Зміст
Завдання
Введення
1. Загальні відомості
1.1 Полум'яні відбивні печі
2. Розрахунок печі
Висновок
Список використаних джерел
Відходи та брухт - основна сировина вторинної металургії алюмінію, яке відрізняється від сировини первинної металургії алюмінію хімічним складом і ступенем забрудненості різними металевими і неметалевими матеріалами. Проте в даний час завдяки сучасній технологій сортування, плавки і рафінування отримують сплави з високими властивостями, що задовольняють майже всім вимогам споживачів. Відпала необхідність розподілу сплавів, приготованих з первинної сировини чи брухту і відходів обробки первинних сплавів.
Раціональне використання вторинної сировини - найважливіший фактор підвищення ефективності суспільного виробництва: поліпшується сировинний баланс країни; на переробку вторинного алюмінію витрачають в 20 разів менше електроенергії, ніж на електроліз; скорочуються транспортні витрати, тому що для виробництва 1 т сплавів з відходів і брухту використовують 1, 1-4,3 т матеріалів, а для одержання 1 т алюмінію - 6 т руди. Приблизно в 2 рази нижче капітальні витрати. Нарешті, вторинна металургія алюмінію екологічно менш небезпечні ніж отримання металу електролізом розплавлених солей.
Слід зазначити, що в індустріально розвинених країнах споживання продукції вторинної металургії алюмінію складає 20-30% від загального
1 Загальні відомості
Для футеровки полум'яних відбивних печей, як і для плавильних агрегатів інших конструкцій, застосовують шамот, що характеризується низькою теплопровідністю, не взаємодіє з флюсами, з пічної атмосферою, а також володіє відносно високими механічними властивостями в робочих умовах і задовільною стійкістю до зміни температур. До складу шамоту входять оксиди кремнію, алюмінію, хрому, кальцію, магнію, цирконію.
Оксид кремнію взаємодіє з алюмінієм з реакції 3Si02 + 4А1 = 2АlОз + 3Si, рівновагу якої при робочих температурах (660-1000 ° С) зрушено вправо. Після тривалої експлуатації на внутрішній поверхні футерівки печі утворюється шар Аl303 товщиною кілька сантиметрів, він індиферентний до розплавленого алюмінію і флюсів. Відновлений кремній протягом декількох плавок переходить до складу розплавляється шихта. При приготуванні алюмінієво-кремнієвих сплавів цей процес безпечний. Якщо плавити сплав, присутність кремнію в якому неприпустимо, то це слід проводити, коли процеси заміщення кремнію пройшли на достатню глибину. У деяких джерелах рекомендується пічну футеровку з перших днів експлуатації печі обробляти протягом декількох годин при 950 ° С сольовим розплавом (80% хлориду натрію і 20% кріоліту), щоб вся поверхня ванни змочують цим розплавом. Унаслідок малого поверхневого натягу сольового розплаву останній проникає в найдрібніші пори футеровки, а які утворюються при цьому шлаки створюють міцний шар глазурі, який мало взаємодіє з розплавленим алюмінієм і флюсом.
Для футеровки стін печі використовують шамотна цегла з сумарною пористістю 20-23% і щільністю 2-2,1 г/см3; межею міцності при стисканні у холодному стані 30-50 МПа. Шамотні цеглини, дотичні з розплавленим алюмінієм, повинні володіти підвищеною щільністю, а утворюють звід - великою пористістю, що забезпечує низьку теплопровідність.
Магнезит, практично але взаємодіє з розплавленим алюмінієм, іноді застосовують для футеровки плавильних печей. Однак у порівнянні з шамотом він більш теплопроводен, тому при однаковій товщині стінки втрати тепла вище. Збільшення товщини стопок важливо особливо для поворотних печей, які через високу об'ємної щільності магнезиту доводиться конструювати більш важкими.
Полум'яні відбивні печі бувають двох типів: одно-та двокамерні. Однокамерні печі мають деякі переваги перед двокамерними, вони більш компакти, їх спорудження та ремонт дешевше, але продуктивність нижче, ніж двокамерних, на 25-30%, а витрата палива вище. При меншому використанні тепла відхідних газів тепловий ККД ночей помітно нижче двокамерних, але більш ефективна регулювання теплового режиму, а що утворився у ванні розплав менш забруднюється пилом газів, що відходять, і теперішній час, коли з'явилася велика кількість малопотужних підприємств але переробці алюмінієвих відходів та брухту, де плавку недуга невеликими але масі порціями, однокамерні печі ємністю 10-15 г для них більш кращі.
На великих заводах застосовують двокамерні ночі, що поєднують функції плавильного агрегату (одна камера) та копильника-міксера (інша камера) для коригування хімічного складу, рафінування та зберігання металу на період розливання. Обидві камери розміщуються в одному корпусі. Під плавильної камери (рис. 1) розташований вище пода копильника, в який метал переливається з плавильного простору самопливом. Така конструкція в порівнянні з однокамерними печами істотно збільшує продуктивність, тепловий ККД і практично здійснює безперервність процесу плавки. Двокамерні печі діляться на прямоточні і протиточні, У прямоточних печах відходять гази і полум'я пальників переміщаються по напрямку руху металу з плавильного простору в копильника. № протиточних печах, навпаки - гріють тази з копильника потрапляють в плавильний простір, Таке розташування камер, пальників, кабана, запропоноване ВНДІПО в горцветметом (ДонІЦМ), виключає недоліки прямоточною печі. Тому регулювати тепловий режим копильника просто. Усувається вірогідність забруднення металу копильника пилоподібної складової газів, що відходять. Відзначається, що протиточні печі працюють з більш високим тепловим ККД і приготовані сплави менше забруднені неметалевими домішками.
Під в обох камерах має ухил від завантажувальних вікон до задньої стінки печі. Це найважливіша перевага в порівнянні з іншими плавильними печами, оскільки можливо легко видаляти з розплаву залізні пріделкі і шлак через завантажувальні вікна.
Кожна камера має в своєму розпорядженні двома завантажувальними вікнами, закритими дверцятами, які опускаються або піднімаються механізмом, закріпленим на каркасі печі. Пороги вікон знаходяться на висоті 1000-1100 мм від рівня підлоги цеху.
Металевий каркас зміцнює кладку, і на ньому встановлюються всі елементи гарнітури печі. Кладка пода печі спирається на рамну металеву конструкцію, що створює зазор між подом і фундаментом печі, що забезпечує природну вентиляцію, що збільшує термін служби печі.
Пальники розміщують на торцевій стінці кладки, на протилежному торці - димохід, що сполучається з кабаном - каналом, що йде. До газоочисним пристроїв і витяжній трубі. Тепловий ККД відбивних полум'яних печей становить 25%, продуктивність печі ємністю 20 т. 2,6 т / год,
Недолік полум'яних відбивних печей порівняно низький тепловий ККД, відносно високі безповоротні втрати металу, що утворюються при плавці, забрудненість газів, що відходять пилоподібної фракції (хлориди, оксиди), що вимагає значних витрат на газоочистку.
