Глиссажные трубы методических печей

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

Как отмечалось, нагреваемый металл в методических печах с нижним обогревом передвигается по водоохлаждаемым глиссажным трубам. На каждый ряд двигающихся в печи заготовок устанавливают по две продольные глиссажные трубы. Расстояние между ними составляет ~ длины заготовки. Для предохранения трубы от истирающего воздействия двигающегося металла к ней приваривают металлический пруток. Продольные глиссажные трубы в пределах значительной части методической зоны печи опираются на продольные огнеупорные столбики (рисунок 8).

Рисунок 8 – Глиссажные трубы трехзонной нагревательной печи

В пределах высокотемпературной зоны продольные глиссажные трубы опираются на поперечные водоохлаждаемые трубы, расположенные на расстоянии 1 – 1, 5 м одна от другой. Концы поперечных труб выведены за пределы печи и прикреплены к вертикальным стойкам каркаса печи. В середине поперечные глиссажные трубы опираются на вертикальную опору, выполненную из пары водоохлаждаемых труб, футерованных снаружи огнеупорным кирпичом.

Водоохлаждаемые глиссажные трубы оказывают большое влияние на тепловую работу зоны нижнего обогрева и тепловую работу печи в целом. Расход тепла с охлаждающей водой в методических печах составляет 10%, а иногда и более от всего количества поступающего в печь тепла. Кроме того, глиссажные трубы оказывают значительное охлаждающее действие на металл и препятствует его равномерному нагреву. В связи с этим стремятся выполнить снаружи тепловую изоляцию глиссажных труб, чтобы снизить поступление тепла к стенке трубы и ослабить ее охлаждающее действие. В качестве тепловой изоляции глиссажных труб применяют всевозможные огнеупорные обмазки. Чтобы тепловая изоляция не отлетела, пользуются различными приемами: приваривают металлические прямые и изогнутые штыри, выполняют из огнеупорных масс специальные огнеупорные блоки, которые нанизываются на трубу. Выделяют три перспективные конструкции глиссажных труб:

1) с набивкой огнеупорной массы между шипами, приваренными непосредственно к трубам;

2) с набивными блоками (рисунок 9, а);

3) со сборными блоками из керамических сегментов (рисунок 9, б).

Потери тепла с охлаждающей водой при использовании набивной на шипы изоляции по сравнению с потерями при неизолированной трубе снижаются в 2 – 3 раза, а при навесной изоляции из сегментов или блоков потери удается снизить в 4, 6 – 6, 3 раза. Значительная разница в эффективности изоляции объясняется тем, что набивная на шипы изоляция из-за большей массы металла в ней характеризуется значительно более высокой, чем блочная изоляция, средней теплопроводностью.

Промышленная проверка срока службы блочной изоляции показала, что для большинства печей, отапливаемых газом, где температура под металлом не превышает 1375^о вполне применимы для изоляции подовых труб набивные и сборные шамотные блоки, срок службы которых в указанных условиях составляет от 9 месяцев (в области повышенных температур) до 2 лет (в области пониженных температур).

В печах, отапливаемых мазутом, где температура под металлом достигает 1500^о, хорошие результаты показали набивные блоки, изготовленные из магнезитовой (магнезитохромитовой) массы, срок службы которых составляет более 9 месяцев.

Рисунок 9 – Изоляция глиссажных труб

а – набивные блоки; б – сборные блоки

Опыт изоляции труб промышленных печей показал, что при наличии готовых блоков нанесение изоляции по всей печи занимает 5 – 8 часов. После нанесения изоляции печь сразу же может быть поставлена на разогрев по обычному графику.

Следует подчеркнуть, что кроме отмеченного выше значительного снижения потерь тепла с охлаждающей водой, нанесение изоляции на трубы в печи сопровождается, как правило, повышением температур на 150 – 200^о, что существенно улучшает условия теплообмена металла с печными газами.

Методика расчета

Рассчитать пятизонную методическую печь с нижним обогревом производительностью =72, 22 кг/с (260 т/ч) для нагрева слябов сечением 210 1400 мм и длиной 10500 мм. Конечная температура поверхности металла =1250^оС. Перепад температур по сечению сляба в конце нагрева =50^оС. Материал слябов – сталь 35. Топливо – смесь природного и доменного газов с теплотой сгорания =20, 9 МДж/м³. воздух подогревается в керамическом блочном рекуператоре до =450^оС.

Расчет пламенной печи выполняется в следующей последовательности:

1) расчет горения топлива;

2) определение времени нагрева;

3) определение основных размеров печи;

4) составление теплового баланса, определение расхода топлива;

5) расчет вспомогательного оборудования: рекуператоров, горелок и т. п..

Расчет горения топлива

Состав исходных газов, %: доменный газ – 10, 5 СО₂; 28 СО; 0, 3 СН₄; 2, 7 Н₂; 58, 5 N₂; природный газ – 98 СН₄; 2N₂.

Принимая содержание влаги в газах равным = 30 г/м³ получим следующий состав влажных газов, %: доменный газ – 10, 1 СО₂; 27, 0 СО; 0, 288 СН₄; 56, 49 N₂; 3, 59 Н₂О; 2, 532 Н₂; природный газ – 94, 482 СН₄; 1, 928 N₂; 3, 59 Н₂О.

Теплота сгорания газов

кДж/м³ МДж/м³;

кДж/м³ МДж/м³.

По формуле

находим состав смешанного газа, %: 4, 63 СО ; 12, 40 СО ; 51, 21 СН ; 1, 16 Н ; 27, 02 N ; 3, 58Н О .

Расход кислорода для сжигания смешанного газа рассматриваемого состава при п=1 равен

м³/м³.

Расход воздуха при п=1, 05

м³/м³.

Состав продуктов сгорания находим по формулам

м³/м³,

м³/м³.

Суммарный объем продуктов сгорания равен

м³/м³.

Процентный состав продуктов сгорания

%; %;

Правильность расчета проверяем составлением материального баланса.

Поступило, кг: Получено продуктов сгорания, кг:

Газ:

^{______________________________}

Всего 8, 007

Невязка 0, 0166 кг

^{___________________________________}

Всего 0, 9802

Воздух

^{___________________________________}

Итого 8, 0236

Для определения калориметрической температуры горения необходимо найти энтальпию продуктов сгорания

кДж/м³.

Здесь =602, 05 кДж/м³ – энтальпия воздуха при =450^оС.

При температуре =2200^оС энтальпия продуктов сгорания равна

кДж/м³. При =2300^оС

кДж/м³

По формуле находим

^оС.

Приняв пирометрический коэффициент равным =0, 75, находим действительную температуру горения топлива

^оС.

Время нагрева металла

Температуру уходящих из печи дымовых газов принимаем равной =1050^оС; температуру печи в томильной зоне на 50^о выше температуры нагрева металла, т. е. 1300^оС.распределение температур по длине печи представлено на рисунке 10.

Рисунок 10 – Распределение температур по длине методической печи

Поскольку основным назначением методической зоны является медленный нагрев металла до состояния пластичности, то температура в центре металла при переходе из методической в сварочную зону должна быть порядкам 400 – 500^оС.

Разность температур между поверхностью и серединой заготовки для методической зоны печей прокатного производства можно принять равной (700 – 800) , где – прогреваемая (расчетная) толщина. В рассматриваемом случае двустороннего нагрева м и, следовательно, ^оС, т. е. следует принять температуру поверхности сляба в конце методической зоны, равной 500^оС.