Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Мартеновская печь

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Г.В. ПЛЕХАНОВА

ХИМИКО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра ПТиПЭ

Курсовой проект

По дисциплине: Общая теория тепловой работы и конструкций промышленных печей.

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема: Мартеновская печь

Выполнил: студент __________ / /

^{(подпись)
(Ф.И.О.)}

Оценка:____________

Проверил: ассистент __________ /Дарьин А.А./

^{(должность)
(подпись)
(Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2012год

АННОТАЦИЯ

В данном курсовом проекте была рассмотрена мартеновская печь. Приведен пример, расчет материального и теплового балансов, а так же расчет Сужающего устройства. Для расчета использованы справочные данные и общая методика расчета, изученная в процессе обучения. Для расчетов использован табличный процессор MS Excel. Пояснительная записка оформлена в Microsoft Word.

Пояснительная записка включает: страниц - 30, таблиц - 5 , рисунков - 2.

THE SUMMARY

In the given academic year project furnace has been considered. The example, calculation of material and thermal balances, and as calculation of gas system is resulted. For calculation help data and the general design procedure studied during training are used. For calculations tabulared processor MS Excel is used. The explanatory note is issued in Microsoft Word.

The explanatory note includes: pages - 30, tables - 5, figures – 2

Оглавление

Введение

Все промышленные печи, в соответствии с характером их работы, могут быть разделены на три основные группы: электрические, шахтные и пламенные.

В черной металлургии основным сталеплавильным агрегатом является мартеновская печь. Мартеновская печь служит для получения стали заданного состава из металлической шихты, загружаемой в печь.

В настоящее время действуют мартеновские печи разнообразных конструкций; они различаются в зависимости от емкости печи, вида процесса и применяемого топлива. Наибольшее распространение получили мартеновские печи емкостью 200 – 600 тонн, работающие на шихте, состоящей из 55 – 60 %жидкого чугуна и 45 – 40 % стального скрапа. Для окислении примесей чугуна и образования шлака в шихту вводится 3 – 8 % железной руды (от массы металлической шихты) и 4 – 7 % известняка. Печи работают на газомазутном или газовом отоплении с использованием кислорода для интенсификации процесса.

Мартеновская печь состоит из следующих элементов: рабочего пространства, головок и вертикальных каналов, шлаковиков, регенераторов, боровов, системы перекидных устройств, котлов-утилизаторов, газоочистки и дымовой трубы.

Назначение мартеновской печи

Мартеновская печь была разработана в 1865 г. французскими металлургами Э. Мартеном и его сыном П. Мартеном.

Мартеновская печь - это пламенная отражательная регенеративная печь. Мартеновская печь по устройству и принципу работы является пламенной отражательной регенеративной печью. В плавильном пространстве сжигается газообразное топливо или мазут. Высокая температура для получения стали в расплавленном состоянии обеспечивается регенерацией тепла печных газов.

Мартеновские печи и, соответственно, процессы плавки в них могут быть основными и кислыми.

Мартеновскую сталь выплавляют, главным образом, основным процессом, который разделяется на скрап-процесс и скрап-рудный процесс.

1. Скрап-процесс, при котором основную массу шихты составляет скрап с добавкой чушек чугуна, применяется на малых печах (до 100 т) на машиностроительных заводах, где нет доменных печей.

2. Скрап-рудный процесс, при котором основная часть шихты состоит из жидкого чугуна (до 75 %), а твердая часть - из скрапа и руды, применяется на средних и крупных печах на металлургических заводах, где есть доменные печи.

Кислый мартеновский процесс применяется в небольших печах с кислой футеровкой, где нельзя использовать известь, следовательно, удалять из металла серу и фосфор. Поэтому требуется очень чистая шихта по S и Р. Это дорого.

Мартеновский основной скрап-процесс металлурги разделяют на ряд периодов плавки стали.

1. Заправка печи проводится перед каждой очередной плавкой. Она заключается в ремонте (заделке) повреждений подины. В эти места - щели, трещины - насыпают магнезитовый или доломитовый порошок.

