Магістр ДонНТУ Богуславська Тетяна Миколаївна

Тема магістерської роботи:

«Аналіз впливу різних факторів на питому витрату умовного палива 3х зонної методичної нагрівальної печі »

Науковий керівник: професор кафедри "Технична теплофізика"
к.т.н. Туяхов А.І.

Вступ

Металургія - одна з ключових і найенергоємніших галузей промисловості, працюючи в умовах суворого клімату України, величезних, але труднодоступних ресурсів, і збільшених витрат на транспортування. Щоб розвиватися в умовах міжнародної конкуренції, металургія повинна використовувати всі можливості розвитку технології, техніки, економії енергетичних і матеріальних ресурсів. В цих, напрямах великі резерви пов'язані з підвищенням ефективності роботи нагрівальних пристроїв, рахунок яких йшов на тисячі і, у тому числі, було більше 400 великих нагрівальних печей прокатного виробництва. Багато проблем нагрівальних печей визначено недоліками конструкцій і великою різницею в їх віці. Частково тому, навіть в умовах планової економіки, існував великий розкид показників роботи печей, який збільшується при неповному завантаженні прокатного устаткування. Але це указує і на резерви збільшення ефективності роботи агрегатів за рахунок вдосконалення конструкцій і економного витрачання енергетичних і матеріальних ресурсів. Визначення перспективних напрямів ресурсо-та енергозбереження при нагріві металу неможливе без вдосконалення теорії, конструкцій печей і технології нагріву металу.

Актуальність теми

Енерго- та ресурсозбереження є одним з основних становлячих сучасних технологій, зокрема, в металургії і машинобудуванні. Порівняння показників роботи 3-х зонної методичної нагрівальної печі, призначеної для нагріву заготівок під прокатку з аналогічними агрегатами на інших підприємствах, у тому числі і за кордоном показали, що питома витрата умовного палива вище на 30-40%.

Мета та задачі роботи

Зниження питомої витрати палива при нагріві заготівок.

Практична цінність результатів роботи

Розглянемо конкретні способи реалізації енергозбереження в сучасних печах металургії і машинобудування.

1 спосіб. Зменшення різниці ентальпій досягається на практиці шляхом підвищення початкової температури металу при посаді його в піч. Так званий "гарячий посад" можливий при збереженні в металі теплоти, отриманої їм в попередньому переділі, у тому числі теплоти кристалізації злитків. Прикладом здійснення такої енергозберігаючої технології є ливарно-прокатні модулі.

У ряді випадків вдається взагалі виключити проміжний нагрів металу між двома послідовними прокатними станами, тобто довести тепловий дефіцит до нуля завдяки зменшенню втрат теплоти роскатами при транспортуванні від одного стану до іншого. На комбінатах "Запорожсталь" і ім. Ілліча (Маріуполь) упроваджена технологія "транзитного прокату" слябів на безперервних листових станах, при якій 95% слябів прокочуються без проміжного нагріву в методичних печах. В даному випадку питома витрата умовного палива в методичних печах скорочена з 85 до 15 кг/т. Зменшити різницю ентальпії можна також шляхом зниження температури нагріву металу в печі. Проте треба враховувати, що це спричинить за собою не тільки зменшення витрати палива, угару і зневуглецювання металу, але і збільшить витрату електроенергії на прокатку і, ймовірно, скоротить термін служби прокатних валів. Таким чином, вибір температури нагріву заготівок є задачею оптимізації по мінімуму всіх витрат на процеси нагріву і прокатку.

2 спосіб. Втрати теплоти з робочого простору мають місце в будь-яких печах, але вони особливо важливі в нагрівальних і термічних печах. Футеровка таких печей, виконана з шамотної цеглини, поглинає приблизно в 3 рази більше теплоти, ніж садіння металу. Зменшення кількості теплоти на розігрівання футеровки досягається шляхом заміни шамотних вогнетривів мулітокремнеземістими волоконними плитами, виробництво яких налагоджено на Україні і в Росії.

В методичних нагрівальних печах завдяки застосуванню волоконних матеріалів для теплової ізоляції стін і водоохолоджуваних балок в поєднанні з бетонною оболонкою втрати теплоти з робочого простору скорочують до 3-5% від теплової потужності печі.

3 спосіб. Для підвищення КВП застосовують наступні заходи:

- зниження температури газів, що йдуть, в методичних печах шляхом теплообміну з металом в неопалювальній зоні;

- зменшення об'єму продуктів згорання на одиницю палива за допомогою збагачення повітря киснем, шляхом підвищення теплоти згорання палива, а також шляхом повного спалювання палива при мінімальному надлишку повітря;

- ущільнення робочого простору і регулювання тиску газів в печі з метою усунення підсосів атмосферного повітря.

Проте найефективнішим засобом підвищення КВП, економії палива і рішення проблеми енергозбереження є утилізація теплоти що йдуть з печі газів, зокрема, шляхом нагріву повітря і газоподібного палива в рекуператорах або регенераторах.

В рекуператорах частка теплоти, передаваної повітрю по відношенню до теплоті димових газів, що йдуть, складає 30-40%. Решта частини теплоти виноситься в атмосферу.

Причини низької ефективності існуючих рекуператорів такі:

1. Температура димових газів перед металевим рекуператором не може бути вищою 900-1000°С за умов його довговічності.

2. Фактична температура диму на вході в рекуператор значно нижче в результаті підсосу холодного повітря в димовий канал за піччю, тому температура підігріву повітря (або газу) не перевищує 300-400°С.

3. Керамічні рекуператори здатні підігріти повітря до більш високої температури, проте вони громіздкі і негерметичні. Витоки повітря через нещільність досягають 50%, внаслідок чого знижується теплова потужність печі і порушується регулювання горіння.

Заключение

Таким чином, в роботі зроблений аналіз впливу різних чинників на питому витрату умовного палива в методичних нагрівальних печах, а також запропоновані способи для енергозбереження.

Література

1. Кривандин В.А. Металлургические печи. – М.: Металлургия, 1962 г. – 461 с.

2. Грум-Гржимайло В.Е. Пламенные печи. -М.-Л.: Госмашметиздат, 1932.

3. Сацкий В.А. Технический прогресс – залог высокопроизводительной работы комбината. // Металлургическая и горнорудная промышленность, 2000, № 4– С. 1-3.

4. Царицын Е.А. Техническое развитие ММК им. Ильича // Металлургическая и горнорудная промышленность, 2000, № 4. – С. 3-6.