Проведение пусконаладочных работ нагревательной печи стана "300"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проведение пусконаладочных работ нагревательной печи стана "300"

1. Документация

нагрев заготовка печь стан

Настоящий отчёт составлен по результатам проведения пусковых и режимно-наладочных работ, выполненных ОАО «ВНИИМТ» в соответствии с договором №567 от 09.04.09 с ЗАО «Омутнинский металлургический завод» на нагревательной печи стана «300».

Разрешение на проведение пусконаладочных работ и соответствующая лицензия представлены в приложениях 9.1 и 9.2 настоящего отчёта.

Проектно-техническая документация на реконструкцию печи и перевод на газовое отопление выполнена ООО НПФ «Горелочный центр» по хоздоговору №56-07 от 12.12.07. Поставка сертифицированных и разрешенных к применению в РФ горелочных устройств осуществлена фирмой WS (Warmtproresstechnik GmbH), производства Германия.

Реконструкцию печи по согласованию с ОАО «ВНИИМТ» завод решил проводить в два этапа. На первом этапе было выполнено примерно 2/3 объёма работ, предусмотренных проектом. Строительно-монтажные работы проводились в период с 28 апреля по 4 мая 2009 года. Пусковые и режимно-наладочные работы при участии специалистов фирмы WS и ОАО «ВНИИМТ» были начаты 05.05.09 и закончены в течении мая 2009 года.

Настоящая работа выполнена бригадой ОАО «ВНИИМТ» в составе:

- руководитель сектора систем отопления нагревательных печей Анихмин А.А.;

- главный специалист лаборатории нагревательных печей Барташ М.Р.;

- научный сотрудник Хамматов И.М.;

- ведущий инженер Бортников В.Д.

Со стороны ЗАО «ОМЗ» в проведении пусковых и наладочных работ приняли участие:

- начальник ТТЛ ТО Беззубова Т.А.;

- инженер ТТЛ ТО Овечкин С.Н.

2. Характеристика технологического процесса нагрева заготовок в печи стана "300" с системой газового отопления

Прокатный стан «300» цеха стальных фасонных профилей и лифтовых направляющих (ЦСФП и ЛН) предназначен для производства проката сортового проката высокой точности способом горячей пластической деформации. В линии непрерывной прокатки из 8 клетей формируются окончательные размеры проката различных, в том числе сложных, профилей.

Нагрев заготовок перед прокаткой влияет не только на точность размеров получаемых профилей, но и на температуру окончательной прокатки, структуру стали и т.д., а значит и на механические свойства готового проката.

Нагреваемый металл в зависимости от марки стали делится на четыре группы, для каждой из которых предусмотрен свой температурный технологический режим нагрева.

Система отопления нагревательной печи стана «300» выполнена на базе горелок типа Regemat M350 (рис. 1.1), расположенных по 4 штуки на боковых стенах печи, на высоте ~ 500 мм (по оси) над нагреваемым металлом. Осуществляется односторонний нагрев металла при импульсном управлении температурой в четырех тепловых зонах.

Технические характеристики горелки типа Regemat M350 приведены в таблице 1.1. Технические характеристики печи и вспомогательного оборудования приведены в таблицах 1,2; 1.3 и 1.4.

При использовании по назначению и грамотно спроектированной печи горелка типа Regemat M350 является высокоэффективным и безопасным по отношению к окружающей среде компонентом вспомогательного оборудования нагревательной печи. Данная горелка способна работать в трех основных режимах, при этом режимы работы горелки переключаются автоматически.



Рис. 1.1. Схема работы регенеративной горелки типа Regemat M350

В период разогрева рабочего пространства печи от 20 до 850 °С горелка типа Regemat M350 работает в режиме «пламя», который характеризуется тем, что через центральное сопло горелки рассредоточенными струями подается газ и смешивается с холодным воздухом. Тепловая мощность данного режима тепловой работы горелки регулируется от 40 до 200 кВт.

При достижении температуры в печи 850 °С (выше температуры воспламенения природного газа) горелки автоматически или в ручном режиме переходит на второй режим «FLOX» - беспламенного горения. В этом режиме воздух на горение подается через регенеративные патроны и нагревается до высокой температуры порядка 1000 °С.

