Расчет регенератора мартеновской печи

РАСЧЕТ РЕГЕНЕРАТОРА МАРТЕНОВСКОЙ ПЕЧИ ДЛЯ ПОДОГРЕВА ВОЗДУХА

Рассчитать регенератор одноканальной мартеновской печи для подогрева воздуха при следующих исходных данных:

Ёмкость печи - 600 т.

Секундный объем продуктов горения на воздухе в регенератор, м^э /с.:

V’пг. = 16.

Состав продуктов горения на выходе в насадку, %:

СO₂ = 17,0; Н₂ O= 18,0; O₂ =1,0; N₂ = 64,0

Секундный расход подогреваемого воздуха на выходе в поднасадочное пространство регенератора, м³ /с.: V’_B -10.

Температура подогрева воздуха на выходе из регенератора: t”_B =1070 °C.

Температура воздуха начальная: t’ в = 60 °С.

Температура продуктов горения на выходе в насадку: t’ _п.г. =1600 °С.

Размеры ячейки регенератора d=0,15 м. (150 х 150 мм).

Толщина кирпича δ = 0,075 м. Ширина камеры регенератора В=6,8 м.

Отношение ширины насадки к её длине: B/L = 0,84.

Принять тип насадки однооборотный, состоящий из верхней форстерито-вой части, выложенной по системе Каупер и нижней шамотной, выложенной по системе Сименс.

Принять что, одну треть тепла воздух получает от форстеритовой и ша­мотной частей.

Необходимо определить высоту насадки, в том числе её форстеритовой и шамотной частей.

ХОД РАСЧЕТА

Принимаем период полуцикла теплообмена:

τ_нагр. = τ_охл. = 450с. (0,125 ч.)

Из заданного соотношения рассчитаем длину регенератора:

L = 6,8/0,84 = 8,1 м.

Тогда площадь поперечного сечения камеры составит:

F = B × L = 8,1 × 6,8 = 55,08 м²

Определяем удельное живое сечение насадки по формуле:

W = 1/(1+δ/d)² = 1/(1+ 0,075/0,15) ² = 0,444 м² /м³

Сечение для прохода продуктов горения (воздуха):

F’ = F×W = 55,08 × 0,444 = 24,4555 м²

1. Удельная поверхность нагрева:

Форстеритовой части (система Каупер):

Ф_Ф = (4×d) /(d+δ)² = (4 × 0,15)/(0,15 + 0,075)² = 11,85 м² /м³

Шамотной части (система Сименс):

Ф_ш = 2/(d + δ) + (1,5 × d × δ +2 × a ×(d - δ))/( (d+δ)² × h)

где h = 0,115 - высота кирпича, м;

а = 0,025 - высота нижнего бокового уступа кирпича, м.

Ф_ш = 2/(0,15 + 0,075) + (1,5 × 0,15 × 0,075 + 2 × 0,025 ×(0,15 – 0,075))/ ((0,15 + 0,075)² × 0,115) = 12,43 м² /м³

Количество тепла, полученное воздухом за полуцикл теплообмена:

∆I_в = V’_B × τ × (С”_в × t”_B - С”_в × t”_B ) = 10 × 450 × (0, 3462 × 1070 - 0,3162 × 60) = 1581579 ккал/пер.

где C''в и C''в - средняя теплоёмкость воздуха при постоянном давлении со­ответственно при температурах 1070 °С и 60 °С.

Количество тепла, выносимое продуктами горения в регенератор:

I’_п.г. = V’_пг. × τ × (С_п )’_п.г. × t’ _п.г ,

где (Ср)'_п.г. - теплоёмкость продуктов сгорания, определяемая как сумма теплоемкостей долей данного газа в составе продуктов сгорания.

_{1600 1600 1600 1600}

(С_п )’_п.г. = (С_п )_{CO 2} × 0,18 + (С_п )_{H 2 O} × 0,17 + (С_п )_{O 2} ×0,01 + (С_п )_{N 2} ×0,64 = 0,5696 ×

× 0,18 + 0,4447 × 0,17 + 0,3678 × 0,01 + 0,3476 × 0,64 = 0,404321 ккал/м³

Теплоёмкости газов при t’ _п.г =1600 °C находим из приложения А, путем интерполирования.

I’_п.г. = 16 × 450 × 0,404321 × 1600 = 4657777,92 ккал/пер.

Состав продуктов горения по высоте насадки. Принимаем, что суммар­ный подсос воздуха на тракте насадки равен 20% от количества продуктов горения входящих в насадку.

Принимаем, что форстеритовая и шамотная части насадки подсасывают одинаковое количество воздуха.

2.Тогда количество воздуха, подсосанное форстеритовой частью насадки:

∆V _форст = V’_пг. × 0,1 = 16 × 0,1 = 1,6 м³ /с

шамотной частью насадки:

∆V_шам = V’_пг. × 0,1 = 16 × 0,1 = 1,6 м³ /с

3. В этом случае состав и количество продуктов горения за форстеритовой частью:

м³ /с %

CO₂ 16 × 0,18 2,88 16,36

H₂ O 16 × 0,17 2,72 15,45

O₂ 16 × 0,01 + 1,6 × 0,21 0,496 2,82

N₂ 16 × 0,64 + 1,6 × 0,79 11,504 65,37

Всего: 17,6 100

_п.ф.ч.

V_пг = 17,6 м³ /с

Состав и количество продуктов горения за шамотной частью, т. е. на вы­ходе из насадки:

м³ /с %