Для поліпшення показників роботи ночей в даний час впроваджені або готуються до впровадження вдосконалені конструкції. Наприклад, при глибокій ванні важко перемішувати метал. Цю операцію протягом плавки виробляють кілька разів для вирівнювання хімічного складу і температури в об'ємі ванни, збільшення площі контакту з рафінуючих флюсами, підвищення швидкості розчинення тугоплавких легуючих добавок, ліквідації місцевого перегріву, тому перспективно газодинамічне перемішування. Принципова схема методу для вакуумної печі представлена на малюнку 1 канал, що сполучається з ванною, подають під тиском азот, який відтісняє метал в каналі на деяку глибину, потім при різкому зниженні тиску метал в трубі займає колишній рівень. Що створюються коливання всього обсягу металу забезпечують його інтенсивне перемішування у всій ванні.
Значна кількість тепла втрачається з газами, що відходять, температура яких на виході з печі сягає 800-1000 ° С. Тепловий ККД печі підвищують установкою на шляху руху гарячих газів рекуператора для підігріву дуттєвого повітря гарячими газами, що відходять до 350-400 ° С. Вирішення цієї проблеми зазвичай утруднене із-за відсутності стійких при високих температурах в газових агресивних середовищах матеріалів для рекуператорів. Це завдання вирішується подачею в рекуператори газів, що відходять при більш низьких температурах, наприклад при 500 ° С, і охолодженням гарячих газів підсмоктуванням холодного повітря або холодних газів витяжки від тигельних індукційних немей, Агресивність охолоджених так газів, що відходять різко знижується, і, отже, збільшується термін служби рекуператорів. Знижується також запиленість газів, і зменшуються витрати на очищення теплообмінників від пилу.
Велике значення для економічної роботи печі має коефіцієнт надлишку повітря, при значенні його 100% (часто зустрічається на практиці) термічний ККД печі знижується на 35%, У виробничих умовах цілком досяжний надлишок повітря 5%, який найчастіше виникає в результаті підсосу через нещільність в завантажувальних вікнах. Це можна запобігти роботою печі при позитивному тиску, яке досягається автоматизованим управлінням шибера.
Додатковий, не менший ефект виходить при раціональній організації виробництва, тобто скороченням тривалості завантаження шихти, її нагрівання, рафінування і розливання металу, Перелічені заходи дозволяють знизити питома витрата енергії на 35-40%.
Дуття із добавкою кисню в кількості 5-7% застосовують на деяких зарубіжних заводах. Рідкий кисень послідовно подають у випарник, фільтр. Потім через редуктор і витратомір - у повітропровід (малюнок 2). Питома витрата кисню (приведений до нормальних умов) 0,0264 м3/кг.
Застосування добавки кисню сприяє збільшенню температури полум'я на - 200 С, факел при цьому стає коротше, не омиває звід, що продовжує термін його служби, підвищується ККД ночі, продуктивність, знижується чад металу і витрата дуттєвого повітря. Органічні домішки шихти (масла, пластмаса, фарби) згоряють практично повністю. Це зменшує витрати на газоочистку.
Застосування кисню за наведеною вище схемою дає суттєвий економічний ефект при незначних капітальних витратах.
На ВАТ «Мценський завод« Вторчермет ", одному з найбільших підприємств у Європі по переробці вторинної алюмінієвої сировини вже кілька десятиліть працюють двохванним полум'яні відбивні печі круглого перерізі (рисунок 3), Обидві камери, сполучені газоходом 3, опалюються природним газом за протівоточном принципом. Це більш гнучко регулює температурний режим у копильника і зменшує вірогідність забруднення розплаву пилоподібної фракцією газів, що відходять. Ємність ванн діаметром 6 м кожна ~ 27-30 т. Завантаження шихти, чистка пода, перемішування розплаву, скачування шлаку виробляються мульдозавалочной машиною. Продуктивність печі 60 т / добу. Камера 1 служить для переплавлення сировини. Після заповнення ванни металом його переливають у ванну-копильника 2 по зовнішньому переточні жолобу 9. Випуск металу виробляється з копильника по жолобу на конвеєрну розливну машину. Циліндрична форма корпусу має зовнішню поверхню меншу, ніж в аналогічної по ємності печі прямокутного перерізу, і, отже, більш низькі теплові втрати через кладку. Скорочується термін між капітальними ремонтами.
Циліндрична форма ванни дозволяє ефективніше перемішувати метал. Великий розмір завантажувальних вікон представляє певні зручності при завантаженні великогабаритної шихти, знижує ймовірність пошкодження елементів їх конструкції. Перелив металу по протяжному відкритого жолобу призводить до теплових втрат. Жолоб зазвичай вкривають по всій довжині залізним коробом.
а - прямоточна; б - противоточной; 1 - плавильна камера, 2 - копильника; 3 - переточні вікно; 4 - димове вікно, 5 - звід; 6 - пальник плавильної камери; 7 - пальник копильника; 8 - передня стінка, 9 - ванні плавильної камери; 10 - ванна копильника; 11 - пальникових стіна; 12 - укіс, 13 - стійка каркаса; 14 - междукамерний холодильник, 15 - задня стінка; 16 - переточні льотки; 17 - випускна льотка; 18 - звід копильника; 19 - форкамери ; 20 - поріг; 21 - заслінка
Малюнок 1 - Двокамерні відбивні печі
1 - піч, 2, 8 - вентиль вакуумний сильфонний; 3, 5 - регулюючий вентиль, 4 - редуктор, 6 - електропневматичний кран; 7 - фільтр; 9-мановакуумметри, 10 - труба 11 - електронний блок
Рисунок 2 - Схема газодинамічного перемішування металу у вакуумній печі
Завантажувати нішу великими порціями або великогабаритними, нерозрізаними шматками можливо, використовуючи конструкції полум'яних відбивних печей зі знімними або зрушується склепіннями (малюнок 4) Короткочасність операції завантаження підвищує ККД і продуктивність печі.
На деяких зарубіжних заводах великогабаритний брухт, сильно забруднений конструкційно пов'язаним залізом, переплавляють в шахтних печах. Ці печі працюють з більш високим тепловим ККД (~ 60%), оскільки завантажувана і рухома зверху вниз шихта прогрівається йдуть назустріч гарячими газами, що відходять. У піч можна завантажувати майже не оброблену шихту, без підсушування (вологу) обсягом до 10 м за одну завалку, що підвищує продуктивність печі та праці обслуговуючого персоналу.