Регенеративные патроны (комплект из 6 штук на горелку) расположены коронообразно вокруг центрального сопла и пропускают через себя попеременно с частотой в 10 секунд, то воздух для поддержания горения (в печь), то отходящие дымовые газы (в сборный коллектор). Струи воздуха, исходящие из каждого патрона разбиваются в свою очередь ещё на две струи, которые под разными углами растекаются в рабочем пространстве печи. Нагретый воздух смешивается с продуктами сгорания в атмосфере печи с соотношением ~1:3 и только после этого к ним подмешивается газ, поступающий по центральному соплу сосредоточенной струей. Благодаря специальной конструкции сопел горелки происходит управляемое и полностью беспламенное горение, без пульсаций, без видимого факела и характерного шума. Этот режим горения является для горелки основным и самым экономичным, так как происходит подогрев воздуха на горение до температуры 1000 °С при температуре в печи 1200 °С. Именно на работу горелок ив этом режиме должны рассчитываться и проектироваться печи. Тепловая мощность горелки в режиме «FLOX» - 200 кВт.

Техническая характеристика горелки типа Regemat M350 приведена в таблице 1.1.

Таблица 1.1

№ п/п	Наименование показателя	Размерность	Величина показателя
1.	Потребляемая мощность (пламя/FLOX/Boost)	кВт	200/200/400
2.	Теплота сгорания природного газа	МДж	33,5
3.	Максимальный расход газа в режиме: - пламя - FLOX - Boost	м/ч м/ч м/ч	22,6 22,6 45,2
4.	Давление газа перед горелкой	кПа	6,0±0,3
5.	Давление воздуха перед горелкой	кПа	10,0±0,5
6.	Перепад давления на диафрагмах в режиме: газ воздух газ воздух	Па Па Па Па	1100±55 1060±53 1120±56 1330±66
7.	Давление перед горелкой сжатого воздуха	кгс/см (МПа)	6 (0,6)
8.	Рабочее напряжение	В, Гц	220, 50
9.	Ток ионизации	мА	12

Третий режим «Boost» является результатом совместной работы режима «пламя» и режима «FLOX». Он автоматически включается, когда режим «FLOX» работает со степенью загрузки 97%, а тепловой мощности, подаваемой в зону нагрева, не хватает. С включением третьего режима тепловая мощность горелки удваивается, до 400 кВт, но горелка при этом работает менее экономично, так как подогревается только половина воздуха поступающего на горение. Этот режим можно использовать только в исключительных случаях для форсирования тепловой мощности.

Техническая характеристика печи (после первого этапа реконструкции) приведена в таблице 1.2.

Таблица 1.2

№ п/п	Наименование показателя	Размерность	Величина показателя
1.	Полезная длина рабочего пространства	м	8,025
2.	Ширина рабочего пространства	м	3,364
3.	Производительность: - нагреваемый металл 52Ч2000 мм 52Ч3000 мм	т/ч т/ч	до 6,0 до 7,0
4.	Температура металла: - при посаде - при выдаче	°С °С	20 1130ч1190
5.	Количество зон теплового регулирования	шт.	4
6.	Количество и тип горелочных устройств	шт.	8
7.	Топливо - природный газ - низшая теплота сгорания - давление газа перед горелками - расход газа (максимальный)	МДж/м кПа м/час	33,5 6,0 360
8.	Воздух на горение: - давление воздуха перед горелками - расход воздуха (максимальный)	кПа м/час	10,0 3600
9.	Расход продуктов сгорания: - через горелки - через боров печи	м/час м/час	1600 до 2400
10.	Давление в печи	Па	10ч15
11.	Температура отходящих дымовых газов: - после горелок - уходящих дымовых газов (в борове)	°С °С	до 135 900ч1100

Воздух на горение подается вентилятором типа ВР-140-15 №8.

Таблица 1.3

№ п/п	Наименование показателя	Размерность	Величина показателя
1.	Производительность	м/час	1800ч4680
2.	Напор	Па	13700ч12200
3.
4.
5.

Продукты сгорания природного газа удаляются из печи дымососом типа Д 100.00.0.00 СБ ОАО «ВНИИМТ».

Таблица 1.4

№ п/п	Наименование показателя	Размерность	Величина показателя
1.	Производительность	м/час	1600ч2000
2.	Напор	Па	13000
3.	Число оборотов	об/мин	2900
4.
5.

3. Техническая программа и методика проведения

Пусковых и режимно-наладочных работ при переводе нагревательной печи стана «300» на отопление природным газом (хоздоговор №561 от 09.04.09 года).

3.1 Цель и задачи работы

- пуск и наладка системы газового отопления печи;

- определение параметров для наладки систем автоматического регулирования, безопасности и сигнализации;

- отработка оптимального режима сжигания топлива;

- наладка температурно-теплового и гидравлического режимов при номинальной производительности печи;

- разработка температурно-тепловых режимов в зависимости от производительности стана «300» и составление режимных карт для различных групп марок стали (температура в печи и производительность).

