КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Особенности применения вторичных энергоресурсов
В металлургической отрасли широко проводится работа по сокращению всех видов потерь теплоэнергии или полезному их использованию в виде ВЭР.В целях использования тепла уходящих газов металлургические агрегаты оснащают котлами-утилизаторами. Для исключения потерь тепла, уносимой водой, отдельные узлы печей переводят на испарительное охлаждение.Кроме получения теплоэнергии, в результате оснащения металлургических агрегатов котлами-утилизаторами и установками испарительного охлаждения коэффициент использования топлива можно повысить посредством нагрева дутьевого воздуха в рекуператорах, устранения потерь тепла от химической неполноты сгорания, улучшения теплоизоляции печи и сокращения присосов холодного воздуха.
Наиболее эффективное и экономичное техническое использование тепла отходящих газов для большинства металлургических печей - подогрев дутьевого воздуха в рекуператорах[14].Температура подогрева воздуха определяется условиями эксплуатации печи, типом сжигаемого топлива, температурой отходящих газов, конструкционными свойствами материалов.
Следует отметить, что с повышением температуры подогрева воздуха экономия топлива увеличивается.
Таблица 2.1 - Зависимость экономии топлива от температуры воздуха
| Температура воздуха, ˚С | ||||||
| Экономия топлива,% |
Расчет параметров вельц-печи
Расчет вельц-печей и поверочный, и при проектировании новой печи сводится к техническому расчету шихты, составлению теплового баланса и определе6нию ее размеров при заданных производительности и минеральном и химических составах перерабатываемого материала на основе процессов теплообмена в ней или при заданных размерах к определению производительности печи [3].
2.2.1 Расчет шихты
Производят на 100 кг (считать на сухую массу) и начинают с определения необходимого для одного процесса количества топлива-восстановителя. Для определения процесса возгонки металлов достаточно, чтобы в шихте было около 10% топлива-восстановителя от ее массы.Однако из-за необходимости повышения тугоплавкости шихты на основании заводской практики его количество принимают равным 34-50 % от массы шихты.
В процессе эксплуатации эту величину уточняют.Затем рассчитывают выход и химический состав и выход клинкера. На основании этих данных рассчитывают количество и состав дымовых газов.
2.2.2 Расчет дымовых газов
Количество сгоревшего углерода топлива-восстановителя при вельцевании, кг:
Всг=Вс -(Вкл+Вок) (2.1)
гдеВс- количество углерода в топливе-восстановителе,кг;
Вкл и Вок-количество углерода топлива-восстановителя, перешедшее в клинкер и вельц-окислы соответственно, кг.
Количество кислорода, необходимое для его сгорания, равно, кг:
ВО2=Всг32/12 (2.2)
где32- молекулярная масса кислорода, кг;
12-атомная массауглерода,кг.
Количество полученного углекислого газа равно, кг:
ВСО2=Всг+ ВО2 (2.3)
или по объему,м3:
V co2=Всо222,4/44 (2.4)
где 22,4-объем 1 кмоль газа, м3
44-молекулярная масса углекислого газа, кг.
Количество влаги, выделившейся из шихты, кг:
Вн2о=Вz W z+Bm W m, (2.5)
где В z и B m - количество влажного цинксодержащегоматериала и топливо-восстановителя, кг;
Wz и Wm -влажность цинкосодержащегоматериала топливовосстановителя, доли, или по объему,м2
V н2о=ВН2о22,4 /18,02 (2.6)
где 18,02-молекулярная масса воды, кг.
Задаваясь процентным содержанием углеродистого газа в дымовыхгазах, находим их общий объем, м3:
V г = V co2 100/CO2 (2.7)
Обычно содержание СО2 равно 16-18 %.