1 - плавильна камера, 2 - копильника; 3 - з'єднувальний газохід; 4 - димохід вікно, 5 - рекуператор, 6 - робоче вікно; 7 - заслінка робочого вікна, 8 - укіс для вигребу; 9 - переточні жолоб; 10-річка, 11 - вісь грілки
Рисунок 3 - Схема противоточной відбивної печі з великими камерами
1 - ємність для рідкого кисню; 2 - випарник; 3 - фільтр, 4 редуктор, 5 - клапан з електромагнітним затвором; 6 - вентиль-дозатор, 7 - витратомір, 8 - розпилювач; 9 - повітропровід
Рисунок 4 - Схема подачі кисню в дуття
Довжина: -10
1А = 10 -10 м = 10 -8 см = 10 -7 мм = 10 -4 мкм
1 мкм = 10 -6 м = 10 -4 см = 10 -3 мм
1нм = 10 -9 м = 10 -7 см = 10 -6 мм = 10 -3 мкм
Потужність, робота і енергія:
1 Вт ч = 3600Дж
1 кВт ч = 3,6 * 10 -6 Дж = 3,6 МДж = 8,6 * 10 -2 ккал
1 ккал / год - 1,163 Вт
1 Вт = 0,860 ккал / год = 3,6 кДж / год
1 Дж = 2,39 * 10 -4 ккал = 2,78 * 10 -7 кВтг
Тиск:
1 Па = 10 -5 бap = 9,87 * 10 -6 атм = 7,50 * 10 -3 мм рт. ст.
1 атм = 1,01 * 10 5 Па = 1,01 бар = 7,6 * 10 2 мм рт. ст.
1 Торр = 1 мм рт. ст. = 1.33 * 10 2 Па = 1,33 * 10 -2 бар =
= 1,32 * 10 -3 атм
1 Па = 1 Н / м 2 кг / (м з 2)
Теплота
Питома теплоємність:
1 Дж / (кг К) = 2,39 * 10 -4 ккал / (кг ° С)
1 ккал / (кг ° С) = 4,19 * 10 3 Дж / (кг К)
Теплопровідність:
1 Вт / (м К) = 0,860 ккал / (год м ° С)
1 ккал / (год м ° С) = 1,163 Вт / (м К)
Коефіцієнт теплообміну (тепловіддачі), коефіцієнт теплопередачі:
1 ккал (ч м 2 ° С) = 1,163 Вт / (м 2 К)
1 ккал / (з см 2 ° С) = 41,868 кВт / (м 2 К)
Поверхнева щільність теплового потоку:
1 ккал (ч м 2) = 1,163 Вт / м 2.
1 Мкал (ч м 2) = 1,163 кВт / м 2
Тепловий розрахунок круглої двокамерної відбивної печі
Вихідні дані:
Площа поду плавильної зони і копильника, м 2 .... по 28
Площа зводу плавильної зони і копильника, м 2 ... по 34 Температура в робочому просторі печі;
плавильної зони, ° С. ...................................... 1100
копильника, "С. ............................................. .... 1000
Продуктивність печі, т/ч................................5, 4
Теплота (природний газ) згоряння 1 м 3 (приведена до нормальних умов), використовуваного палива, кДж .............................. ...................... 35400
Склад шихти,%: (90 ÷ 92) Al + (8 ÷ 10) домішки (Fe, Mg, Si, Zn, Сu і ін),
Матеріальний баланс плавильної зони:
Завдання
Введення
1. Загальні відомості
1.1 Полум'яні відбивні печі
2. Розрахунок печі
Висновок
Список використаних джерел
Введення
Безперервно збільшується виробництво і споживання алюмінію призводить до зростання відходів (стружки, обрізки, шлюбу тощо), що утворюються при виготовленні напівфабрикатів і різних виробів. Зростає також маса вийшов з обігу металу у вигляді машин і предметів побуту (брухту).Відходи та брухт - основна сировина вторинної металургії алюмінію, яке відрізняється від сировини первинної металургії алюмінію хімічним складом і ступенем забрудненості різними металевими і неметалевими матеріалами. Проте в даний час завдяки сучасній технологій сортування, плавки і рафінування отримують сплави з високими властивостями, що задовольняють майже всім вимогам споживачів. Відпала необхідність розподілу сплавів, приготованих з первинної сировини чи брухту і відходів обробки первинних сплавів.
Раціональне використання вторинної сировини - найважливіший фактор підвищення ефективності суспільного виробництва: поліпшується сировинний баланс країни; на переробку вторинного алюмінію витрачають в 20 разів менше електроенергії, ніж на електроліз; скорочуються транспортні витрати, тому що для виробництва 1 т сплавів з відходів і брухту використовують 1, 1-4,3 т матеріалів, а для одержання 1 т алюмінію - 6 т руди. Приблизно в 2 рази нижче капітальні витрати. Нарешті, вторинна металургія алюмінію екологічно менш небезпечні ніж отримання металу електролізом розплавлених солей.
Слід зазначити, що в індустріально розвинених країнах споживання продукції вторинної металургії алюмінію складає 20-30% від загального
1 Загальні відомості
1.1 Полум'яні відбивні печі
Найбільшого поширення набули універсальні полум'яні відбивні печі, в яких плавлять будь-яку сировину: стружку, обрізки, літаковий і кусковий брухт з залізними пріделкамі та ін Вони мають високу продуктивність і прості в обслуговуванні.Для футеровки полум'яних відбивних печей, як і для плавильних агрегатів інших конструкцій, застосовують шамот, що характеризується низькою теплопровідністю, не взаємодіє з флюсами, з пічної атмосферою, а також володіє відносно високими механічними властивостями в робочих умовах і задовільною стійкістю до зміни температур. До складу шамоту входять оксиди кремнію, алюмінію, хрому, кальцію, магнію, цирконію.
Оксид кремнію взаємодіє з алюмінієм з реакції 3Si02 + 4А1 = 2АlОз + 3Si, рівновагу якої при робочих температурах (660-1000 ° С) зрушено вправо. Після тривалої експлуатації на внутрішній поверхні футерівки печі утворюється шар Аl303 товщиною кілька сантиметрів, він індиферентний до розплавленого алюмінію і флюсів. Відновлений кремній протягом декількох плавок переходить до складу розплавляється шихта. При приготуванні алюмінієво-кремнієвих сплавів цей процес безпечний. Якщо плавити сплав, присутність кремнію в якому неприпустимо, то це слід проводити, коли процеси заміщення кремнію пройшли на достатню глибину. У деяких джерелах рекомендується пічну футеровку з перших днів експлуатації печі обробляти протягом декількох годин при 950 ° С сольовим розплавом (80% хлориду натрію і 20% кріоліту), щоб вся поверхня ванни змочують цим розплавом. Унаслідок малого поверхневого натягу сольового розплаву останній проникає в найдрібніші пори футеровки, а які утворюються при цьому шлаки створюють міцний шар глазурі, який мало взаємодіє з розплавленим алюмінієм і флюсом.
Для футеровки стін печі використовують шамотна цегла з сумарною пористістю 20-23% і щільністю 2-2,1 г/см3; межею міцності при стисканні у холодному стані 30-50 МПа. Шамотні цеглини, дотичні з розплавленим алюмінієм, повинні володіти підвищеною щільністю, а утворюють звід - великою пористістю, що забезпечує низьку теплопровідність.
Магнезит, практично але взаємодіє з розплавленим алюмінієм, іноді застосовують для футеровки плавильних печей. Однак у порівнянні з шамотом він більш теплопроводен, тому при однаковій товщині стінки втрати тепла вище. Збільшення товщини стопок важливо особливо для поворотних печей, які через високу об'ємної щільності магнезиту доводиться конструювати більш важкими.
