Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Тепловая работа мартеновских печей

29.01.2019

Топливо и требования, предъявляемые к нему


Для работы мартеновских печей применяют различные виды топлива: газообразное, жидкое, твердое или их смеси. Вид и качество топлива оказывают большое влияние на показатели работы печи.

При оценке топлива учитываются его свойства.

Теплота сгорания. Температура поверхности шлака в конце плавки в печи примерно 1650° С. Для того чтобы тепло пламени передавалось жидкому металлу, необходимо иметь температуру пламени, превышающую 1650° С.

Практикой установлено, что для получения хороших показателей работы печи необходимо иметь отношение температур

где tпp — практическая температура;

tк — калориметрическая температура.

Следовательно, желательно применять топливо, обеспечивающее калориметрическую температуру горения не ниже 1650° С, для получения практической температуры 1650*0,7 = 2350° С.

Светимость пламени. Для успешного ведения плавки недостаточно только высокой температуры продуктов сгорания. Если даже температура факела высока, а теплопередача между пламенем и ванной недостаточна, металл будет нагреваться медленно. Это наблюдается тогда, когда топливо при сгорании дает слабо светящийся факел, с малой излучательной способностью. В этом случае дымовые газы мало отдают тепла ванне и уходят из печи при высокой температуре, преждевременно выводят из строя кладку пролетов головок, вертикальных каналов и насадки регенераторов. Поэтому топливо при сгорании должно образовывать светящееся пламя, с высокой излучательной способностью. Светимость пламени в основном зависит от присутствия раскаленных излучающих частиц углерода, содержащихся в топливе или образующихся при разложении углеводородов топлива. Чем таких частиц больше, тем излучательная способность его выше.

Удельный вес. Во время плавки рабочее пространство печи заполнено продуктами сгорания, объемный вес которых составляет около 135 кг/м3, топливо, введенное через головки, должно быть достаточно тяжелым, чтобы факел не оторвался от поверхности ванны. В противном случае ванна будет плохо нагреваться, а свод печи, пролеты головок, каналы и насадки будут перегреваться и быстро изнашиваться.

Содержание вредных примесей. Наиболее вредной примесью является сера. Сера переходит в металл и ее должно быть как можно меньше. Топливо не должно содержать много смолы, так как присутствие ее снижает температуру факела и светимость пламени.

Кроме этого, желательно применить малодефицитное и дешевое топливо.

Виды применяемого топлива для мартеновских печей подразделяются на:

1) газообразное: доменный газ, коксовый газ, смешанный газ (доменный и коксовый), генераторный газ, тройная смесь (доменный — коксовый — генераторный), смесь коксового и генераторного газов и природный газ; 2) жидкое: мазут, смола;

3) твердое: угольная пыль; 4) коллоидное: смесь мазута с угольной пылью; 5) комбинированное: доменный газ + мазут; коксовый газ + мазут или смола, смешанный газ + генераторный газ + мазут, природный газ + мазут.

Топливо, при применении которого подогревают в регенераторах только воздух, условно называют высококалорийным. К нему относятся: коксовый газ, мазут, смола, угольная пыль, а также их смеси.

Остальные виды топлива называют низкокалорийными, при его использовании подогревают газ и воздух в регенераторах.

Теплопередача в мартеновской печи осуществляется за счет теплопроводности, конвекции и лучеиспускания.

Теплопроводностью передача тепла происходит в основном в твердых телах, когда тепло от одной частицы переходит к другой, непосредственно с ней соприкасающейся.

Передача тепла теплопроводностью через плоскую стенку при стационарном потоке может быть выражена уравнением

где К — коэффициент теплопроводности кал/м*час*град;

S — толщина стенки, At;

t1—t2 — температура поверхности стенки, °C;

F — поверхность стенки, At2.

Коэффициент теплопроводности зависит от свойств тела и определяется опытным путем в зависимости от температуры.

Конвекция. Процесс теплообмена между жидким или газообразным и твердыми телами при их непосредственном соприкосновении носит название конвекции. При конвективном теплообмене действуют одновременно теплопроводность и конвекция.

Теплопередача конвекцией происходит следующим образом: частицы жидкости или газа, перемещаясь, приближаясь к поверхности твердого тела, или отдают или получают тепло непосредственным соприкосновением. Таким образом, теплопередача зависит при прочих равных условиях от условий движения жидкости или газа. Существуют два рода движения жидкостей и газов: ламинарное и турбулентное. При ламинарном частицы жидкости или газа движутся параллельно стенкам каналов, во втором случае — неупорядоченно, хаотически. Определение количества тепла, передаваемого при конвективном теплообмене, определяется по формуле

где а — коэффициент теплопередачи, кал/м2*час*град;

F — поверхность соприкосновения твердого тела с газами или жидкостью, м2;

t1—t2 — разность температур между газами или жидкостью и твердым телом.