3.2 Подготовительные работы

В период реконструкции нагревательной печи в боковых стенах печи должны быть выполнены отверстия с размерами не менее 65Ч55 мм для дополнительных средств измерения (рис. 2.1). Точки - 2, 3, 4 располагаются в верхней части боковых рабочих и смотровых окон; точки - 5, 5а в кладке боковых стен; точка 1 - окно выгрузки металла.

В трубопроводе отвода дымовых газов от горелок, перед дымососом, установить отверстие 3/4» с заглушкой - для измерения температуры уходящих газов и проведения газового анализа на полноту сжигания природного газа.

Выполняется контрольный внешний осмотр рабочего пространства печи, ревизия дымоотводящих боровов и регулирующего шибера, положение которого должно обеспечивать как полное открытие, так и полное перекрытие дымохода. Производится комплексное опробование в течение 72-х часов дутьевого вентилятора и дымососа, проверка плотности водоохлаждаемых элементов, работоспособность механизмов загрузки и выгрузки.

Производится подготовка временных контрольно-измерительных приборов и устройств (раздел 3.3.5), оборудуются системы водяного охлаждения газозаборных устройств. Выполняется зачеканка трех термопар в одну из заготовок, для проверки нагрева металла на технологическую точность (поле распределения температур).

В предпусковой период должны быть проведены все регламентные работы по приему природного газа на печь, проведена проверка работоспособности системы КИП и автоматики безопасности. Весь установленный на печи штатный комплект приборов КИП и А должен пройти ежегодную поверку в установленные сроки.

Составляется акт о готовности печи к проведению пусконаладочных работ.

3.3 Объём и технология проведения режимно-наладочных работ

3.3.1 Наладка систем автоматического регулирования и приборов КИП

Пусконаладочные работы систем автоматического регулирования, проверка работоспособности штатного комплекта приборов КИП и элементов АСУ проводится отделом АСУ и КИП ЗАО «ОМЗ» в период пусковых работ, после проведения работ по реконструкции печи и перевода печи на отопление природным газом.

По результатам проведения этих работ, должна быть введена в постоянную эксплуатацию система тактового управления горелками.

Составляется акт о готовности печи к проведению режимно-наладочных испытаний.

Наладка САР температурного режима производится после наладки системы отопления печи природным газом и определения гидравлического режима печи.

3.3.2 Наладка системы отопления и гидравлического режима печи

После приемки газа на печь первичный розжиг осуществляется при участии представителя поставщика-изготовителя горелок типа Regemat M350.

Первичную наладку горелок проводит представителя поставщика-изготовителя горелок.

В ходе первичной наладки отрабатывается режим оптимального сжигания топлива, устанавливается необходимое соотношение «газ-воздух», обеспечивающее устойчивую работу устойчивую работу горелок на номинальном режиме, проверяется система автоматического розжига горелок и т.д.

Гидравлический режим печи настраивается таким образом, чтобы во всем диапазоне тепловых нагрузок не наблюдалось существенного выбивания продуктов горения через окна посада и выдачи заготовок, а также через рабочие окна в боковых стенах печи.

Проверяется система тактового управления горелок типа Regemat M350 и САР температурного режима во всех диапазонах тепловых нагрузок.

3.3.3 Методика теплотехнических испытаний нагревательной печи

Режимы для проведения теплотехнических испытаний печи будут уточнены перед наладочными работами с технологом ОАО «ОМЗ». Причём, один из режимов проводится по методике полного теплотехнического исследования печного агрегата, разработанного во ОАО «ВНИИМТ» (1) и его данные используются для составления теплового баланса печи при её номинальной производительности, Продолжительность опыта должна составлять не менее одного цикла печи при ритмичной работе стана «300».