Полум'яні відбивні печі бувають двох типів: одно-та двокамерні. Однокамерні печі мають деякі переваги перед двокамерними, вони більш компакти, їх спорудження та ремонт дешевше, але продуктивність нижче, ніж двокамерних, на 25-30%, а витрата палива вище. При меншому використанні тепла відхідних газів тепловий ККД ночей помітно нижче двокамерних, але більш ефективна регулювання теплового режиму, а що утворився у ванні розплав менш забруднюється пилом газів, що відходять, і теперішній час, коли з'явилася велика кількість малопотужних підприємств але переробці алюмінієвих відходів та брухту, де плавку недуга невеликими але масі порціями, однокамерні печі ємністю 10-15 г для них більш кращі.
На великих заводах застосовують двокамерні ночі, що поєднують функції плавильного агрегату (одна камера) та копильника-міксера (інша камера) для коригування хімічного складу, рафінування та зберігання металу на період розливання. Обидві камери розміщуються в одному корпусі. Під плавильної камери (рис. 1) розташований вище пода копильника, в який метал переливається з плавильного простору самопливом. Така конструкція в порівнянні з однокамерними печами істотно збільшує продуктивність, тепловий ККД і практично здійснює безперервність процесу плавки. Двокамерні печі діляться на прямоточні і протиточні, У прямоточних печах відходять гази і полум'я пальників переміщаються по напрямку руху металу з плавильного простору в копильника. № протиточних печах, навпаки - гріють тази з копильника потрапляють в плавильний простір, Таке розташування камер, пальників, кабана, запропоноване ВНДІПО в горцветметом (ДонІЦМ), виключає недоліки прямоточною печі. Тому регулювати тепловий режим копильника просто. Усувається вірогідність забруднення металу копильника пилоподібної складової газів, що відходять. Відзначається, що протиточні печі працюють з більш високим тепловим ККД і приготовані сплави менше забруднені неметалевими домішками.
Під в обох камерах має ухил від завантажувальних вікон до задньої стінки печі. Це найважливіша перевага в порівнянні з іншими плавильними печами, оскільки можливо легко видаляти з розплаву залізні пріделкі і шлак через завантажувальні вікна.
Кожна камера має в своєму розпорядженні двома завантажувальними вікнами, закритими дверцятами, які опускаються або піднімаються механізмом, закріпленим на каркасі печі. Пороги вікон знаходяться на висоті 1000-1100 мм від рівня підлоги цеху.
Металевий каркас зміцнює кладку, і на ньому встановлюються всі елементи гарнітури печі. Кладка пода печі спирається на рамну металеву конструкцію, що створює зазор між подом і фундаментом печі, що забезпечує природну вентиляцію, що збільшує термін служби печі.
Пальники розміщують на торцевій стінці кладки, на протилежному торці - димохід, що сполучається з кабаном - каналом, що йде. До газоочисним пристроїв і витяжній трубі. Тепловий ККД відбивних полум'яних печей становить 25%, продуктивність печі ємністю 20 т. 2,6 т / год,
Недолік полум'яних відбивних печей порівняно низький тепловий ККД, відносно високі безповоротні втрати металу, що утворюються при плавці, забрудненість газів, що відходять пилоподібної фракції (хлориди, оксиди), що вимагає значних витрат на газоочистку.
Для поліпшення показників роботи ночей в даний час впроваджені або готуються до впровадження вдосконалені конструкції. Наприклад, при глибокій ванні важко перемішувати метал. Цю операцію протягом плавки виробляють кілька разів для вирівнювання хімічного складу і температури в об'ємі ванни, збільшення площі контакту з рафінуючих флюсами, підвищення швидкості розчинення тугоплавких легуючих добавок, ліквідації місцевого перегріву, тому перспективно газодинамічне перемішування. Принципова схема методу для вакуумної печі представлена на малюнку 1 канал, що сполучається з ванною, подають під тиском азот, який відтісняє метал в каналі на деяку глибину, потім при різкому зниженні тиску метал в трубі займає колишній рівень. Що створюються коливання всього обсягу металу забезпечують його інтенсивне перемішування у всій ванні.
Значна кількість тепла втрачається з газами, що відходять, температура яких на виході з печі сягає 800-1000 ° С. Тепловий ККД печі підвищують установкою на шляху руху гарячих газів рекуператора для підігріву дуттєвого повітря гарячими газами, що відходять до 350-400 ° С. Вирішення цієї проблеми зазвичай утруднене із-за відсутності стійких при високих температурах в газових агресивних середовищах матеріалів для рекуператорів. Це завдання вирішується подачею в рекуператори газів, що відходять при більш низьких температурах, наприклад при 500 ° С, і охолодженням гарячих газів підсмоктуванням холодного повітря або холодних газів витяжки від тигельних індукційних немей, Агресивність охолоджених так газів, що відходять різко знижується, і, отже, збільшується термін служби рекуператорів. Знижується також запиленість газів, і зменшуються витрати на очищення теплообмінників від пилу.
Велике значення для економічної роботи печі має коефіцієнт надлишку повітря, при значенні його 100% (часто зустрічається на практиці) термічний ККД печі знижується на 35%, У виробничих умовах цілком досяжний надлишок повітря 5%, який найчастіше виникає в результаті підсосу через нещільність в завантажувальних вікнах. Це можна запобігти роботою печі при позитивному тиску, яке досягається автоматизованим управлінням шибера.
Додатковий, не менший ефект виходить при раціональній організації виробництва, тобто скороченням тривалості завантаження шихти, її нагрівання, рафінування і розливання металу, Перелічені заходи дозволяють знизити питома витрата енергії на 35-40%.
Дуття із добавкою кисню в кількості 5-7% застосовують на деяких зарубіжних заводах. Рідкий кисень послідовно подають у випарник, фільтр. Потім через редуктор і витратомір - у повітропровід (малюнок 2). Питома витрата кисню (приведений до нормальних умов) 0,0264 м3/кг.
Застосування добавки кисню сприяє збільшенню температури полум'я на - 200 С, факел при цьому стає коротше, не омиває звід, що продовжує термін його служби, підвищується ККД ночі, продуктивність, знижується чад металу і витрата дуттєвого повітря. Органічні домішки шихти (масла, пластмаса, фарби) згоряють практично повністю. Це зменшує витрати на газоочистку.
Застосування кисню за наведеною вище схемою дає суттєвий економічний ефект при незначних капітальних витратах.
На ВАТ «Мценський завод« Вторчермет ", одному з найбільших підприємств у Європі по переробці вторинної алюмінієвої сировини вже кілька десятиліть працюють двохванним полум'яні відбивні печі круглого перерізі (рисунок 3), Обидві камери, сполучені газоходом 3, опалюються природним газом за протівоточном принципом. Це більш гнучко регулює температурний режим у копильника і зменшує вірогідність забруднення розплаву пилоподібної фракцією газів, що відходять. Ємність ванн діаметром 6 м кожна ~ 27-30 т. Завантаження шихти, чистка пода, перемішування розплаву, скачування шлаку виробляються мульдозавалочной машиною. Продуктивність печі 60 т / добу. Камера 1 служить для переплавлення сировини. Після заповнення ванни металом його переливають у ванну-копильника 2 по зовнішньому переточні жолобу 9. Випуск металу виробляється з копильника по жолобу на конвеєрну розливну машину. Циліндрична форма корпусу має зовнішню поверхню меншу, ніж в аналогічної по ємності печі прямокутного перерізу, і, отже, більш низькі теплові втрати через кладку. Скорочується термін між капітальними ремонтами.
