Исследование технологии нагрева медных и латунных слябов в проходных печах, оборудованных скоростными горелками

• Автор: Вохмяков, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 131 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
1.1 Изучение процессов конвективного теплообмена в различных системах
1.2 Современные топливосжигающие устройства
1.3 Выводы и постановка задач исследования
2. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Проходная нагревательная печь
2.2 Скоростная рекуперативная горелка Есотах 5М
2.3 Выводы
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА В РАБОЧЕМ ПРОСТРАНСТВЕ ПРОХОДНОЙ НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ
3.1 Методика проведения эксперимента
3.2 Исследование теплообмена при нагреве латунных слябов
3.3 Исследование теплообмена при нагреве медных слябов
3.4 Выводы
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ГАЗОДИНАМИКИ В РАБОЧЕМ ПРОСТРАНСТВЕ ПЕЧИ
4.1 Основные возможности программного комплекса ЛЫБУБ СЕХ
4.2 Исследование газодинамики рабочего пространства проходной нагревательной печи
4.3 Обработка данных, полученных при моделировании газодинамики в рабочем пространстве печи
4.4 Рационализация геометрии печи
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
АСУ ТП - автоматизированная система управления технологическими процессами;
ВЭР - вторичные энергоресурсы;
ПВК - программно-вычислительный комплекс;
Ві - число Био, единицы;
Ей - число Эйлера, единицы;
Fo - число Фурье, единицы;
Gr - число Грасгофа, единицы;
Nu - число Нуссельта, единицы;
Рг- число Прандтля, доли;
Re - число Рейнольдса, единицы;
А - длина сляба, м;
а - коэффициент температуропроводности, м2/с; аот - относительное поперечное расстояние, доли;
В - ширина сляба, м;
b - удельный расход условного топлива, кг у.т/т;
Вг - расход природного газа, м /ч (м /с);
Ьот— относительное продольное расстояние, доли;
Ьсоп " расстояние от сопла до центра плиты, м;
С - коэффициент, доли; с - теплоемкость, кДж/(кг-К);

Со - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м К );
СО..С4 - расчетные граничные сечения;
Сг.к.м. - приведенный коэффициент излучения, Вт/(м2-К4);
С02 - содержание диоксида углерода в продуктах горения, %; d - диаметр сопла, (для плоского сопла - высота щели), м; бтр- диаметр труб, м;
F - площадь верхней поверхности сляба, м2;

Р’глис - площадь поверхности глиссажных труб, м2;
РМет - площадь поверхности нагреваемого металла, м2;
Рп - поверхность теплообмена сляба, м2;
Рприс - площадь поверхности приспособлений, м2;
РФу" “ площадь поверхности футеровки печи, м2;
Ь - расстояние между слябами, м;
йрп- высота рабочего пространства печи от поверхности слябов до свода, м;
Н20 - содержание паров воды в продуктах горения, %;
к - коэффициент, учитывающий тангенс угла наклона кривой нагрева сляба; доли; кг - коэффициент газового излучения, доли;
Кк - относительное значение конвективного теплообмена, %;
Кл - относительное значение лучистого теплообмена, %; гщ - масса сляба, кг;
Ь - длина пути газовой струи, м;
1 - длина пластины, м;
Ь0 - теоретический расход воздуха при сжигании 1м3 природного газа, м3/м3;
Ьрп - длина рабочего пространства печи, м Ьэ - эквивалентный размер сляба, м;
N0* - содержание оксидов азота в продуктах горения, %;
Я - плотность сальдо потока, кВт/м2;
с).га, - средняя плотность сальдо потока по зонам печи, кВт/м2;
Ом - количество тепла, полученное слябом, кДж; qмл - плотность лучистого теплового потока, Вт/м2;
Ом.зон - суммарное количество тепла, полученное металлом в зонах печи, кДж; Омлкч ' суммарное количество тепла, полученное металлом при прохождении всей печи, кДж;
<Д - теплота сгорания топлива, кДж/м3;
с||ш„ - средняя плотность сальдо потока по печи, кВт/м2;
И2 - коэффициент корреляции, доли; г0 - радиус носика горелки, м;

Подогрев воздуха в рекуперативной горелке в 1,5 - 2,5 раза выше, чем в отдельно стоящем рекуператоре. Более того, если сравнивать регенеративные горелки с рекуперативными (см. рис. 1.2 и 1.7), то получается, что при температуре газов в печи 110СГС температура подогрева воздуха в регенеративной горелке достигает 900°С и температура уходящих из горелки продуктов горения - 350°С, против 700°С и 600°С, соответственно, у рекуперативной горелки.
При использовании ступенчатого сжигания газа концентрация ЫОх в продуктах горения может быть значительно снижена.
1.3 Выводы и постановка задач исследования
Наибольший эффект от модернизации промышленных печей достигается при внедрении современных скоростных горелок в совокупности с керамоволокнистыми материалами для футеровки печи и многоуровневой АСУ ТП. При этом увеличение производительности, снижение окалинообразования, повышение качества нагрева изделий и экономия топлива позволяют достичь окупаемости реконструкции в течение 1,5... 3 лет [43].
Поэтому основными направлениями реализации задач по модернизации металлургических печей являются:
- применение современных футеровочных материалов;
- установка новых скоростных автоматизированных горелок;
внедрение автоматизированных систем управления тепловыми режимами печей.
Помимо эффекта энерго- и ресурсосбережения при внедрении скоростных рекуперативных и регенеративных горелок, происходит увеличение скоростей истечения газовых струй из горелок, что в свою очередь усиливает турбулизацшо и циркуляцию газов в рабочем пространстве печи.
Практически все исследования, упомянутые в разделе 1.1, затрагивают вопросы конвективного теплообмена в наиболее простых условиях, с точки