Таблица 3.1

№	Измерение	Периодичность
1	Регистрация всех показаний стационарных приборов щита КИП и переносных приборов установленных по месту (см. таблицу 2)	15ч20 минут
2	Хронометраж выдачи заготовок с фиксацией марки стали и массы заготовки	постоянно
3	Определение состава продуктов сгорания по длине и на выходе из печи (в борове и в дымопроводе от горелок перед дымососом)	3 раза за цикл
4	Измерение температуры рабочего пространства печи и уходящих газов (в борове и дымопроводе от горелок перед дымососом) с помощью дополнительных переносных приборов	2 раза за цикл
5	Измерение температуры металла на выдаче из печи	30 минут
6	Определение температуры наружной поверхности печи в характерных точках	1 раз за цикл
7	Определение расхода тепла на водоохлаждаемые элементы	1 раз за цикл
8	Снятие показаний температур заготовки с зачеканенными термопарами	непрерывно

Замеры пункту 8 производятся при непрерывной ритмичной работе стана автоматическим потенциометром типа КСП, также отмечается положение заготовки с зачеканенными термопарами в печи. При остановке либо перерыве в работе стана «300» темп толкания сохраняется, а заготовки вышедшие из печи складируются для охлаждения.

Перечень стационарных измерений при теплотехнических испытаниях нагревательной печи стана «300».

Таблица 3.2

Контролируемый параметр	Номинальное значение параметра	Характеристика датчика
		наименование	тип	пределы измерения
Давление газа перед печью, РГ min	РГ min > 0,2 кПа	датчик-реле давления	DG 110VC1-6W
Давление газа перед печью, РГ max	РГ max < 10 кПа	датчик-реле давления	DG 40VC1-6W
Давление воздуха после вентилятора РВ min	РВ min 6 кПа	датчик-реле давления для воздуха	DL 50A-31
Давление воздуха РВ	10 кПа	датчик избыточного давления	EJA530A-DAS9N-09DN/QREP	0…10 кПа
Давление газа перед каждой горелкой, РГ № (N = 1ч8)	6 кПа	манометр сильфонный	RFV 100RB100	0…10 кПа
Давление воздуха перед каждой горелкой, РГ № (N = 1ч8)	8 кПа	манометр сильфонный	RFV 160RB100	0…16 кПа
Разрежение в борове SБОР	SБОР 0,5 кПа	датчик давления	ИМД-ДВ - 2,5	-2,5…0 кПа
Разрежение в дымопроводе горелок	8 кПа	датчик давления	ИМД-ДВ-10	-2,5…0 кПа
Давление в печи SП	± 50 Па	датчик давления	ИМД-ДВ - 0,125	±0,125 кПа
Температура в зоне I	1200 °С	преобразователь термоэлектрический	ТПП l = 730 мм, исп. 5	0…1600 °C
Температура в зоне II	1200 °С	преобразователь термоэлектрический	ТПП l = 730 мм, исп. 5	0…1600 °C
Температура воды на входе	35 °С	термометр	ТПК-100Эк-М1-1,5-2,5-120	0…120 °С
Температура воды на выходе	60 °С	термометр	ТПК-100Эк-М1-1,5-2,5-120	0…120 °С
Расход газа Qгаза	320 м/ч	измерительный комплекс	СГ-ЭКВз-Т2-0,2-400/1,6	20…400 м/ч

В результате теплотехнического обследования определяются окончательные параметры для наладки систем автоматического контроля, регулирования, защиты и сигнализации, определяются теплотехнические характеристики печи, разрабатываются режимные карты. Составляется технический отчёт.

3.3.4 Методика расчёта теплового баланса печи

Уравнение теплового баланса печи:

ккал/ч

где: приход химического тепла от сгорания природного газа, (ккал/ч);

- среднечасовой расход природного газа приведенный к нормальным условиям (нм3/ч);

- низшая теплота сгорания газа (ккал/нм³);

и - приход тепла с подогретым воздушным дутьём и топливом (ккал/ч) - рассчитывается по расходу воздуха и природного газа, их теплоёмкостям и температурам.

Тепло, затраченное на нагрев металла

, ккал/ч

где: Р - производительность печи, определяемая по данным журналов посада заготовок, кг/час;

- средняя удельная теплоёмкость металла в интервале температур 0ч и 0ч (ккал/кг°С) и температура металла (°С). Индексы «к» и «н» соответствуют конечному и начальному состоянию металла.

- определяется как сумма потерь тепла с сухими уходящими дымовыми газами и водяными парами:

ккал/ч

где: - температура отходящих газов, замеренная перед дымовым боровом, °С;

- температура отходящих газов, замеренная в дымовом коллекторе горелок, °С;

- теплоёмкости сухих отходящих газов и водяных паров при температуре , ккал/м°С;

- теплоёмкости сухих отходящих газов и водяных паров при температуре , ккал/м°С;

- расход сухих дымовых газов и водяных паров, м/ч.

Количество сухих дымовых газов определяется по балансу углерода, содержащегося в топливе и продуктах горения:

, м/ч

где индексы г, д - соответствуют содержанию указанных компонентов в газовом топливе и дымовых газах.