Циліндрична форма ванни дозволяє ефективніше перемішувати метал. Великий розмір завантажувальних вікон представляє певні зручності при завантаженні великогабаритної шихти, знижує ймовірність пошкодження елементів їх конструкції. Перелив металу по протяжному відкритого жолобу призводить до теплових втрат. Жолоб зазвичай вкривають по всій довжині залізним коробом.
а - прямоточна; б - противоточной; 1 - плавильна камера, 2 - копильника; 3 - переточні вікно; 4 - димове вікно, 5 - звід; 6 - пальник плавильної камери; 7 - пальник копильника; 8 - передня стінка, 9 - ванні плавильної камери; 10 - ванна копильника; 11 - пальникових стіна; 12 - укіс, 13 - стійка каркаса; 14 - междукамерний холодильник, 15 - задня стінка; 16 - переточні льотки; 17 - випускна льотка; 18 - звід копильника; 19 - форкамери ; 20 - поріг; 21 - заслінка
Малюнок 1 - Двокамерні відбивні печі
1 - піч, 2, 8 - вентиль вакуумний сильфонний; 3, 5 - регулюючий вентиль, 4 - редуктор, 6 - електропневматичний кран; 7 - фільтр; 9-мановакуумметри, 10 - труба 11 - електронний блок
Рисунок 2 - Схема газодинамічного перемішування металу у вакуумній печі
Завантажувати нішу великими порціями або великогабаритними, нерозрізаними шматками можливо, використовуючи конструкції полум'яних відбивних печей зі знімними або зрушується склепіннями (малюнок 4) Короткочасність операції завантаження підвищує ККД і продуктивність печі.
На деяких зарубіжних заводах великогабаритний брухт, сильно забруднений конструкційно пов'язаним залізом, переплавляють в шахтних печах. Ці печі працюють з більш високим тепловим ККД (~ 60%), оскільки завантажувана і рухома зверху вниз шихта прогрівається йдуть назустріч гарячими газами, що відходять. У піч можна завантажувати майже не оброблену шихту, без підсушування (вологу) обсягом до 10 м за одну завалку, що підвищує продуктивність печі та праці обслуговуючого персоналу.
1 - плавильна камера, 2 - копильника; 3 - з'єднувальний газохід; 4 - димохід вікно, 5 - рекуператор, 6 - робоче вікно; 7 - заслінка робочого вікна, 8 - укіс для вигребу; 9 - переточні жолоб; 10-річка, 11 - вісь грілки
Рисунок 3 - Схема противоточной відбивної печі з великими камерами
1 - ємність для рідкого кисню; 2 - випарник; 3 - фільтр, 4 редуктор, 5 - клапан з електромагнітним затвором; 6 - вентиль-дозатор, 7 - витратомір, 8 - розпилювач; 9 - повітропровід
Рисунок 4 - Схема подачі кисню в дуття
2 Розрахунок печі
Співвідношення з одиницями СІ деяких раніше застосували одиницьДовжина: -10
1А = 10 -10 м = 10 -8 см = 10 -7 мм = 10 -4 мкм
1 мкм = 10 -6 м = 10 -4 см = 10 -3 мм
1нм = 10 -9 м = 10 -7 см = 10 -6 мм = 10 -3 мкм
Потужність, робота і енергія:
1 Вт ч = 3600Дж
1 кВт ч = 3,6 * 10 -6 Дж = 3,6 МДж = 8,6 * 10 -2 ккал
1 ккал / год - 1,163 Вт
1 Вт = 0,860 ккал / год = 3,6 кДж / год
1 Дж = 2,39 * 10 -4 ккал = 2,78 * 10 -7 кВтг
Тиск:
1 Па = 10 -5 бap = 9,87 * 10 -6 атм = 7,50 * 10 -3 мм рт. ст.
1 атм = 1,01 * 10 5 Па = 1,01 бар = 7,6 * 10 2 мм рт. ст.
1 Торр = 1 мм рт. ст. = 1.33 * 10 2 Па = 1,33 * 10 -2 бар =
= 1,32 * 10 -3 атм
1 Па = 1 Н / м 2 кг / (м з 2)
Теплота
Питома теплоємність:
1 Дж / (кг К) = 2,39 * 10 -4 ккал / (кг ° С)
1 ккал / (кг ° С) = 4,19 * 10 3 Дж / (кг К)
Теплопровідність:
1 Вт / (м К) = 0,860 ккал / (год м ° С)
1 ккал / (год м ° С) = 1,163 Вт / (м К)
Коефіцієнт теплообміну (тепловіддачі), коефіцієнт теплопередачі:
1 ккал (ч м 2 ° С) = 1,163 Вт / (м 2 К)
1 ккал / (з см 2 ° С) = 41,868 кВт / (м 2 К)
Поверхнева щільність теплового потоку:
1 ккал (ч м 2) = 1,163 Вт / м 2.
1 Мкал (ч м 2) = 1,163 кВт / м 2
Тепловий розрахунок круглої двокамерної відбивної печі
Вихідні дані:
Площа поду плавильної зони і копильника, м 2 .... по 28
Площа зводу плавильної зони і копильника, м 2 ... по 34 Температура в робочому просторі печі;
плавильної зони, ° С. ...................................... 1100
копильника, "С. ............................................. .... 1000
Продуктивність печі, т/ч................................5, 4
Теплота (природний газ) згоряння 1 м 3 (приведена до нормальних умов), використовуваного палива, кДж .............................. ...................... 35400
Склад шихти,%: (90 ÷ 92) Al + (8 ÷ 10) домішки (Fe, Mg, Si, Zn, Сu і ін),
Матеріальний баланс плавильної зони:
| № | Отримано | Маса плавки | ||
| п / п | кг / год | т / плавка | % | |
| 1 | Металевий сплав | 4220 | 21,1 | 78,3 |
| 2 | Загальні втрати, чад, вигріб, знімання, сплески | 1180 | 5,9 | 21,7 |
| І р о г о | 5400 | 27 | 100 | |
| № | Надійшло | Маса плавки | ||
| п / п | кг / год | т / плавка | % | |
| 1 | Алюміній металевий в сплаві шихти | 4240 | 21,2 | 78,5 |
| 2 | Домішки | 460 | 2,3 | 8,5 |
| 3 | Флюси | 700 | 3,5 | 13 |
| Разом | 5400 | 27 | 100 | |
Приймаються коефіцієнт надлишку повітря α = 1,1.