2. Завалка (загрузка) шихтовых материалов осуществляется через загрузочные окна завальными машинами (скрап, известняк и чугун в чушках).

3. Период плавления. При плавлении чугуна и скрапа Si и Мn чугуна окисляются почти полностью избыточным кислородом печных газов:

Si + O₂ = SiО₂;

2Мn + O₂ = 2МnO.

Известь тоже разлагается:

СаСО₃ = СаО + СО₂. Образуется слой шлака из окислов, и окисление металла непосредственно кислородом пламени прекращается.

В период плавления создаются благоприятные условия для удаления фосфора.

2Р + 5FеО + 4Са = (СаО)₄ ^. Р₂О ₅ + 5Fе.

Эта реакция называется процессом дефосфорации.

4. Период кипения ванны. Для этого в печь подают некоторое количество железной руды или вставляют сверху фурму 3 и продувают ванну кислородом. Происходит интенсивное выгорание из стали избытка углерода с образованием угарного газа:

2С +О₂ = 2СО.

Пузырьки СО всплывают на поверхность, и ванна начинает “кипеть”. При этом шлак вспенивается, начинает увеличиваться в объеме и выливается через одно из окон в шлаковый ковш. Эта реакция называется главной в мартеновской плавке, т. к. из-за энергичного перемешивания металла:

а) выравнивается температура металла в ванне;

б) за счет выгорания углерода происходит доводка химического состава стали по углероду;

в) пузырьки СО, поднимаясь на поверхность, захватывают с собой вредные газы N₂ и Н₂ и шлаковые капли. Чистота стали повышается;

г) выравнивается химический состав стали.

5. Рафинирование стали - это процесс удаления серы. Наиболее хорошо происходит в конце периода кипения. При так называемом чистом кипении, когда шлак почти вылился, продувка кислородом прекращается, и ванна продолжает кипеть за счет остатков растворенного кислорода:

FеS +СаО= FеО + СaS.

Этому способствует наличие большого количества СаО в шлаке (45-50 % СаО), уменьшение количества закиси железа FеО, нагрев металла до самой высокой температуры. Если в шлаке и стали будет много FеО, то по закону действующих масс реакция не пойдет.

Начиная с расплавления шихты, до выпуска стали из печи, регулярно отбирают пробы металла и шлака для химического экспресс-анализа состава. Если содержание углерода, S и Р соответствует заданному, приступают к раскислению стали. Если нет, то снова подают в печь флюс, производят продувку стали кислородом, вспенивают шлак, скачивают его в ковши, при этом происходит снижение содержания С, S и Р. Иногда вместо кислорода подают в печь чистую по сере и фосфору руду.

6. Раскисление металла производят в два этапа:а) за счет подачи в печь ферромарганца и ферросилиция; б) окончательно - в ковше при разливке стали, предварительно засыпав в ковш порцию алюминия и ферросилиция.

Основным скрап-процессом, как правило, выплавляют спокойную, качественную сталь. При выплавке легированных сталей легкоокисляющиеся легирующие элементы (Сr, V, Ni и Мо) в виде ферросплавов вводят в ванну после раскисления.

Эффективность получения стали в мартеновских печах оценивается средним съемом стали с 1 м² площади пода в сутки и расходом топлива на тонну выплавляемой стали. Средний съем стали в современных мартеновских печах составляет около 10 т/м² в сутки, а расход условного топлива - около 80 кг/т стали.

Дополнительными характеристиками мартеновской плавки являются расход кислорода на тонну стали, расход жидкого чугуна в кг/т, и себестоимость одной тонны стали.

Область применения:

Мартеновской плавкой получают углеродистые стали и ряд марок легированных сталей. При этом основным скрап-рудным процессом преимущественно получают углеродистые стали, т. к. чугун, известняк и железная руда вносят в металл много вредных примесей. Наиболее качественную, чаще всего легированную, сталь получают основным скрап-процессом без применения руды. Вместо руды в этом случае для проведения реакции вспенивания применяют кислород.