Объём водяных паров от сгорания природного газа рассчитывается по уравнению:



м/ч

где: ,- содержание влаги в газовом топливе и воздухе, г/м

- теоретически необходимое количество воздуха идущее на горение топлива, м/м

- коэффициент расхода воздуха, м/м

Потери тепла с химическим недожогом:

ккал/ч

Потери тепла из рабочего пространства печи (Q₅) определяются как сумма потерь с охлаждающей элементы печи водой, излучением через открытые отверстия в кладке печи и теплопроводностью через кладку с учетом тепловых коротких замыканий:

ккал/ч

Потери тепла с водой, охлаждающей детали печи:

ккал/ч

где: - количество воды, расходуемое на охлаждение детали печи, л/час;

,- конечная и начальная температура воды в охлаждаемой детали, °С.

Общий расход тепла на охлаждаемые элементы печи определяется как сумма потерь тепла в отдельных деталях.

Потери тепла излучением через открытые окна:

ккал/ч

где: = 4,9 ккал/мч°К⁴ - коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела;

- температура печи на рассматриваемом участке, °К;

F - площадь открытого окна, м;

- доля времени, в течение которого окно (отверстие) открыто;

Ф - коэффициент диафрагмирования, зависящий от его формы и отношения ширины отверстия а к толщине стенки , принимаемый по данным [2].

Потери тепла кладкой рассчитываются по уравнению:

ккал/ч

где: - коэффициент излучения, ккал/мч°К⁴, для кирпичной кладки - 4,8:

- средняя температура наружной поверхности кладки печи, °К;

- температура окружающего воздуха на расстоянии 1 м от поверхности кладки, °К;

- площадь наружной поверхности кладки, м;

- коэффициент конвективного теплообмена, от наружной поверхности стенок в окружающую среду

Коэффициенты и рассчитываются по соотношениям, приведенным в [2].

Термический КПД печи равен

, %

Удельный расход условного топлива рассчитывается

кг у.т./тн

3.3.5 Перечень приборов (дополнительных средств измерений)

Таблица 3.3

№ п/п	Измерительный прибор, тип	Класс точности, погрешность	Предел измерений
1	Компьютерный газоанализатор ДАГ-500: кислород О2 оксид углерода СО диоксид углерода СО2 окись азота NO двуокись азота NO2 температура воздуха температура газа	±0,2 об.% 0 ч 60000 ррm ±300 ррm 60000 ч 30000 ± 5% ±0,5 об.% 0 ч 400 ppm ±40 ppm 400 ч 2000 ppm ±10% 0 ч 20 ppm ±3 ppm 20 ч 100 ppm ±15 ppm ±3 °С ±3 °С (-20 ч 300 °С) ±1 °С (300 ч 800 °С)	0 ч 20,9 об.% 0 ч 30000 ppm 0 ч 4000 ppm 0 ч 21 об.% 0 ч 2000 ppm 0 ч 100 ppm -20 ч +60 °С -20 ч +800 °С
2	Дифманометр цифровой ДМЦ-1	±1 Па	±12 кПа
3	Оптический пирометр «Проминь»	14 °С 20 °С 150 °С	800 ч 1400 °С 1200 ч2000 °С 1800 ч 5000 °С
4	Отсасывающая термопара ТПП, мультиметр М-838	1 °С	0 ч 1600 °С
5	U-образный манометр	10 Па	0 ч 15 кПа
7	Мультиметр МY-64	2 Па	0 ч 2,0 кПа
8	Потенциометр автоматический 6-ти точечный	0,5	20 ч 1000 °С
9	Термопара хромель-алюмелевая ХА (К) L=16 м (3 шт.)	2; 0,0075Чt	-40 ч 1200 °C

4. Подготовительные работы и условия эксплуатации печи в период проведения пусконаладочных

Требования технического задания на проектирование реконструкции печи, согласованные в начале 2008 года, и выполненный по ним проект, оказался не совсем пригоден для условий производства 2009 года.

Реализация проекта в сокращенном варианте (выполнено ~2/3 объёма работ) также привела к ухудшению технико-экономических показателей работы печи по сравнению с тем, что можно было бы получить, если бы проект был скорректирован под новое задание.

Реализация второго этапа реконструкции с корректировкой проекта позволит улучшить работу печи.