Обсяг повітря, необхідного для спалювання 1 м 3 (приведеного до нормальних умов) природного газу L 0 = 9,12 м 3
Обсяг повітря, необхідного для спалювання 1 м 3 (приведеного до нормальних умов) природного газу з урахуванням коефіцієнта надлишку:
L = L 0 * α = 9,12 * 1,1 = 10,03 м 3
Обсяг продуктів горіння при спалюванні 1м 3 (приведеного до нормальних умов) газу V0 = 10,05 м 3, з урахуванням коефіцієнта надлишку повітря:
V = V 0 + (α -1) * L 0 = 10,05 + (1,1-1) * 9,12 = 10,96 м 3
Прихід тепла
1.Кількість тепла від горіння палива:
Q T = B * Q н = 35400 В,
де B - витрата палива (приведений до нормальних умов), м 3 \ год; Q н - нижча теплотворна здатність палива, кДж / м 3,
2. Кількість тепла, внесеного підігрітим повітрям:
Q в = B * З в * L * tв = В * 1,31 * 200 * 10,03 = В * 2628 кДж / год
де З в - питома теплоємність повітря, кДж / (м * К); tв - температура підігрітого повітря, ° С.
3. Кількість тепла від екзотермічних реакцій:
Q прим = A * G,
де А - сумарна кількість тепла від окислення алюмінію, кДж / кг; G-чад металу, кг / ч.
З практичних даними чад алюмінії і середньому складає 2%,
G = 4220 * 0,02 = 84,4 кг / год, тоді
Q прим = (Q \ M) * G = 1570/26.97 * 84.4 * 10 3 кДж / год,
де Q - тепловий ефект реакції окисленні алюмінію, кДж / (г * моль), М - молекулярна маса алюмінію, м.
4. Сумарний прихід тепла:
Q т = Q в + Q прим = В * 3540 + В * 2628 + 4910 * 10 3 кДж / год
Витрата тепла
1.Тепло на нагрів, розплавлення і перегрів металу (алюмінію);
де G Al - маса алюмінію в сплаві шихти, кг / год; t1, t2, t3 - температура алюмінію, що поступає в піч, температура плавлення алюмінію і температура перегріву металу, ° С, відповідно; C p 1, C p 2, C p 3-питомі теплоємності алюмінію при t 1, t 2, t 3 кДж / (кг К), відповідно; χ Al - теплота плавлення алюмінію, кДж / кг,
2. Тепло на нагрівання і розплавлення флюсів:
де G KCl, G NaC l - маса КСl і NaCI, кг / год; t 1, t 2 - температура флюсу, що завантажується у піч, і температура нагріву, ° С, відповідно; C p 1, C p 2 і C 'p 1, C 'p 2 - питомі теплоємності КСl і NaCI
при відповідних температурах, кДж / (КГК); χ KCl, χ NaCl - прихована теплота плавлення KCI і NaCI, кДж / кг, відповідно
3. Тепло на нагрівання і плавлення домішок:
де G прим - маса домішок, що надходять у піч, кг / год; ΔH800, ΔH20 - ентальпії домішок при 800 і 20 ° С кДж / год,
4. Корисний витрата тепла:
5. Тепло, що буря газами, що відходять:
де V ух - обсяг відходять р
6. Тепло від неповноти згоряння палива:
Хімічна неповнота горіння природного газу дорівнює нулю.
7. Тепло вигребів становить 1%:
Визначення втрат тепла через кладку печі
1. Втрати тепла через бічні стінки печі:
Температура на внутрішній стінки кладки 1100 ° С.
Кладка бічних стін складається з шамоту товщиною S 1 = 575 мм.
Теплопровідність шамоту λ ш = 0,84 + 0,58 * 10 3 * t ср Вт / (мк).
Приймаються температуру навколишнього середовища 20 ° С, температуру на зовнішній поверхні кладки t н = 135 ° С.
Тепловіддача від зовнішньої стінки в навколишнє середовище при такій температурі складе α н = 14,8 Вт / (м 2 * К).
Середня температура в шарі шамоту:
t сер = (1100 + 135) / 2 = 617,5 ° С;
λ ш = 0,84 + 0,58 * 10 -3 * 617,5 = 1,20 Вт / (м * К);
Тепловий потік (q 1) через 1 м довжини циліндричної футеровки:
де t 1 - температура на внутрішній поверхні кладки, ° С; t 0-температура навколишнього середовища, ° С; d 2 і d 1 - діаметр зовнішньої і внутрішньої кладки, м, відповідно.
Перевірка попередньо прийнятої температури на зовнішній поверхні кладки:
Приймаються t н = 140 ° С.
2. Втрати тепла через бічні стінки кладки печі:
Q-пліч = q 1 * l = 143600 * 2.96 = 425000 кДж / м,
3. Втрати тепла через кладку пода печі:
перший шар шамот класу А товщиною S1 = 575 мм;
другий шар шамотний порошок, товщиною S2 = 132 мм;
третій шар - шамот товщиною S3 = 204 мм;
четвертий шар - діатоміновий цегла товщиною S4 = 204 мм;
λ 1 = 0,84 + 0,5810 -3 t Вт / (мК);
λ 2 = 0,227 + 602 10 -12 T 2 Вт / (мК);
λ 4 = 0,116 + 0,00015 t Вт / (мк).
Приймаються наступний розподіл температур по кладці:
1100 - 840 - 750 - 630 = 90 ° С
Середня температура і шарі шамоту:
t сер = (1100 +840) / 2 = 970 ° С
λ 1 = 0,84 + 0,5810 -3 * 970 = 1.403 Вт / (мК);
Середня температура шамотного порошку:
t ср пір = (750 +840) / 2 = 7950 ° С;
λ 2 = 0,227 Вг / (мк).
Середня температура в шарі діатомітової цегли:
t ср д = (630 + 90) / 2 = 360 ° С;
λ 4 = 0,116 + 0,00015 * 360 = 0.17 Вт / (мк).
Приймаються для розрахунку температуру на зовнішній поверхні кладки поду печі t к = 90 ° С.
Тепловіддача від зовнішньої поверхні:
при t к = 90 ° С α до = 11,25 Вт / (м 2 К),
Тепловий потік через 1 м 2 поверхні кладки йоду:
4.Перевірка попередньо прийнятого розподілу температур:
Температура на кордоні шарів «шамот - шамотовий порошок»:
Температура на кордоні шарів «шамотний порошок - шамот»:
Температура на кордоні шарів «шамот - діатомітовий цегла»:
Температура зовнішньої поверхні кладки:
Таким чином, отримана за розрахунком температура зовнішньої поверхні кладки незначно відрізняється від прийнятої.
Втрати тепла через кладку пода:
де
де F поду - площа кладки поверхні пода
1. Тепловий потік рис кладку спаду:
де t 1 - температура на внутрішній поверхні кладки, ° С; t 0-температура окружающею воедуха, ° С S - товщина кладки, м; α н - теплопровідність кладки, Вт / (м * К); α н-тепловіддача, Вт / (м 2 К),
2. Перевірка попередньо прийнятої температури на зовнішній поверхні кладки склепіння:
Отримана за розрахунком температура зовнішньої поверхні кладки незначно відрізняємося від прийнятої.