Кислый мартеновский процесс позволяет получать как углеродистые, так и легированные стали, но требует сверхчистого по сере и фосфору металлолома в большом количестве (до 50 % от массы чугуна).

Конструкция печи

Мартеновская печь состоит из следующих основных частей: рабочего пространства (под, передняя и задняя стенки, свод), где осуществляется плавка; головок (правой и левой), состоящих из собственно головок и вертикальных каналов для подачи топлива и воздуха в рабочее пространство и отвода из него продуктов сгорания; шлаковиков (воздушных и газовых) - для осаждения и накопления пыли и частиц шлака, выпадающих из проходящих через них продуктов сгорания; регенераторов (воздушных и газовых) - для подогрева поступающих в печь газа и воздуха теплом выходящих из рабочего пространства продуктов сгорания; боровов (каналов) для воздуха, газа и продуктов сгорания; системы перекидных клапанов, предназначенных для изменения направления подачи в печь топлива и воздуха и отвода из рабочего пространства продуктов сгорания; котла-утилизатора; дымовой трубы. Рабочее пространство и головки печи расположены выше рабочей площадки цеха и условно называются верхним строением печи. Остальные части находятся под рабочей площадкой и называются нижним строением.

Мартеновская печь - агрегат симметричный: правая и левая её стороны относительно вертикальной оси одинаковы по устройству. Топливо и воздух для горения поступают в рабочее пространство поочерёдно то с правой, то с левой стороны; продукты сгорания отводятся из рабочего пространства соответственно с противоположной стороны. Изменение направления подачи топлива и воздуха, то есть изменение направления факела в рабочем пространстве, осуществляется системой клапанов и шиберов и называется «перекидкой» клапанов. Продукты сгорания поступают из шлаковика в регенератор сверху при температуре 1500- 1600 °C и, проходя по насадке (огнеупорная кладка регенераторов), передают ей значительную часть содержащегося в них тепла. При последующем прохождении через нагретую насадку холодного воздуха или газа они нагреваются до 1100- 1200 °С.

Все элементы Мартеновская печь выкладывают из огнеупорных материалов. В зависимости от характера огнеупорных материалов, из которых выложено рабочее пространство,

Мартеновская печь делятся на основные и кислые. Для кладки основной мартеновская печь применяют магнезитовый, магнезито-хромитовый, хромомагнезитовый кирпичи, магнезитовый порошок (для наварки пода), для кладки кислой Мартеновская печь - динасовый кирпич и кварцевый песок. В нижнем строении печи используются форстеритовый, высокоглинозёмистый, магнезитовый и шамотный кирпичи. Для придания строительной прочности всей конструкции печи кладка крепится металлической арматурой. Узлы и детали Мартеновская печь, работающие в условиях высоких температур, постоянно охлаждаются.

Мартеновская печь бывают двух типов - стационарные и качающиеся. Большинство Мартеновская печь стационарные. Качающиеся Мартеновская печь обычно применяются для переработки фосфористых чугунов, так как при этом требуется несколько раз «скачивать» богатый фосфором шлак, что легче осуществлять на качающихся печах. Мартеновская печь могут отапливаться жидким (мазутом) или газообразным (природный, смешанный, генераторный газ) топливом. Смешанный газ (коксовый и доменный) и генераторный газ, обладающие недостаточной теплотой сгорания, перед поступлением в рабочее пространство подогреваются в регенераторах примерно до 1150 °С. Природный газ и мазут используются без подогрева. Кислород, служащий для интенсификации горения топлива, вводится через фурмы, помещенные в головках печи, а подаваемый для продувки ванны - через фурмы, опускаемые в отверстия в своде. Некоторое количество топлива может поступать вместе с кислородом в рабочее пространство печи с помощью топливо-кислородных горелок, также опускаемых через свод. Печи, отапливаемые низкокалорийными видами газообразного топлива, имеют две пары шлаковиков и две пары регенераторов (для подогрева газа и подогрева воздуха), располагаемых попарно соответственно под каждой головкой печи; отапливаемые мазутом или природным газом имеют под каждой головкой по одному шлаковику и одному регенератору - только для подогрева воздуха. Несмотря на наличие регенераторов, отходящие газы перед дымовой трубой имеют температуру 400-800 °С. Для утилизации этого тепла за мартеновская печь устанавливают котлы-утилизаторы. Печи оборудованы контрольно-измерительной аппаратурой, позволяющей не только контролировать их работу, но и автоматически поддерживать заданный тепловой режим в различные периоды плавки.

