Курсовая с практикой на тему Расчёт и проектирование рекуператора нагревательного колодца

Содержание:

Введение 3

1. Описательная часть 4

1.1. Характеристика печи, горелок; эскиз печи 4

1.2. Характеристика огнеупорных и теплоизоляционных материалов 8

1.3. Описание свойств стали марки 40Х 15

2. Расчетная часть проекта 20

2.1. Горение газообразного топлива 20

2.2. Потери напора по газовому тракту 23

2.3. Расчет высоты дымовой трубы 26

2.4. Расчет времени нагрева металла 26

2.5 Тепловой баланс печи 29

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 31

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 32

Введение:

Актуальность работы: Нагревательные колодцы и печи – типы печей, применяемых в прокатном производстве. В прокатных цехах применяются нагревательные печи нескольких типов. Тип и кон¬струкция нагревательных печей зависят от размеров и веса нагревае¬мого продукта, заданной производительности, применяемого топлива и других факторов.

Наиболее распространенными в прокатных цехах являются методические печи для нагрева заготовки, слябов и мелких слитков. Для нагрева крупных слитков применяются нагревательные колодцы.

Цель работы: Расчёт и проектирование рекуператора нагревательного колодца.

Задачи работы:

— дать характеристику печи, горелок;

— выполнить эскиз печи;

— дать характеристику огнеупорных и теплоизоляционных материалов;

— описать свойства стали марки 40Х;

— выполнить расчет горения газообразного топлива;

— выполнить расчет потерь напора по газовому тракту;

— выполнить расчет высоты дымовой трубы;

— выполнить расчет времени нагрева металла;

— выполнить расчет теплового баланса печи.

Заключение:

В проделанной работе были решены следующие задачи:

1. Дана характеристика печи, горелок. Приведен эскиз печи.

2. Приведена характеристика огнеупорных и теплоизоляционных материалов.

3. Приведено описание стали марки 40Х.

4. Выполнен расчет горения газообразного топлива.

5. Выполнен расчет потерь напора по газовому тракту.

6. Выполнен расчет высоты дымовой трубы.

7. Выполнен расчет времени нагрева металла.

8. Рассчитан тепловой баланс печи.

Фрагмент текста работы:

1. Описательная часть

1.1. Характеристика печи, горелок; эскиз печи

Рекуперативный нагревательный колодец с верхней горелкой – нагревательный колодец, в котором воздух нагревается в рекуператорах, а подвод газа и воздуха для сжигания топлива осуществляется в верхнюю часть колодца. Ячейка имеет в горизонтальной плоскости прямоугольную форму (ширина 2,2-3,3 м, длина 7-10 метров). Глубина ячейки до 4,4 м.

Обычно в ней нагреваются 12-14 слитков. Общая масса садки – самая высокая из всех типов колодцев и составляет около 140 тонн. Колодец имеет один керамический рекуператор для нагрева воздуха до 700-750 °С и один металлический рекуператор для нагрева компрессорного воздуха высокого давления до 200-350 °С.

Обычно горелка представляет из себя газовую трубу (газовое сопло), по периферии которого подводится воздух. Смешение газа и воздуха происходит в ячейке. В качестве топлива используют газовые смеси с теплотой сгорания около 6-7 МДж/м³.

Особенность колодца: отсутствие вентилятора. Подача воздуха в горелку осуществляется с помощью инжектора. В качестве инжектирующей среды используется компрессорный воздух, количество которого составляет 25-30 % от общего расхода воздуха.

Под действием разрежения, создаваемого инжектором, и из-за разогретого рекуператора, который работает как дымовая труба, атмосферный воздух сам по себе входит в рекуператор и далее поступает в смеситель инжектора [1].

В процессе работы колодцев инжектор может подсасывать через рекуператор больше воздуха, чем требуется по условиям качественного сжигания топлива.

Для стабилизации расхода воздуха применяются специальные каналы для сброса излишков воздуха или создают повышенное давление в рабочем пространстве ячейки (при надлежащем уплотнении подкрышковой щели). Последнее позволяет регулировать противодавление работающего инжектора и, соответственно, расход воздуха.

Принцип работы колодца следующий. Слитки загружаются поштучно в рабочую камеру и располагаются вдоль обеих продольных стен. Включается подача компрессорного воздуха и газа, которые вместе с подсасываемым атмосферным воздухом дают длинный факел на выходе из горелки в рабочее пространство. После удара факела о торцевую стенку он меняет направление на обратное, и дым удаляется через дымовое окно, расположенное ниже горелки.

Таким образом, движение дыма в колодце носит подковообразный характер. С одной стороны, это приводит к снижению расхода топлива за счёт утилизации теплоты дыма. Но с другой стороны, это приводит к неравномерному нагреву садки.

Слитки, стоящие у противоположной от горелки стенки, нагреваются быстрее. Кроме того, верхняя часть слитков имеет более высокую температуру. Режим нагрева слитков осуществляется по слиткам, которые греются быстрее.

Дым, который удаляется из рабочего пространства, проходит последовательно керамический рекуператор, состоящий из восьмигранных керамических трубок, далее металлический трубчатый рекуператор, дымовой шибер и на дымовую трубу.

Поскольку температура подины низкая, то на колодце применяют сухое шлакоудаление.

Так же, как и в колодцах с центральной горелкой верхний ряд трубок рекуператора зарастает пылью, выносимой из рабочего пространства с дымом. Это приводит к закупориванию дымовых каналов и преждевременному выходу рекуператоров из строя.