3. Втрати тепла через кладку зводи:
де F склепіння - площа зводу, рівна 34 м 2
4. Загальні втрати тіла через кладку однієї печі:
5. Загальні втрати тепла через кладку двох печей (плавільніка і копильника).
Приймемо, що невраховані втрати в навколишнє середовище - 30%,
Тепло, що буря вимінающіміся газами через відкрите вікно:
де V 1 - об'єм вибиваються через відкрите вікно газів, м; h - висота вікна, 1,5 м; b - ширина вікна, 1,97 м; μ - коефіцієнт витрати, 0,82; γ B - щільність повітря при нулі градусів , 1,293 кг / м 3; γ r - щільність вибиваються газів при 1100 ° С, 0,23 кг / м 3
Склад природного газу,% (об'емн): СН 4 -93, С 2 Н 6 -4,5, С 3 Н 8 -0,8, С 4 Н 10 -0,6, С 5 Н 12 -0,5 , СО 2 -0,1, N 2 -0,5
де α - коефіцієнт надлишку повітря, L 0 - кількість повітря, необхідного для спалювання 1 м 3 природного газу.
CO 2 = (1,094 * 100) / 11,1 = 9,9%; Н 2 О = (2б087 * 100) / 11,1 = 18,8%;
N 2 = 7,93 * 100/11, 1 = 71,3%
де γ 0 і γ t - густина газів при нулі і 1000 ° С, відповідно
1.Удельная теплоємність продуктів згоряння:
2. Загальний обсяг вибиваються газів, приведений до нормальних умов:
Вікно відкрито близько 1 год протягом плавки - 0,333 г, тоді об'єм газів, які вибиваються з печі, дорівнює:
3. Втрати тепла з вивівающіміся газами:
де C r-питома теплоємність вибиваються газів, 1,528 кДж / (м 3 К); tr температура вибиваються газів, 1000 ° С
4.Колічества тепла на нагрівання і розплавлення металевого алюмінію в копильника (подшіхтовка):
5.Колічество тепла, необхідного для нагрівання металевого алюмінію на 50 ° С (при переливі з плавильної зони в копильника - метал охолоджується):
6. Прихід тепла прирівнюють витраті і визначають кількість палива:
Q приходу = Q витрати
35400 * В + 2628 * B + 4910000 = 5243000 + 838000 + 240500 + 17000 * B + 885 * B + 354 * B + 2370000 + 3900000 + 2895000 +94000,
B = 540 м 3 / ч.
Витрата палива на піч 550 м 3 / год, на плавильну зону В1 = 350 м 3 / год; накопільнік В2 = 200 м 3 / ч.
Зведена таблиця теплового балансу печі
Список використаних джерел
1 Фомін Б.А. Металургія вторинного алюмінію: Навчальний посібник для вузів / Б.А. Фомін, В.І. Москвитін, С.В. Махов. - М.: «Економет», 2004.-240с.: Іл.
Обсяг повітря, необхідного для спалювання 1 м 3 (приведеного до нормальних умов) природного газу L 0 = 9,12 м 3
Обсяг повітря, необхідного для спалювання 1 м 3 (приведеного до нормальних умов) природного газу з урахуванням коефіцієнта надлишку:
L = L 0 * α = 9,12 * 1,1 = 10,03 м 3
Обсяг продуктів горіння при спалюванні 1м 3 (приведеного до нормальних умов) газу V0 = 10,05 м 3, з урахуванням коефіцієнта надлишку повітря:
V = V 0 + (α -1) * L 0 = 10,05 + (1,1-1) * 9,12 = 10,96 м 3
Прихід тепла
1.Кількість тепла від горіння палива:
Q T = B * Q н = 35400 В,
де B - витрата палива (приведений до нормальних умов), м 3 \ год; Q н - нижча теплотворна здатність палива, кДж / м 3,
2. Кількість тепла, внесеного підігрітим повітрям:
Q в = B * З в * L * tв = В * 1,31 * 200 * 10,03 = В * 2628 кДж / год
де З в - питома теплоємність повітря, кДж / (м * К); tв - температура підігрітого повітря, ° С.
3. Кількість тепла від екзотермічних реакцій:
Q прим = A * G,
де А - сумарна кількість тепла від окислення алюмінію, кДж / кг; G-чад металу, кг / ч.
З практичних даними чад алюмінії і середньому складає 2%,
G = 4220 * 0,02 = 84,4 кг / год, тоді
Q прим = (Q \ M) * G = 1570/26.97 * 84.4 * 10 3 кДж / год,
де Q - тепловий ефект реакції окисленні алюмінію, кДж / (г * моль), М - молекулярна маса алюмінію, м.
4. Сумарний прихід тепла:
Q т = Q в + Q прим = В * 3540 + В * 2628 + 4910 * 10 3 кДж / год
Витрата тепла
1.Тепло на нагрів, розплавлення і перегрів металу (алюмінію);
де G Al - маса алюмінію в сплаві шихти, кг / год; t1, t2, t3 - температура алюмінію, що поступає в піч, температура плавлення алюмінію і температура перегріву металу, ° С, відповідно; C p 1, C p 2, C p 3-питомі теплоємності алюмінію при t 1, t 2, t 3 кДж / (кг К), відповідно; χ Al - теплота плавлення алюмінію, кДж / кг,
2. Тепло на нагрівання і розплавлення флюсів:
де G KCl, G NaC l - маса КСl і NaCI, кг / год; t 1, t 2 - температура флюсу, що завантажується у піч, і температура нагріву, ° С, відповідно; C p 1, C p 2 і C 'p 1, C 'p 2 - питомі теплоємності КСl і NaCI
при відповідних температурах, кДж / (КГК); χ KCl, χ NaCl - прихована теплота плавлення KCI і NaCI, кДж / кг, відповідно
3. Тепло на нагрівання і плавлення домішок:
де G прим - маса домішок, що надходять у піч, кг / год; ΔH800, ΔH20 - ентальпії домішок при 800 і 20 ° С кДж / год,
4. Корисний витрата тепла:
5. Тепло, що буря газами, що відходять:
де V ух - обсяг відходять р
6. Тепло від неповноти згоряння палива:
Хімічна неповнота горіння природного газу дорівнює нулю.
7. Тепло вигребів становить 1%:
Визначення втрат тепла через кладку печі
1. Втрати тепла через бічні стінки печі:
Температура на внутрішній стінки кладки 1100 ° С.
Кладка бічних стін складається з шамоту товщиною S 1 = 575 мм.
Теплопровідність шамоту λ ш = 0,84 + 0,58 * 10 3 * t ср Вт / (мк).
Приймаються температуру навколишнього середовища 20 ° С, температуру на зовнішній поверхні кладки t н = 135 ° С.
Тепловіддача від зовнішньої стінки в навколишнє середовище при такій температурі складе α н = 14,8 Вт / (м 2 * К).