Условие перехода ламинарного движения в турбулентное выражается критерием Рейнольдса и совершается при Re = 2500. Этот вид теплопередачи имеет первостепенное значение для воздушных потоков в насадках регенераторов.

Лучеиспускание. При теплообмене в рабочем пространстве мартеновской печи теплоизлучение играет главную роль. При температуре факела 1800°С на долю лучеиспускания приходится более 95% всего передаваемого тепла.

Распространение теплового излучения в настоящее время рассматривается как процесс движения одного из видов электромагнитных волн, отличающейся только длиной волны. Отличительной особенностью этого вида теплопередачи является возможность передачи тепла через безвоздушное пространство, в то время как ни теплопередачей, ни конвекцией тепло через вакуум не передается. Скорость распределения тепловых лучей в безвоздушном пространстве равна скорости света — 300000 км/сек.

Часть тепловых лучей, падающих на поверхность какого-либо тела, поглощается, часть отражается, а некоторое количество проходит через тело насквозь. Подавляющее большинство твердых и жидких тел, встречающихся в мартеновском производстве, практически совершенно непрозрачны. Газообразные продукты горения полупрозрачны, т. е. они часть падающих на них лучей поглощают, а часть пропускают. Отражательная способность печных газов равна нулю. Чистый воздух прозрачен для тепловых лучей, он их пропускает полностью, не поглощая и не отражая. Тело, которое поглощает все падающие на него лучи независимо от длины волны, называется черным телом.

Усвоение тепла шихтовыми материалами. В рабочем пространстве мартеновской печи имеется три различных температурных зоны, находящиеся в состоянии лучистого теплообмена — печные газы, кладка и шихтовые материалы или жидкая ванна. Кроме этого, происходит конвективный теплообмен между этими зонами, а также теряется тепло через кладку печи с водой охладительных устройств.

Степень усвоения тепла шихтовыми материалами и жидкой ванной в течение плавки резко изменяется.

Большое практическое значение имеет усвоение тепла шихтовыми материалами в период завалки и их расплавления. Поверхность шихтовых материалов, воспринимающих тепло, не является постоянной величиной. Она обычно состоит из углублений и выступов, что увеличивает и создает углы затемнения. Вследствие этого величину поверхности шихтовых материалов, участвующей в эффективном теплообмене, можно грубо принять равной площади жидкой ванны. Обычно форма и размеры кусков загружаемого металлического лома колеблются в больших пределах от стружки, обрезков кровельного железа, до кусков бракованных слитков толщиной до 500 мм. Руда и известняк загружаются в кусках в диаметре до 100—150 мм. Относительная скорость завалки шихты составляет 1—2 т/м2 площади пода в час. Поглощение тепла металлической шихтой на 1 м2 площади пода составляет около 250000 кал при скорости завалки шихты 1 т/м2*час. На практике температура рабочего пространства печи во время завалки понижается, а поэтому соответственно и уменьшается теплопоглощение. По окончании завалки шихты температура нагреваемой поверхности повышается, но одновременно повышается и температура в печи, следовательно, и поглощение зависит от изменения разности температур печи и нагреваемой поверхности и шихты. От конца завалки до конца плавки эта разность постепенно уменьшается, в связи с этим понижается и поглощение тепла. Чем меньше теплопроводность материала и чем толще его слой, тем быстрее повышается температура поверхности и уменьшается поглощение тепла при той же температуре рабочего пространства. В таких случаях повышение температуры печи является бесполезным и даже вредным, так как приводит только к ускорению изнашивания кладки печи.

Степень усвоения тепла жидкой ванной в основном определяется разностью температуры печи и ванны, а также интенсивностью кипения ванны. Интенсивность кипения ванны зависит от скорости горения углерода в металле и тем больше, чем выше температура печи.

Можно сжигать в рабочем пространстве печи топливо с температурой факела до 2000° С, но не сварить плавку, так как количество сжигаемого топлива в единицу времени будет недостаточно и температура внутренней поверхности свода будет невысока.

Высокую температуру внутренней поверхности свода можно достигнуть сжиганием достаточного количества топлива и высокой температурой факела, Для этого необходимо держать максимальный расход топлива. в начальный период плавки, т. е. во время завалки и в начале плавления металла, а затем постепенно расход топлива понижают.

Нагрев внутренней поверхности динасовых сводов допускают до 1660—1680°С (хромомагнезитовых до 1740—1750°С).
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: