хранения газа:

лизаторов с

газозаборны­

а, б,

в — стеклянные аспираторы; г, д — метал-*

ми трубками производится

 

лические

аспираторы;

е — газометр.

с помощью резиновых тру­

(4—6

мм).

Чтобы в

газоанализатор

бок

небольшого диаметра

всегда поступала свежая порция газа или продуктов горения, перед отбором проб на анализ производится предварительный,

иногда непрерывный, отсос газа из трассы с помощью парового

или воздушного эжектора. Вариант схемы пункта газового ана­

лиза показан на рис., 12.

Трубки, идущие к эжектору, присоединены к выходному трехходовому кранику газоанализатора, что позволяет произво­ дить эвакуацию газов по всей трассе от места отбора до эжек­ тора, минуя гребенку газоанализатора.

57

Вся система проводки после окончательного монтажа долж­ на быть проверена на плотность. Проверка линий на плотность производится также перед каждым опытом.

Рис. 12. Схема присоединения

эжектора

к группе

 

 

газоанализаторов:

 

 

 

/—трехходовый

кран; 2 — фильтр;

3 — отросток

гребенки;

 

4 — эжектор; 5 — коллектор;

6 — место

отбора .газа;

7 — аппа­

 

 

раты Орса, Норзе или ВТИ.

 

 

 

 

Анализ газов

 

 

 

Как известно, основными компонентами газов,

используемых

в качестве промышленного топлива,

являются:

СО2;

СО; Н2;

Ст Н2ят ( главным

образом

этилен — С2Н4);

СН4; N2

и водя­

ные пары, а компонентами продуктов горения при полном горе­ нии топлива — СО2, N2 и Н2О — пар.

Метод поглощения газов химическими реактивами с помо­ щью ручных газоанализаторов основан на избирательном погло­ щении отдельных компонентов газа в сочетании с дожиганием их. Обычно поглощением реактивами определяется содержание СО2; CmH2m; СО; О2 и сжиганием—• Н2; СН4. В последнее время применяется метод поглощения Н2 раствором коллоидно­

го палладия. Содержание азота в газе вычисляют по разности

N2 = 100 — (СО, 4-СО + О2 ит. д.).

Применяемые поглотители и реакции поглощения приведены

в табл. 11.

Из всех типов ручных газоанализаторов, применяемых при испытании тепловых агрегатов, наиболее распространенными яв­ ляются:

1. Аппарат Орса, применяемый для анализа продуктов горе­ ния на три компонента — СО2, О2 и СО. Необходимо отметить,

58

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 11

 

 

 

 

Поглотители газов и

реакции поглощения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Порядок заливки реактивов в

 

 

 

 

Реактивы

 

Реакции

 

газоанализаторы

 

Газ

 

 

 

 

Орса

Норзе

ВТИ

 

 

 

 

 

 

 

со2

33% раствор

КОН

СО2+2КОН = К2СО3+Н2О

1-й сосуд

1-й сосуд

2-й сосуд

С/пН/г

Бромная вода

 

 

 

 

 

1-й сосуд

О2

1.

Щелочный

раствор пирогаллола

Для пирогаллола реакция не изуче­

2-й сосуд

4-й сосуд

2.

С6Н3(ОН)3

 

на, для гидросульфита

2-й сосуд

 

Гидросульфит натрия Na2S2O4

2Na2S2O4 + 2H2O+O2=4NaHSO3

 

 

 

 

1.

Раствор

полухлористой меди

Cu2Cl2+2COriCu2Cl2 • 2СО

1

 

5,6-й сосуды,

 

 

Cu2Cl2

 

 

3-й сосуд

со

2.

Раствор

сернокислой закиси меди

Cu2CI2 • 2CO + 4NH3+2H,O=

3-й сосуд

7-й сосуд

 

 

Cu2SO4

 

 

=CO2+COONH3+2NH3C1

J

 

 

 

3.

 

 

 

 

 

 

 

 

Бета-нафтол

 

 

 

 

 

н2

1.

Коллоидный палладий

h2+

O2=H2O

 

 

 

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

 

 

 

Н2; СН4

2.

Сжигание в кварцевой трубке ап­

 

 

 

 

 

парата ВТИ в присутствии ак-

 

 

 

 

 

 

 

тивизатора (окись меди)

 

 

 

 

 

 

Подкисленная дистиллированная во­

 

 

 

 

3-й сосуд

да, насыщенная газами

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