Повышение эффективности работы теплоиспользующих установок за счет новых технологий сушки и разогрева футеровки

• Автор: Приходько, Евгений Валентинович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Павлодар
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Содержание

Условные обозначения и сокращения.

Введение

1 Анализ условий работы футеровок теплоиспользующих установок

1.1 Обзор развития сталеплавильного производства в мире.

1.2 Свойства огнеупоров и виды кладки футеровок.

1.3 Критерии стойкости огнеупорных материалов.

1.4 Процессы сушки и нагрева теплоиспользующих установок

1.5 Характеристика объекта исследования.

2 Исследование термонапряжнного состояния рабочего слоя футеровки теплоиспользующей установки.

2.1 Постановка задачи и математическая модель.

2.2 Выбор схемы расчта температурных полей.
2.3 Измерение коэффициента теплопроводности.
2.4 Методика и результаты расчта температурных полей.
3 Сушка футеровки теплоиспользующих установок как начальный этап процесса разогрева
3.1 Исследование процессов сушки пористых материалов
3.2 Скорость и интенсивность сушки
3.3 Экспериментальное определение характеристик процесса сушки огнеупорных материалов
3.4 Контроль процесса разогрева по температуре внутренней поверхности футеровки.
4 Рационализация графиков разогрева при использовании различных огнеупоров
4.1 Факторы, влияющие на пропитку огнеупора.
4.2 Пропитка футеровки сталеразливочного ковша металлом и шлаками
4.3 Расчт термических напряжений в футеровке сталеразливочного ковша.
4.4 Разработка рациональных графиков разогрева сталеразливочных ковшей
4.5 Экономическая эффективность.
Заключение
Список использованных источников


Для снижения тепловых потерь, удержания в заданном объёме расплавленного металла и защиты обслуживающего персонала, части оборудования покрывают защитной облицовкой (футеровкой). Минимальное значение толщины футеровки может составлять несколько сантиметров (у сушильных установок), тогда как максимальное - несколько метров (у крупных промышленных печей). Температурный градиент некоторых агрегатов по толщине футеровки может составлять несколько тысяч ірадусов Цельсия. В процессе эксплуатации оборудования, футеровка теплоэнергетических агрегатов разрушается и подлежит ремонту. Для целого ряда оборудования (металлургические печи, ковши и др. Чем более высокие температуры возникают при работе оборудования, тем более массивной является футеровка агрегата. Соответственно, чем больше толщина футеровки, тем больше времени необходимо для её разогрева. Сообразно с этим встаёт вопрос о необходимости использования рациональных графиков разогрева для теплоэнергетических агрегатов, так как нерациональный разогрев сопровождается значительными потерями энергетических ресурсов. Расход их зависит в значительной степени от структуры сталеплавильного производства [1]. Таким образом, сокращение удельного расхода огнеупоров в металлургии -актуальная задача, решение которой невозможно без изучения механизма термического разрушения. В настоящее время накопился значительный теоретический и экспериментальный материал, который содержит методы физического и математического моделирования задач термонапряжённого состояния футеровки металлургического агрегата, анализ экспериментальных данных различных режимов разогрева футеровок при использовании разнообразных огнеупорных материалов. В совокупности все эти вопросы должны составить основу теории тепловой работы агрегатов сталеплавильного производства. Общие вопросы работы печей представлены в литературе достаточно широко. Подробно рассматриваются вопросы термодинамических основ работы печей, радиационных и конвективных режимов работы, тепломассообмена в печах и др. В связи с распадом СССР в условиях всеобщего экономического кризиса, нарушения хозяйственных связей, рыночного реформирования производственных отношений и по другим социально-экономическим причинам производство стали в период - г. СССР резко снизилось. Так, за эти годы в России, Казахстане и Украине производство стали, снизилось более чем в 2 раза. Структура сталеплавильного производства (рисунок 1. Однако в последующие годы, начиная с года наблюдается рост производства стали и соответственно с этим ростом - увеличение потребления огнеупорных материалов. На заводе «Nort Star. Steel Со» (США) в условиях десульфации, дефосфации и легирования стали в сталеразливочном ковше применили высокоглиноземистые огнеупоры с массовой долей AI2O3 для стен % и днища %, содержащие 5% Сгз. Стойкость ковшей составила - плавок. Рисунок 1. Структура сталеплавильного производства Украины и России: С - вся сталь; М - мартеновская; К - конвертерная; Э - электросталь; цифры у столбцов - выпуск стали в млн. В Германии для ковшей с внепечной обработкой стали широкое распространение получают доломитовые изделия двух видов - на керамических связках и пековой. Стойкость в ковшах: - плавок. В Японии при широком применении огнеупорных материалов на основе 7Ю2 добились расхода огнеупоров в сталеразливочных ковшах - 2, кг на 1 тонну стали. При этом, чем выше в огнеупоре содержание Zr, тем больше стойкость [5]. На рисунке 1. Украины, России и Казахстана. У^^У г л 1— V . Б ! Рисунок 1. Стойкость футеровки (а, б) и удельный расход магнезиальных огнеупоров в электросталеплавильном производстве Украины, России и Казахстана в - гг. На рисунке 1. Стойкость футеровки независимо от вместимости ковшей сравнительно невысокая: ± 5 плавок. В отдельных случаях получена стойкость до плавок. В связи с невысокой стойкостью, удельный расход огнеупоров для футеровки сталеразливочных ковшей достигает 6- кг/т стали. Неметаллические материалы, работающие в тепловых агрегатах при температурах выше 0 - °С, называются огнеупорными. Вид, свойства, а также способ получения огнеупоров описаны в литературе [6].