Рис.1 Схема мартеновской печи.
Тепловая работа мартеновской печи

В течение плавки в печь подают топливо. Под действием тепла факела нагреваются и шихта, и кладка печи. Около 90 % тепла от факела к ванне передается излучением и 5—15 % — конвекцией. Доля тепла, передаваемого конвекцией, возрастает по мере повышения мощности факела. Мощный факел обеспечивает хорошее смешение топлива с воздухом (или кислородом), подаваемым для горения, повышение доли тепла, передаваемого ванне непосредственно конвекцией при соприкосновении факела с ванной, интенсивную передачу ванне кислорода из атмосферы рабочего пространства (окислительную способность печи).

Расходная часть теплового баланса включает следующие основные статьи:

1) тепло на нагрев ванны (металла и шлака);

2) тепло на испарение влаги, попавшей в печь вместе с шихтой;

3) тепло, затраченное на восстановление оксидов железной руды (если в печь загружалась железная руда);

4) тепло на разложение известняка (если в печь загружался известняк) и на нагрев образующегося при разложении известняка СО._::

5) тепло на нагрев С0₂, образовавшегося в результате окисления (догорания) выделяющегося из ванны СО;

6) потери тепла с выбивающимися из печи газами;

7) потери на диссоциацию и от недогорания топлива;

8) потери тепла через кладку рабочего пространства печи и с водой, охлаждающей отдельные элементы печи;

9) потери тепла от его излучения в открытые завалочные окна и через щели в кладке печи;

10) потери тепла с дымовыми газами. Приравнивая приходную и расходную части теплового баланса можно расчетом по разности определить теплоту сгорания топлива и по этим данным определить его расход (табл. 1).

Примерный расчет мартеновской печи.

Рассчитать мартеновкую печь, емкостью ванны G=250t каждая, принимая общую продолжительность плавки равной 14400 с (4 ч), из которых: выпуск и заправка— 1440 с (0,4 ч); завалка и прогрев — 4680 с (1,3 ч); заливка чугуна и плавление — 4680 (1,3 ч); доводка — 3600 с (1,0 ч). Чугун, скрап и выплавляемый металл имеют состав:

	C	Si	Mn	P	S
Чугун	3,8
Скрап
Средний состав
Металл:
После расплавления
Перед раскислекнием в конце

Продувка ванн проводится техническим кислородом. Недостаток тепла от дожигания СО в «холодной» ванне компенсируется подачей природного газа.

Расчет сталеплавильной печи включает:

1) расчет материального баланса;

2) расчет теплового баланса;

3) расчет расхода топлива (природного газа) по периодам плавки.

Материальный баланс

Расчет шихты проводят на 100 кг металлической садки, причем плавку условно делят на два периода: I период — от завалки до полного расплавления, II период — от расплавления до раскисления стали.

I период

Найдем средний состав шихты, учитывая, что в 100 кг металлической шихты содержится 65 кг чугуна и 35 кг скрапа (см. выше).

Угар примесей определим как разность между содержанием примеси в шихте и в стали после расплавления. Примем, что при продувке ванны техническим кислородом 10 % S окисляется до S0₂, а угар железа в дым принят равным 1 % (по 0,5 % в каждом периоде).

Теперь можно определить расход кислорода и количество образовавшихся оксидов (вторая колонка цифр — молекулярная масса кислорода в продукте; третья — молекулярная масса примеси):

Для расчета состава и количества шлака следует сделать следующие допущения.

