При этих условиях:

Вт/(мК).

Вт/м².

Проверяем: .

Толщина верхнего участка стены:

м.

Задаемся температурой кожуха єС и определяем коэффициент теплопроводности:

Вт/(мC).

Тепловой поток через стенку равен:

Вт/м².

Уточняем температуру:

Так как принятая и уточненная температуры близки, расчет во втором приближении не производим.

Расчетная внешняя поверхность каждого участка стен равна:

м².

Суммарные тепловые потери через стены:

Вт.

4.3 Тепловые потери через футеровку свода

В качестве материала свода используется магнезитохромитовый кирпич длиной 300 мм, что и для нижнего участка стены. В этих условиях расчет потерь по существу сводится к определению расчетной поверхности свода, за которую следует принимать внешнюю поверхность свода F_cв.

Для сферического сегмента радиусом R, высотой h боковая поверхность равна:

м².

Тепловые потери свода при средней толщине огнеупорной кладки, равной м составляют:

Вт.

4.4 Тепловые потери через футеровку подины ниже уровня откосов

При конструировании подины было принято, что огнеупорная часть подины выполняется из шести слоев магнезитового кирпича марки МП-91 «на плашку» (5Ч65 мм) и набивки толщиной 100 мм из магнезитового порошка, замешанного на смеси смолы и пека. Для упрощения расчета коэффициент теплопроводности набивки принимаем таким же, как и для магнезитового кирпича. Для плотного магнезита марки МП-91 .

Нижний изоляционный слой выполняем из листового асбеста толщиной 10 мм, укладываемого на металлическое днище, шамотного порошка общей толщиной 30 мм и легковесного шамота марки ШЛБ-1,3, суммарной толщиной 85 мм (один слой «на плашку»). Для упрощения расчета заменяем слои порошка и асбеста слоем легковесного шамота «на плашку» марки ШЛБ - 1,3, т.е. толщина теплоизоляционной части равна 125 мм. Коэффициент теплопроводности такого кирпича .

Для определения удельных потерь принимаем температуру внутренней поверхности футеровки подины t₁=1600єС и задаемся в первом приближении температурой внешней футеровки , а также температурой на границе огнеупорного и теплоизоляционного слоев футеровки .

При этих условиях: Вт/(мC) и Вт/(мC); Вт/(м²К).

Удельные тепловые потери в первом приближении:

Вт/м².

Уточняем принятые температуры:

Так как принятая и уточненная температуры близки, расчет во втором приближении не производим.

Внешнюю поверхность футеровки подины определяем следующим упрощенным способом.

Примем, что эта поверхность состоит их двух поверхностей - поверхности - сферического сегмента, равной внешней поверхности футеровки свода и цилиндрической поверхности , определяемой диаметром и высотой, равной полной глубине ванны до уровня откосов за вычетом высоты сферического сегмента .

При этом допущении, которое не дает существенной погрешности в практическом расчете, внешняя поверхность футеровки пода составляет:

(92)

м².

Тепловые потери через футеровку подины:

(93)

Вт.

Суммарные потери теплоты теплопроводностью через футеровку за период плавления равны:

МДж

4.5 Тепловые потери через рабочее окно

В ДСП тепловые потери через рабочее окно могут достигать 2 - 6 %. Это объясняется значительными размерами оконного проема. Для защиты футеровки от разрушения окно обрамляется изнутри П-образной водоохлаждаемой коробкой. Тепловые потери излучения через рабочее окно определяются средней температурой печи и площадью рабочего проема

Площадь рабочего окна равна:

(94)

м².

Принимаем, что за период плавления рабочее окно открыто в течение 10 мин (0,17 ч).

Среднюю расчетную температуру излучающей поверхности печной камеры для периода расплавления примем равной єС, коэффициент диафрагмирования . Тогда искомые тепловые потери излучением через рабочее по формуле:

(95)

МДж.

где Вт/(м²К) - коэффициент излучения абсолютно черного тела;

- коэффициент диафрагмирования отверстия;

- средняя температура в печи, К;

- площадь рабочего окна, м²;

- время, в течение которого окно открыто, ч.

4.6 Тепловые потери с газами

В современных дуговых сталеплавильных печах отсос газов обычно осуществляют через специальное отверстие в своде, а вытяжка запыленных газов в систему газоочистки производится вентиляторами высокой производительности.

Принимаем теплоемкость газов приблизительно равной теплоемкости воздуха.

Принимая среднюю температуру печных газов єС, то теплоемкость воздуха .

Теплота, теряемая печью с уходящими газами, рассчитывается по уравнению:

(96)

МДж.

где - объем уходящих газов, м³; (из материального баланса)

- средняя теплоемкость газов, Вт/(м³єС);

- средняя температура уходящих газов, єС;

4.7 Потери теплоты с охлаждающей водой

Потери теплоты с охлаждающей водой рассчитываются по формуле:

МДж.

где - расход воды через водоохлаждаемые элементы;

- теплоемкость воды, Дж/(м³К);

- температура уходящей воды (не должна превышать 40 - 45єС во избежание интенсивного осаждения накипи на поверхности), єС;

- температура воды в заводской магистрали, єС. Обычно єС.