Перед началом пусконаладочных работ проводились мероприятия по прокрутке оборудования с выходом на заданные параметры по давлению воздуха и газа, разрежению, создаваемому дымососом и дымовой трубой. Первичный пуск и настройка горелок производились по расходам газа и воздуха каждой из установленных горелок, измеряемых с помощью перепада давления на диафрагмах, дифманометрами - специалистами фирмы WS. В первую очередь были поочередно настроены все горелки для работы в режиме «пламя». Затем печь была поставлена на сушку при работе в ручном режиме.

Пространство печи было разбито на 4-е виртуальные зоны теплового регулирования. Термопары регулирования температуры зон установлены со свода согласно схемы изброженной на рис. 4.1.

До начала сушки печи, по рекомендации специалистов фирмы WS, были перенесены с боковых стен на свод двойные зональные термоэлементы для контроля температуры включения режима «FLOX». Это было выполнено потому, что в период разогрева печи до 850ч900 °С при её отоплении скоростными горелками, самым «холодным» местом является пространство над сводом.

Ко времени начала сушки и пусконаладочных работ не полностью была отлажена АСУ печи. Температурные режимы регулировались вручную по степени загрузки горелок зоны (процент от max мощности). Не работали некоторые блокировки и т.д. Специалисты завода и персонал для обслуживания печи прошли обучение и 07.05.09 сдали экзамены на допуск к работе и обслуживанию печи. Дополнительно по особенностям по эксплуатации горелок типа Regemat M350 и режимам нагрева металла в новой печи было организовано и проведено обучение специалистами фирмы WS и ОАО «ВНИИМТ».

Большие проблемы у специалистов завода возникли при запуске вентиляторов типа ВР 140-15, производства вентиляторного завода «Комвен» г. Москва. Ни один из трех вентиляторов не создавал заявленного производителем (см. приложение 9.3) и необходимого для работы горелок давления воздуха 10 кПа в воздухопроводе перед горелками. После устранения утечек на одном из вентиляторов специалистами завода, удалось выйти на нужное давление. Два других вентилятора предъявлены заводу-изготовителю как брак.

В период сушки печи, когда температура достигла 1000 °С, была проведена поочередная настройка горелок на режим «FLOX».

Во время настройки горелок постоянно проводились анализы состава уходящих дымовых газов, на полноту сгорания природного газа и в случае больших избытков воздуха на них проводилась корректировка настройки горелок. Горелки в режиме «пламя» и в режиме «FLOX». настраивались на работу с коэффициентом избытка воздуха = 1,05ч1,1 далее избыток воздуха мог меняться только за счёт подсосов воздуха через рабочие окна загрузки и выгрузки, либо другие неплотности в кладке печи. Результат ы анализа продуктов сгорания на уровне металла после окончательной настройки горелок дали = 1,07ч1,2. Настраивать горелки на меньше 1,0 не рекомендуется, т. к. возможно догорание газа в регенеративном патроне, что приводит выведению его из строя. Кроме того неудовлетворительная работа вентилятора, несмотря на предоставленную заводом-изготовителем отличную характеристику, при включении на горелках 4-ой, 3-ей и 2-ой зон режима «Boost» давление воздуха в воздушном коллекторе уменьшается 10,0 до 9,0 кПа. Соответственно уменьшается и расход воздуха, что вызывает увеличение расхода газа (специфика скоростных горелок). В печи изменяется соотношение «газ-воздух», в результате чего появляется химический недожог. Поэтому характеристика вентилятора должна соответствовать заявленной заводом-изготовителем, а частотный привод должен автоматически поддерживать постоянное давление 10,0 кПа.

Отвод отходящих газов из печи через горелки производится дымососом. Дымосос, поставленный ОАО «ВНИИМТ», с 30% резервом, обеспечивает необходимое разрежение в дымоотводящем коллекторе (8 кПа). Количество отходящих газов настраивается с учетом их температуры на выходе из горелки. Максимально эта температура, не должна превышать 150 °С. Каждая горелка имеет биметаллический указывающий термометр и термостат, по которому устанавливается граничное (допустимое) значение температуры. По этой температуре можно настроить желаемый расход отходящих газов с помощью специального вентиля.

Настройка расхода отходящих газов по температуре производится при полной загрузке печи (максимальной производительности), что соответствует максимальной температуре процесса. В условиях работы печи стана «300», главным образом из-за неудовлетворительной работы вентилятора и частых, в том числе, и длительных остановках стана максимальная температура отходящих газов при наладке была настроена - 135 °С, что несколько снижает эффективность работы горелок (печи).