При завалке со скрапом вносится 2 % загрязнений типа глины, имеющей состав: 52 % SiO_z; 25 % Al₂0₃; 23 % Н₂0. Таким образом загрязнениями вносится, кг:

Обычно скрап окислен (~1 %), т. е. со скрапом попадает 0,35 кг окалины в виде Fe₂C>3. Вместе с чугуном из миксера попадает некоторое количество шлака, которое для данного расчета примем равным 0,5 кг следующего состава: 46 % СаО; 8 % А1₂0₃; 6 % MgO; 2 % S.

В шлак поступает некоторое количество материала футеровки, износ которой принимаем равным, кг:

Согласно технологии производства стали после заливки чугуна скачивают 5—6 % шлака. Принимаем, что в рассматриваемом случае скачивают 6 % шлака (6 кг) состава, %: 21 Si0₂; 3,5 А1₂0₃; 4 МпО; 8 MgO; 25 СаО; 4 Р₂0₃; 0,3 S; 0,1 Сг₂0₃; 27,6 FeO; 6,5 Fe. Со скачиваемым шлаком уходит, кг:

Со скачиваемым шлаком теряется 1,5:0,53=2,83 кг известняка (0,53 — содержание СаО в 1 кг известняка).

Состав неметаллических материалов приведен в табл 1

Обозначая расход известняка за х, будем считать общий расход известняка равным (2,83+x) кг с учетом потерь со скачиваемым шлаком. Теперь находим:

Принимая по практическим данным, что в шлаке содержится 16 % FeO и 6 °/о Fe₂0₃, составим с учетом скачивания шлака, формулу количества его в конце 1 периода, кг:

Полагая, что основность шлака в конце I периода должна быть равна 2,6, получим уравнение для определения расхода известняка:

Теперь можно найти количество шлака L_m31 = 3,617 + 0,737-2,24 = 5,987 кг. Окончательный состав и количество шлака:

Суммарный расход известняка равен 2,83+2,24=5,07 кг. Общее количество шлака 6+5,987=11,987 кг.

Составим баланс железа на I период плавки (табл. 42).

Количество окислившегося железа равно 0,232+1,949= =2,181 кг.

Расход кислорода на окисление железа до Fe₂Оз 0,232∙48: 112=0,099 кг; до FeO 1,949-16:56=0,557 кг.

Принимая, что из атмосферы печи в ванну поступает 10 % от общего количества кислорода, найдем величину последнего 3,0175+0,099+0,557+0,1 (3,0175+0,099+ +0,557) =4,04 кг. Таблица 42. Баланс железа за 1-й период плавки

Учитывая, что в первом периоде ванна недостаточно и неравномерно прогрета и процессы массообмена замедлены, принимаем коэффициент усвоения подаваемого в ванну кислорода равным 0,9. Тогда расход технического кислорода составит:

Здесь 0,95 — доля 0₂ в техническом кислороде (остальное — азот).

Расход чистого кислорода 4,04-22,4/32=2,828 м³.

Расход чистого кислорода с учетом коэффициента усвоения 2,828/0,9=3,142 м³.

Количество неусвоенного кислорода 3,142—2,828= =0,314 м³ или 0,486 кг.

Количество азота, подаваемого с техническим кислородом 3,3—3,142=0,158 м³ или 0,197 кг.

Количество технического кислорода, поступающего в ванну 4,04+0,486+0,197=4,723 кг.

Выход годного с учетом металла, уносимого скачиваемым шлаком (10 % от количества шлака)

100—3,216—2,181—0,6825—0,35—0,5—0,6=92,47 кг, где 3,216 — угар примесей; 2,181—количество окислившегося железа; 0,6825 — загрязнения скрапа; 0,35 — окалина скрапа; 0,5 — миксерный шлак; 0,6 — потери металла со скачиваемым шлаком.