Так как расход воды на охлаждение рамы и заслонки рабочего окна, сводовых уплотняющих колец и электрододержателей на рассчитываются, то принимаем тепловые потери с охлаждающей водой равными 2 % от затрат теплоты на нагрев, расплавление и перегрев металла и шлака.

Суммарные тепловые потери по этой статье равны:

=34,6 + 60 + 62,5 =157,1 МДж.

4.8 Теплота, аккумулированная кладкой

Эта теплота идет на компенсацию потерь раскрытой под загрузку и подвалку печи.

Тепловые потери печи в период межплавочного простоя можно определить следующим образом:

(97)

где - коэффициент неучтенных потерь, принимаемый обычно в пределах 0,1-0,2.

Принимая коэффициент неучтенных тепловых потерь определяем искомые потери:

МДж.

4.9 Электрический расчёт печи

Суммарное количество электрической энергии которую необходимо выделить в дуговой сталеплавильной печи в период расплавления, можно найти из выражения:

(98)

где - суммарное количество электроэнергии периода расплавления, кВтч;

- полезная энергия периода расплавления, МДж;

- потери тепла через футеровку;

- теплота экзотермических реакций, протекающих в ванне в период расплавления, МДж;

- теплота от окисления графитовых электродов, МДж;

- суммарные тепловые потери с уходящими газами и охлаждающей водой, а также через рабочее окно печи;

- теплота от сжигания природного газа в топливно-кислородных горелках;

- электрический к.п.д.

Искомое количество электрической энергии при = 0,9 равно:

МДж

С использованием ТКГ:

МДж.

Таблица 4.1 - Тепловой баланс периода плавления ДСП-1

	При горении дуг	При горении дуг, с использовании ТКГ
Приход тепла
	кКал	%	кКал	%
Теплота вносимая с электроэнергией	334081,2	52,1	324529,2	45,4
Теплота вносимая в печь с шихтой	45467,5	7,1	45467,5	6,4
Теплота экзотермических реакций протекающих в ванне	121907,4	19	121907,4	17
Теплота от окисления графитовых электродов	139554,7	21,8	139554,7	19,5
ТКГ	0	0	83675,52	11,7
Итого	641010,8	100	715134,32	100
Расход тепла
	кКал	%	кКал	%
Теплота, пошедшая на нагрев, расплавление, перегрев металла и шлака	356137,2	55,5	523297,7	73,2
Тепловые потери теплопроводностью через футеровку	61923,8	9,7	61923,8	8,65
Тепловые потери с излучением, охлаждающей водой и печными газами.	37545,5	5,9	37545,5	5,25
Теплота, аккумулированная кладкой	9886	1,5	9886	1,4
Потери из-за неполноты трансформации электроэнергии	175518	27,4	82481,5	11,5
Итого	641010,5	100	715134,32	100

Так, при анализе теплового баланса плавок стали в 1-т ДСП установлено, что при использовании ТКГ, (4 кВт?ч/т), тепло, расходуемое на окисления углерода, природного газа, других элементов, повышается на 20%, а расход электроэнергии уменьшается на 7%

Список использованных источников

1. Егоров, А.В. Электроплавильные печи черной металлургии : Учебник для вузов. - М. : Металлургия, 1985. - 280 с.

2. Электрические промышленные печи: Дуговые печи и установки специального нагрева: Учебник для вузов / Свенчанский А.Д., Жердев И.Т., Кручинин A.M. и др.; под ред. А.Д. Свенчанского. 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Энергоиздат, 1981. - 296 с.

3. Устройство и работа сверхмощных дуговых сталеплавильных печей /Поволоцкий Д.Я., Гудим Ю.А., Зинуров И.Ю.и др. - М. : Металлургия, 1990.-176 с.

4. Сойфер, В.М., Кузнецов, Л.Н. Дуговые печи в сталелитейном цехе. - М. : Металлургия, 1989. - 176 с.

5. Егоров, А.В. Расчет мощности и параметров электропечей черной металлургии: Учеб. пособие для вузов. - М. : Металлургия, 1990. - 280 с.

6. Никольский, Л.Е., Смоляренко, В.Д., Кузнецов, Л.Н. Тепловая работа дуговых сталеплавильных печей. - М. : Металлургия, 1981. - 320 с.

7. Электротермическое оборудование: Справочник / Под ред. П. Альтгаузена. - М. : Энергия, 1985. - 416 с.

8. Осипенко, В.Д., Егорычев, В.П., Максимов, Б.Н. Отвод и обеспыливание газов дуговых сталеплавильных печей. - М .: Металлургия, 1985. - 104 с.

9. Дуговые сталеплавильные печи: Атлас / под ред. И.Ю. Зинурова. - М.:Металлургия, 1981. - 180 с.

10. Электрометаллугия стали и ферросплавов: Учебник для вузов / Под ред. Д.Я. Поволоцкого. - М. : Металлургия ,1984. - 568 с.

11. Морозов, А.Н. Современное производство стали в дуговых печах. - М. : Металлургия, 1983. - 184 с.

12. Поволодкий, Д.Я., Гудим, Ю.А. Выплавка легированной стали в дуговых печах. - М. : Металлургия, 1987. - 136 с.

Размещено на Allbest.ru