Середня температура в шарі шамоту:
t сер = (1100 + 135) / 2 = 617,5 ° С;
λ ш = 0,84 + 0,58 * 10 -3 * 617,5 = 1,20 Вт / (м * К);
Тепловий потік (q 1) через 1 м довжини циліндричної футеровки:
де t 1 - температура на внутрішній поверхні кладки, ° С; t 0-температура навколишнього середовища, ° С; d 2 і d 1 - діаметр зовнішньої і внутрішньої кладки, м, відповідно.
Перевірка попередньо прийнятої температури на зовнішній поверхні кладки:
Приймаються t н = 140 ° С.
2. Втрати тепла через бічні стінки кладки печі:
Q-пліч = q 1 * l = 143600 * 2.96 = 425000 кДж / м,
3. Втрати тепла через кладку пода печі:
перший шар шамот класу А товщиною S1 = 575 мм;
другий шар шамотний порошок, товщиною S2 = 132 мм;
третій шар - шамот товщиною S3 = 204 мм;
четвертий шар - діатоміновий цегла товщиною S4 = 204 мм;
λ 1 = 0,84 + 0,5810 -3 t Вт / (мК);
λ 2 = 0,227 + 602 10 -12 T 2 Вт / (мК);
λ 4 = 0,116 + 0,00015 t Вт / (мк).
Приймаються наступний розподіл температур по кладці:
1100 - 840 - 750 - 630 = 90 ° С
Середня температура і шарі шамоту:
t сер = (1100 +840) / 2 = 970 ° С
λ 1 = 0,84 + 0,5810 -3 * 970 = 1.403 Вт / (мК);
Середня температура шамотного порошку:
t ср пір = (750 +840) / 2 = 7950 ° С;
λ 2 = 0,227 Вг / (мк).
Середня температура в шарі діатомітової цегли:
t ср д = (630 + 90) / 2 = 360 ° С;
λ 4 = 0,116 + 0,00015 * 360 = 0.17 Вт / (мк).
Приймаються для розрахунку температуру на зовнішній поверхні кладки поду печі t к = 90 ° С.
Тепловіддача від зовнішньої поверхні:
при t к = 90 ° С α до = 11,25 Вт / (м 2 К),
Тепловий потік через 1 м 2 поверхні кладки йоду:
4.Перевірка попередньо прийнятого розподілу температур:
Температура на кордоні шарів «шамот - шамотовий порошок»:
Температура на кордоні шарів «шамотний порошок - шамот»:
Температура на кордоні шарів «шамот - діатомітовий цегла»:
Температура зовнішньої поверхні кладки:
Таким чином, отримана за розрахунком температура зовнішньої поверхні кладки незначно відрізняється від прийнятої.
Втрати тепла через кладку пода:
де
де F поду - площа кладки поверхні пода
1. Тепловий потік рис кладку спаду:
де t 1 - температура на внутрішній поверхні кладки, ° С; t 0-температура окружающею воедуха, ° С S - товщина кладки, м; α н - теплопровідність кладки, Вт / (м * К); α н-тепловіддача, Вт / (м 2 К),
2. Перевірка попередньо прийнятої температури на зовнішній поверхні кладки склепіння:
Отримана за розрахунком температура зовнішньої поверхні кладки незначно відрізняємося від прийнятої.
3. Втрати тепла через кладку зводи:
де F склепіння - площа зводу, рівна 34 м 2
4. Загальні втрати тіла через кладку однієї печі:
5. Загальні втрати тепла через кладку двох печей (плавільніка і копильника).
Приймемо, що невраховані втрати в навколишнє середовище - 30%,
Тепло, що буря вимінающіміся газами через відкрите вікно:
де V 1 - об'єм вибиваються через відкрите вікно газів, м; h - висота вікна, 1,5 м; b - ширина вікна, 1,97 м; μ - коефіцієнт витрати, 0,82; γ B - щільність повітря при нулі градусів , 1,293 кг / м 3; γ r - щільність вибиваються газів при 1100 ° С, 0,23 кг / м 3
Склад природного газу,% (об'емн): СН 4 -93, С 2 Н 6 -4,5, С 3 Н 8 -0,8, С 4 Н 10 -0,6, С 5 Н 12 -0,5 , СО 2 -0,1, N 2 -0,5
де α - коефіцієнт надлишку повітря, L 0 - кількість повітря, необхідного для спалювання 1 м 3 природного газу.
CO 2 = (1,094 * 100) / 11,1 = 9,9%; Н 2 О = (2б087 * 100) / 11,1 = 18,8%;
N 2 = 7,93 * 100/11, 1 = 71,3%
де γ 0 і γ t - густина газів при нулі і 1000 ° С, відповідно
1.Удельная теплоємність продуктів згоряння:
2. Загальний обсяг вибиваються газів, приведений до нормальних умов:
Вікно відкрито близько 1 год протягом плавки - 0,333 г, тоді об'єм газів, які вибиваються з печі, дорівнює:
3. Втрати тепла з вивівающіміся газами:
де C r-питома теплоємність вибиваються газів, 1,528 кДж / (м 3 К); tr температура вибиваються газів, 1000 ° С
4.Колічества тепла на нагрівання і розплавлення металевого алюмінію в копильника (подшіхтовка):
5.Колічество тепла, необхідного для нагрівання металевого алюмінію на 50 ° С (при переливі з плавильної зони в копильника - метал охолоджується):
6. Прихід тепла прирівнюють витраті і визначають кількість палива:
Q приходу = Q витрати
35400 * В + 2628 * B + 4910000 = 5243000 + 838000 + 240500 + 17000 * B + 885 * B + 354 * B + 2370000 + 3900000 + 2895000 +94000,
B = 540 м 3 / ч.
Витрата палива на піч 550 м 3 / год, на плавильну зону В1 = 350 м 3 / год; накопільнік В2 = 200 м 3 / ч.
Зведена таблиця теплового балансу печі
| № п / п | Прихід тепла | Одиниці виміру | |
| кДж / год | 1% | ||
| Тепло: | |||
| 1 | вноситься паливом | 19116000 | 75 |
| 2 | вноситься підігрітим повітрям | 1419000 | 5,5 |
| 3 | екзотермічних реакцій | 4950000 | 19,5 |
| Разом | 25485000 | 100 | |
| № п / п | Витрата тепла | Одиниці виміру | |
| кДж / год | 1% | ||
| 1 | Повний витрата | 6321500 | 24,8 |
| 2 | Уносимого газами, що відходять | 9180000 | 36,0 |
| 3 | Від механічної неповноти горіння палива | 478000 | 2,0 |
| 4 | Тепло вигребів | 190000 | 0,7 |
| 5 | Втрати через кладку печі | 2370000 | 9,3 |
| 6 | Втрати через вікно з вибивають газами | 3900000 | 15,2 |
| 7 | Нагрівання металу при подшіхтовке копильника | 2895000 | 11,4 |
| 8 | Нагрівання при переливанні металу в копильника | 9400 | 0,4 |
| 9 | Невязка | 57000 | 0,2 |
| Разом | 25485000 | 100 | |
Список використаних джерел
1 Фомін Б.А. Металургія вторинного алюмінію: Навчальний посібник для вузів / Б.А. Фомін, В.І. Москвитін, С.В. Махов. - М.: «Економет», 2004.-240с.: Іл.