Была опубликована в сборнике докладов "Металлургия XXI столетия глазами молодых" Донецк 2010.

Донецкий национальный технический университет

На первый план, в современном мире, при конструировании печей выдвигается требование эффективного использования топлива и других ресурсов, то есть проблема энерго- и ресурсосбережения. В связи с этим меняется актуальность научных проблем печестроения. Одним из основных показателей экономичности работы печи является – удельный расход топлива.

Для более детальной оценки нагрева металла, происходящей в термической печи, была построена модель в MathCAD и на ее основе были произведены исследования при различных начальных и конечных параметрах системы. Была выведена зависимость суммарного расхода газа (V_газа), среднего расхода газа (), удельного расхода условного топлива (В_ус.т), среднего коэффициента использования топлива (η_кит), времени нагрева (τ_нагр), производительности (Р), средней мощности (М^ср) от коэффициента начального использования теплового потока К_нач (таблица)

Таблица – Зависимость показателей печи от коэффициента

начального использования теплового потока К_нач

К_нач	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
, м³	2,706	2,72	2,756	2,805	2,856	2,913	2,973	3,037
, м³/час	280,834	366,416	426,934	466,152	487,85	498,107	504,463	508,406
В_ус.т, кг/т	36,735	36,929	37,472	38,084	38,775	39,554	40,355	41,225
η_кит	0,587	0,584	0,576	0,566	0,556	0,545	0,535	0,523
τ_нагр., час	9,633	7,424	6,465	6,018	5,855	5,849	5,893	5,973
Р, т/час	8,612	11,175	12,832	13,786	14,17	14,183	14,079	13,89
М^ср, МВт	2,575	3,359	3,914	4,273	4,472	4,566	4,624	4,66

В результате выполненных с помощью моделирования нагрева в термических печах исследованиях показано, что с увеличение коэффициента начального использования теплового потока происходит увеличение производительности, средней мощности, уменьшение времени нагрева. Но в то же время видно, что уменьшается коэффициент использования топлива, увеличивается удельный расход условного топлива и расход газа, что пагубно сказывается на экономической стороне нагрева.

В результате исследования были построены температурные диаграммы процессов при начальной температуре метала (t_нач=20⁰С), конечной температуре (t_кон=1000⁰С) и коэффициенте рекуперации (К_рек=0,24) (рисунок 1, 2).

Рисунок 1 – Температурная диаграмма процесса нагрева металла при К_нач=0,2

Рисунок 2 – Температурная диаграмма процесса нагрева металла при К_нач=0,9

Из термических диаграмм видно, что при увеличении коэффициента начального использования теплового потока увеличивается перепад температур между центром и поверхность нагреваемого объекта, что может привести к термическим дефектам.

* Руководитель – д.т.н., профессор кафедры ТТ Кравцов В.В.