В течение I периода из ванны выделяются газы, кг; из:

II период

Расчет материального баланса для второго периода плавки от расплавления до раскисления стали проводится аналогично расчету для I периода. Результаты расчета представим в виде таблицы.

Материальный баланс II периода плавки.

Тепловой баланс

Целью расчета теплового баланса рабочего простран
ства камеры печи является определение средней тепловой
нагрузки и тепловой нагрузки холостого хода. Расчет про
изводим для одной камеры печи. '

Приход тепла

1. Тепло, вносимое скрапом

Здесь с_ск=0,469 кДж/(кг-К)—удельная теплоемкость скрапа при t_CK=20°C; D_CK=0,35— доля скрапа в шихте; ' G=250 т емкость одной ванны печи.

2. Тепло, вносимое чугуном

3.Тепло экзотермических реакций

Здесь первый столбик чисел — доля выгоревшей примеси; второй — емкость ванны, кг; третий — тепловые эффекты реакций, отнесенные к 1 кг элемента, МДж/кг.

4. Тепло шлакообразования

5. Тепло от горения природного газа

6. Тепло, вносимое подсасываемым в рабочее простран
ство воздухом, идущим на сжигание природного газа и СО.

Расход тепла

1. Физическое тепло стали

2. Физическое тепло стали, теряемой со шлаком

3. Физическое тепло шлака

Здесь 1,25 кДж/(кг-К) —теплоемкость шлака, средняя в интервале температур 0—1600 °С; 209,35 кДж/кг — скрытая теплота плавления шлака; 0,06 и 0,0628 — доля шлака скаченного и конечного соответственно (см. материальный баланс).

4. Тепло, уносимое продуктами сгорания при средней
температуре t_ух=1600^оС

Здесь:

Доли С0₂, Н₂0, N₂ и V_yx заимствованы из табл., их энтальпии — из приложения II при t= 1600 °С.

5. Тепло, расходуемое на разложение известняка

6. Тепло, затрачиваемое на испарение влаги и нагрев
паров воды до t_ух=1600°С.

7. Тепло, затраченное на нагрев выделяющихся из ван
ны газов до ty_X= 1600 °С.

Здесь первый столбик чисел — энтальпия газов при t_yx= = 1600°С (приложение II); второй столбик чисел — доля газа от массы садки (см. материальный баланс).

8. Тепло, теряемое с уносимыми частицами Fe₂C>3

9. Потери тепла с охлаждающей водой.

В рабочем пространстве двухванной печи водой охлаждаются заслонки окон (расход воды по 1,67-10~³м*/с), змеевики столбиков (по 0,56-10^_3 м³/с), амбразура шлаковой летки (1,12-10^_3 м³/с) и кислородные фурмы (по 0,28-10~³ м³/с). Принимая, что повышение температуры воды в водоохлаждаемом элементе не должно превышать 20 К, находим потери тепла с охлаждающей водой:

Здесь первый столбец чисел — количество водоохлаждае-мых элементов; второй — расход воды, м³/с; третий — теплоемкость воды, кДж/(м³-К); четвертый — время теплового воздействия на водоохлаждаемый элемент, с; пятый — разность температур выходящей и входящей воды, К.

Рамы завалочных окон и пятовые балки свода имеют испарительное охлаждение. Принимая расход химически очищенной воды на каждый элемент 0,11 • 10 ³ м³/с, найдем общий расход воды:

Считая, что выход пара составляет 90 % (0,89- 10~³м³/с), найдем потери тепла с испарительным охлаждением

10. Потери тепла через футеровку [формула (155)]. Потери тепла через свод

Коэффициент теплопроводности магнезитохромита согласно приложению XI при средней температуре свода 0,5(1580+300)= 940 °С равен £,_мх=4,1— 0,0016-940=2,6 Вт/(м-К). Коэффициент теплотдачи конвекцией равен а= = 10+0,06-300=28 Вт/(м²-К). Толщина футеровки 6_х= =0,5 (0,46+0,10) =0,28 м взята средней за кампанию печи.