5. Результаты пусковых и режимно-наладочных работ

Частые остановки, не ритмичная работа стана «300», влияют на работу нагревательной печи, окисление (угар) металла, величину обезуглероженного слоя и т.д. Установка руководителей завода и цеха на проведение пусконаладочных работ в условиях максимальной производительности печи соответствовала наибольшей мощности горелок, но не соответствовала наиболее экономичной работе печи по удельному расходу топлива. В результате печь работала в течение нескольких часов с производительностью 6 т/ч, кратковременно ~ 7 т/ч. В одну из смен было прокатано 35 тонн сотового проката, что совпало с нормой для стана до реконструкции печи.

Всего было проконтролировано два режима работы печи:

- 08.05.2009 года при нагреве заготовок из стали 16ГС размерами 55 мм, длиной 2000 мм, массой 46 кг;

- 11.05.2009 года при нагреве заготовок из стали 20 размерами 52 мм, длиной 2100 мм, массой 44 кг.

Значение параметров данных режимов приведены в журнале наблюдений (см. таблицу 5.1).

В режиме нагрева заготовок стали 20 (11.05.2009 года) был проведена проверка на технологическую точность нагрева металла (нагрев заготовки в технологическом режиме с зачеканенными термопарами). Схема установки термопар и график нагрева экспериментальной заготовки показаны на рис. 4.1 и 5.1.

Из графика следует, что заготовка в печи нагрелась за 1 час. За 8 минут до выдачи перепад температур по термопарам не превышал 30 °С, а перед выдачей составил 6 °С. Заготовка нагрелась до температуры 1183ч1189 °С. На последнем участке нагрева из-за пониженной температуры вблизи водоохлаждаемого желоба температура заготовки снизилась с 1208 °С до 1183 °С.

Основные показатели экспериментального режима: КПД (брутто) - 46,6%; удельный расход условного топлива - 57,2 кг у.т./т.

Экспериментальный режим (режим проверки на технологическую точность) был проведен при нагреве заготовки длиной 2,1 м (заготовок длиной 3,0 м не было), в то время как печь была рассчитана на длину заготовок 3,0 м. В результате печь была загружена только на 2/3 площади пода.

В варианте ритмичной работы с производительностью ~ 4 т/ч, технико-экономические показатели ожидаются: КПД (брутто) - 53,0%; удельный расход условного топлива - 51,0 кг у.т./т. Но в данном режиме темп выдачи заготовок замедляется с 26 до 40 секунд. Время пребывания заготовок в печи увеличится в 1,5 раза, из-за чего возрастет угар металла.

В варианте загрузки печи заготовками длиной 3,0 м производительность печи (максимальная) возрастет, можно только предположить что до ~ 15%. Несколько снизится удельный расход топлива за счёт уменьшения потерь с уходящими газами.

Необходимо отметить высокую равномерность нагрева заготовок, обусловленную равномерностью температур в рабочем пространстве печи, что подтверждается замерами пирометром температуры переднего и заднего конца заготовки, а также замером температуры по длине раската. В связи с равномерным нагревом повысилась точность размеров прокатываемых профилей.

Таблица 5.1. Журнал наблюдений №1 от 8,11 мая 2009 года

Объект наблюдений	Температура в зоне 1	Температура в зоне 2	Температура в зоне 3	Температура в зоне 4	Расход газа	Давление газа	Давление воздуха	Давление в печи	Тмк после печи (пирометр)
Единица измерения	°С	°С	°С	°С	м3/ч	кПа	кПа	Па	°С
Условия испытаний, время	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Металлы 2-ой группы С 1125 до 1400	1014ч1050	1134ч1168	1230ч1209	1206ч1220	280	6,0	10,0	+15	1150
Металлы 2-ой группы С 1125 до 1400	1014ч1060	1150ч1170	1210ч1220	1180ч1190	301	6,0	10,0	+15	1130ч1160

Так при прокате полосы 80Ч6 мм при допусках по ширине мм фактический разброс размеров по образцам из 11 пачек заготовок был: передний конец - 79,6ч80,2 мм, задний конец - 79,4ч80,0. По толщине у такого же количества образцов размер был в пределах 6,1ч5,9 мм при допусках мм. Угар металла при нагреве в печи по результатам контрольного взвешивания 3-х пачек составил 2,5%. Такое определение угара при нагреве в печи стана «300» проводилось первый раз, поэтому сравнить с тем, что было невозможно.

