Конструкция, методика расчёта обжиговых печей чёрной металлургии

Содержание

Задание

1 Обжиговые печи черной металлургии

1.1 Общие сведения

1.2 Обжиговые печи

2 Шахтные печи

2.1 Принцип действия и устройство шахтных печей

2.2 Способы отопления и режимы обжига в шахтных печах

2.3 Особенности теплообмена в слое

Заключение

Список использованных источников

1 Обжиговые печи в чёрной металлургии

1.1 Общие сведения

Печные установки служат для обжига различных сыпучих ма­териалов, суспензий или изделий разнообразных форм и разме­ров. Показателем успешно проведенного обжига является высокое качество готового продукта, полученного в результате воздействия на материал ряда внешних факторов, называемых режимом об­жига. Под режимом обжига понимают совокупность температурных и аэродинамических условий и длительности обжига, а также ха­рактера газовой среды, в которой происходит обжиг.

В свете этих положений различают температурный и аэродина­мический режимы обжига.

Температурный режим определяется скоростью подъема темпе­ратуры до максимальной, временем выдержки материала при максимальной температуре и скоростью его охлаждения. Нагляд­ное представление о температурном режиме дает температурная кривая обжига.

Аэродинамический режим печи характеризуется статическим давлением в рабочей полости. Неравномерное распределение дав­ления или разрежения приводит к разной скорости движения га­зовых потоков вокруг обжигаемого материала и неравномерному нагреву изделий. Особенно отрицательно это сказывается на ка­честве крупногабаритных изделий.

Наиболее равномерное распределение температур по рабочему пространству печи устанавливается при статическом давлении, близком к нулю. Повышенное давление в рабочем пространстве печи приводит к выбиванию газов в помещение цеха через имею­щиеся в печи неплотности. Наоборот, разрежение создает присосы наружного холодного воздуха, вызывающие местное понижение температуры. Аэродинамический режим печи во многом зависит от сопротивления самого обжигаемого материала прохождению газов. Равномерное сопротивление слоя кускового материала или садки изделий в печи способствует равномерному обжигу.

Состав газовой среды в процессе обжига может быть окисли­тельным, если в газах присутствует свободный кислород, восста­новительным при содержании в газах водорода Н₂ , окиси углерода СО, углерода С в виде мельчайших частиц сажи и нейтральным при отсутствии в газах СО, Н₂ и О₂ .

Определенный состав газовой среды достигается сжиганием топлива при разных значениях коэффициента избытка воздуха а. На качество обжига гипса, извести, шамота газовый режим не оказывает существенного влияния, но в целях уменьшения потерь теплоты с отходящими газами рекомендуют топливо сжигать с та­ким количеством воздуха, которое по возможности близко к тео­ретическому его значению, т. е. при а=1.

Каждые материал или изделие, обжигаемые в той или иной конструкции печи, требуют индивидуального режима обжига. Рез­кий режим обжига отличается высокими скоростями подъема и снижения температуры. В противоположность ему мягкий режим протекает при малых скоростях подъема и снижения температу­ры. Большинство кусковых материалов — гипс, известь, цементный клинкер, глина, шамот — можно обжигать при резких режимах. Решающим значением здесь для получения качественной продук­ции является продолжительность выдержки материала при мак­симальной температуре для завершения всех физико-химических процессов, протекающих в материале при его обжиге. Формован­ные же изделия, наоборот, обжигают при мягких режимах. На­ряду с достаточной продолжительностью выдержки при макси­мальной температуре для обжига формованных изделий характер­ны меньшие скорости подогрева и охлаждения во избежание по­явления в материале разрушающих напряжений.

Рациональная конструкция печи должна обладать всеми воз­можностями для регулирования процесса обжига по отдельным его зонам для каждого вида обжигаемого в ней материала, а так­же отличаться высокими технико-экономическими показателями работы. Оптимальный режим обжига — это совокупность всех внешних условий, обеспечивающих получение готового продукта высокого качества при наилучших технико-экономических показа­телях печи.

К технико-экономическим показателям печной установки отно­сят:

а) производительность — количество вырабатываемого в принятую единицу времени готового продукта. Для сравнения производительности отдельных печей при обжиге в них однотипного материала и для удобства нормирования пользуются понятием
удельная производительность печи или съем — это количество го­тового продукта, получаемого с 1 м³ или с 1 м² площади попе­ речного сечения рабочего пространства печи в принятую единицу времени;

б)расход топлива на обжиг принятой единицы продукции. Этот показатель определяют отношением расхода условного топлива к количеству готовой продукции. Он характеризует тепловую экономичность печи;

в)расход электроэнергии (кВт-ч) на обжиг принятой единицы продукции. В пламенных печах основными потребителями элект­роэнергии являются вентиляторы и дымососы;

г)затраты труда на обслуживание печи выражают отношением человеко-часов к количеству готовой продукции; затраты труда зависят от степени механизации печи;

д) капитальные затраты, связанные с расходом и стоимостью материалов на сооружение печи.