Потери тепла через стены печи

Задняя стенка имеет слой магнезита средней толщиной δм=0,75 м и слой легковесного шамота толщиной δл=0,065 м. Принимая температуру наружной поверхности футеровки равной 200°С, а на границе раздела слоев 1100°С, получим

Тогда

Потери тепла через переднюю стенку

11. Потери тепла излучением через окна печи

12. Потери тепла на диссоциацию СО₂ и Н₂0 примем
равными 2 % от тепла, получаемого при сжигании природ
ного газа, т. е.

13. Потери тепла с выбивающимися газами и примем
равными 2,5 % от тепла, получаемого при сжигании при
родного газа

Расход природного газа найдем из уравнения теплового баланса

Откуда В=2943,9 м³.

Тепловой баланс рабочего пространства камеры мартеновской печи представлен в табл.2 Средняя тепловая нагрузка равна: Q_ср= 35,0-2943,9:14400 = 7,155 МВт. Тепловая нагрузка холостого хода равна: (39,87 + 23,08 + 6,7): 14400 = 4,84 МВт.

Тепловой баланс мартеновской печи Табл.2

Расход топлива по периодам плавки

Период выпуска и заправки (продолжительность 1440 с). Примем, что тепловая нагрузка в период выпуска и заправки равна 75 % средней тепловой нагрузки. Тогда Q_x = 0,75-7,155 = 5,366 МВт, а расход природного газа В₁ = 5,366-1440/35,0 = 220,64 м³/период.

Период завалки и прогрева (продолжительность 4680 с). В этом периоде поддерживают максимальную тепловую нагрузку, составляющую 125 % от средней. Тогда Q₂ = 1,25-7,155 = 8,94 МВт и В₂ = 8,94-4680/35,0 = 1195,69м³/период.

Период заливки чугуна и плавления (продолжительность 4680 с). Обычно период заливки и плавления проходит при средней тепловой нагрузке. Тогда Q₃ = 7,155 МВт и В₃ = 7,155 • 4680/35,0=956,87 м³/период.

Период доводки (продолжительность 3600 с) Q₄ = (7,155-14400 — 5,366-1440 — 8,94 -4680 —— 7,155 ∙ 4680)/3600 = 5,55 МВт.Тогда В = 5,55 • 3600/35,0 = 570,7 м³/период. Правильность расчета проверяем, суммируя расходы природного газа по периодам 220,64+1195,69+956,87+570,70 = 2943,9 м³, что соответствует значению, найденному из теплового баланса.

Таблица3. Тепловой баланс рабочего пространства мартеновской печи

Уменьшить абсолютную величину расхода тепла на нагрев стали и шлака невозможно, так как и сталь, и шлак необходимо нагревать до определенной температуры. Однако повысить долю этих статей в тепловом балансе можно, уменьшая другие статьи расходной части баланса: количество тепла, уносимого продуктами, потери тепла в окружающую среду при охлаждении и других процессах (в результате уменьшения продолжительности плавки и улучшения конструкции печи). Все мероприятия, направленные на уменьшение продолжительности плавки, изменяют тепловой баланс таким образом, что доля полезно расходуемого тепла возрастает. К этим мероприятиям прежде всего относятся:

1) уменьшение продолжительности завалки шихты;

2) применение кислорода (вместо воздуха) для повышения температуры факела, в результате чего улучшается теплопередача и снижается продолжительность плавки;

3) подача в факел высокоскоростной струи кислорода, сжатого воздуха или перегретого пара, в результате чего повышается мощность факела, улучшается его излучательная способность и возрастает доля тепла, передаваемого конвекцией;

4) ускорение реакций окисления примесей при замене железной руды газообразным кислородом;

5) интенсификация процессов теплопереноса в результате дополнительных мер по организации перемешивания ванны;

6) автоматизация работы печи с целью организации ведения плавки при оптимальных расходах топлива и добавочных материалов.

Мартеновская печь 📙 Курсовая → 🆔 120865