Установленные горелочные устройства обеспечивают полное сжигание природного газа в пределах рабочего пространства печи. Максимальное содержание оксида углерода в продуктах сгорания, равное 0,0107% (134 мг/м³), наблюдалось при коэффициенте расхода воздуха = 1,08. Максимальное содержание NO_x в продуктах сгорания не превышало 74 ррm или 152 мг/м³ при допустимой норме 260 мг/м³ (ГОСТ Р50591-93). Содержание СО почти в 5 раз ниже допустимой нормы, а NO_x почти в 1,7 раза ниже допустимой нормы.

Средняя температура поверхности металлической обшивки печи, замеренная в 18-ти точках, оказалась равной 120 °С, что больше расчетного значения - 80 °С, для футеровки, выполненной по проекту. Вблизи технологических окон на боковых стенах печи, в отдельных местах, температура была в пределах ~ 150 °С. Это объясняется тем, что струи горелок противоположной стороны создают избыточное давление у стенки и, при наличие неплотностей в кладке, происходит фильтрация горячих дымовых газов к обшивке печи. Наличие неплотностей кладки стало возможным из-за нарушений технологии футеровочных работ (рубка кирпича и т.д.). Замеры наружной поверхности свода показали в среднем 103 °С.

Высокие температуры на поверхности ограждений печи (стены, свод, под), большая площадь окна загрузки и наличие водоохлаждаемых элементов в конструкции печи являются основными причинами больших потерь тепла в окружающую среду (до 15,5%).

Расчёты технико-экономических показателей работы печи после завершения 2-го этапа строительства (реконструкции) при максимальной тепловой мощности дают следующие результаты:

- максимальная производительность ~ 7,5 т/ч;

- термический КПД печи ~ 73,0%;

- удельный расход условного топлива ~ 36 кг у.т.

Кроме того, появится возможность, при необходимости, греть металл до 1270 °С и работать в томильной зоне с коэффициентом расхода воздуха меньше 1,0, что позволит значительно уменьшить угар металла.

При нагреве заготовок легированных марок стали, с меньшей производительностью, появится возможность замедленно греть металл в интервале температур 100ч600 °С и интенсивно догревать его до температуры прокатки в высокотемпературных зонах.

Сравнение расчётных показателей режима максимальной производительности печи, выполненных по расчётной программе ОАО «ВНИИМТ» для методической печи с торцевым обогревом и с полученными экспериментальными данными режима нагрева металла боковыми скоростными горелками типа Regemat M350 фирмы WS, показывает:

- производительность печи при равных расходах и равных геометрических размерах печи возрастает с ~ 6,5 т/ч до ~ 7,5 т/ч, т.е. на 15%;

- существенно возрастает термический КПД печи, снижается удельный расход условного топлива.

Полученный эффект объясняется тем, что боковые скоростные горелки организуют струйное обтекание металла продуктами сгорания природного газа, что увеличивает средний интегральный коэффициент теплопередачи по длине печи. Наибольший коэффициент теплопередачи имеет место в зоне загрузки печи при сравнительно низкой температуре металла.

Данный вывод подтверждается эксплуатацией большого количества нагревательных печей, переведенных на боковое отопление скоростными горелками, зарубежом.

Заключение

Пусковые и режимно-наладочные работы на нагревательной печи стана «300» после первого этапа её реконструкции и перевода отопления с мазута на природный газ выполнены в соответствии с хозяйственным договором №567 от 09.04.2009 года по согласованной программе в оговоренный срок.

Достижение максимальной производительности печи более 6 т/ч возможно при нагреве заготовки 60 мм и длиной 3000 мм до температуры 1190ч1200 °С. При этом удельный расход условного топлива будет около 57 кг у.т./т. При фактическом среднегодовом удельном расходе условного топлива по нагревательной печи стана «300» за 2008 год - 110 кг у.т./т, видно что в дальнейшем будет получена значительная экономия топлива (природного газа).

Температура нагрева металла перед прокаткой снизилась на 40ч50°С по сравнению с нагревом металла до реконструкции, но осталось достаточной, чтобы не перегружались электродвигатели приводов клетей стана.

Значительное улучшение равномерности нагрева заготовок в печи положительно отразилось на повышение точности размеров прокатываемых профилей.

Установленные на печи газогорелочные устройства типа Regemat M350 фирмы WS обеспечивают полное сжигание природного газа в рабочем пространстве, при их настройке с коэффициентом расхода воздуха = 1,05ч1,10. Значительно снижаются выбросы вредных веществ в атмосферу за счёт замены вида топлива и повышения температуры факела, за счет конструкции горелок, создающих беспламенное горение. Уменьшение удельного расхода топлива.

нагрев заготовка печь стан

Размещено на Allbest.ru