В шихте содержится так называемый твердый кислород ВтвО2, поэтому из воздуха требуется лишь следующее его количество, кг:
В возО2= ВО2- ВтвО2 (2.8)
или по объему,м3:
V возО2= В возО222,4 /32 (2.9)
С твердым кислородом поступает объем азота,м3
V N2= V возО23,76(2.10)
Содержание избыточного воздуха составляет,м3
V изб воз= V г-(V co2+ V N2+ V н2о).(2.11)
В нем содержится, м3:
кислорода V изб О2= V изб воз 0,21 (2.12)
азота V избN2= V изб воз·0,79 (2.13)
Находим состав дымовых газов (таблица 2.2):
Таблица 2.2 – Состав дымовых газов
| Состав дымовых газов: | СО2 | Н2О | N2 | О2 |
| м3 | V СО2 | V н2о | V N2+ V избN2 | V изб О2 |
| % | V СО2/ V г | V н2о/ V г | V N2+ V избN2/ V г | V изб О2/ V г |
Исходные данные для определения параметров котла-утилизатора
Таблица 2.3-Исходные данные (параметры работы котла-утилизатора)
| Наименование | Обозначение | Размерность | Величина |
| 1.Количество газов перед котлом | V | нм3/ч | 50000-60000 |
| 2.Температура газов - перед котлом -за горизонтальным газоходом -за экономайзером | TIk Tг гII TэкII | ˚С | 950-1100 550-600 360-420 |
| 3.Паропроизводительность | Днп | т/ч | 20-18 |
| 4.Давление пара в барабане | Р б | кгс/м2 | 35-39 |
| 5.Запыленность газов (перед котлом) | μ | г/нм3 | 85-100 |
Продолжение таблицы 2.3
| 6.Состав газа перед котлом -трехатомные газы -кислород -окись углерода | RO2 O2 CO | % | 20-17 0,5-3,0 0-0,8 |
| 7.Расход питательной воды | G пв | т/ч | 20-22 |
| 8.Температура воды до экономайзера | t ׳пв | ˚С | |
| 9. Температура воды после экономайзера | t ׳׳пв | ˚С | 190-220 |
| 10.Циркуляционные расходы - I и 2 ряды ширм -3 ряд ширм 2 перегородки -4 ряд ширм 2 перегородки -5 ряд ширм 3 перегородки -6 ряд ширм -бункера -виброштанги | т/ч | 220-230 100-105 60-65 100-105 70-75 18–20 8-10 | |
| 11.Разрежение в пылевой камере | S ׳эк | кгс/м2 | 3-6 |
| 12.Разрежение за экономайзером | S ׳׳эк | кгс/м3 | 11-18 |
| 13.Присосы по газовому тракту -в горизонтальный газоход -в экономайзер -общие | % | 5-15 20-25 24-40 |
Таблица 2.4 -Сводная таблица теплового расчета
| Наименование | Обозна-чение | Размер-ность | Величина | |
| 1. Количество дымовых газов на выходе из печи без присосов 2. Паропроизводительность котла-утилизатора 3. Давление пара в барабане 4. Коэффициент полезного действия котла-утилизатора | V о Д Р ηка | м3/час кг/час атм % | 90769,3 57,2 | |
| 5. Температура дымовых газов | На входе в испарительные ширмы I зоны На входе в испарительные ширмы II зоны На входе в испарительные ширмы III зоны На входе в испарительные ширмы IV зоны На входе в ширмы экономайзера На выходе из котла-утилизатора | V ´I V ´II V ´III V ´IV V ´эко V ух | °С °С °С °С °С °С | |
| 6.Коэффициент Загрязнения | В испарительных ширмах горизонтального газохода В экономайзере | ε ε | м2.час.°С/кДж м2.час.°С/кДж | 0,08 0,08 |
Продолжение таблицы 2.4
| 7. Коэффициент использования | В испарительных ширмах I зоны В испарительных ширмах II зоны В испарительных ширмах III зоны В испарительных ширмах IV зоны В ширмах экономайзера | φI φII φIII φIV φэко | - - - - - | 0,75 0,85 0,85 0,85 0,85 |
| 8. Коэффициент теплопередачи | В испарительных ширмах I зоны В испарительных ширмахII зоны В испарительных ширмах III зоны В испарительных ширмах IV зоны В ширмах экономайзера | КI КII КIII КIV Кэко | кДж/м2.час.°С кДж/м2.час.°С кДж/ м2.час.°С кДж/ м2.час.°С кДж/ м2.час.°С | 84,63 78,93 77,30 72,80 63,18 |