43087

Ванная печь непрерывного действия

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Назначение печи. Тип печирегенеративная проточная с подковообразным направлением пламени. Варочный бассейн печи отапливается природным газом. Для отопления варочного бассейна печь оборудована шестью горелками расположенными с торцевой стены ванной печи противоположной ее выработочной части.

Русский

2013-11-04

85.5 KB

11 чел.

1.Назначение печи.

В данном курсовом проекте будет рассмотрена ванная печь непрерывного действия. Тип печи-регенеративная ,проточная с подковообразным  направлением пламени. Конструктивно печь имеет варочный и выработочный бассейн, соединенные между собой по стекломассе протоком.

Для загрузки шихты и стеклобоя печь оборудована двумя герметизированными загрузочными карманами ,расположенными по ее боковым сторонам.

Варочный бассейн печи отапливается природным газом. Для отопления варочного бассейна, печь оборудована шестью горелками, расположенными с торцевой стены ванной печи, противоположной ее выработочной части.

Удаление дымовых газов из варочного бассейна стекловаренной печи осуществляется через систему дымовых каналов, оснащенных дымовоздушными клапанами, отсечным, поворотным шиберами и металлической дымовой трубой при помощи основного и резервного дымососов ДН-9У.

Для использования тепла отходящих дымовых газов, печь оборудована регенераторами с насадкой типа «Лихте» с ячейками 170х170.

Тепло отходящих газов используется также в котле-утилизаторе.

Производительность печи-70 тонн в сутки.Вырабатываемый ассортимент-бутылка из темнозеленого стекла.

 

2.Обоснование производительности.

Тип печи-регенеративная, проточная с подковообразным направлением пламени. Производительность печи-70 тонн в сутки. Форма и размеры выработочного бассейна приняты конструктивно из условия размещения одной машинолинии АЛ-118-2 (восьми секционная, двух-капельная). Автомат обслуживается одной бригадой из трех человек в смену(два машиниста и один наладчик стеклоформующей машины). Всего смены три. Вырабатываемый ассортимент- бутылка из темнозеленого стекла. Масса бутылки- 340 грамм. Количество резов составляет-80(в минуту). Коэффициент использования стекломассы (КИС)-0,95.

Данная стекловаренная печь предусматривает эффективную тепловую изоляцию стен и дна бассейна, стен пламенного пространства, горелок, сводов варочного, выработочного бассейнов, горелок и регенераторов, что заметно увеличит производительность стеклотары на данном участке производства.

3.Выбор удельного съема и расчет основных геометрических размеров печи.

Химический состав стекла:

SiO2-72 %

Fe2O3+AL2O3-2,3 %

Na2O2О-14%

CaO+MgO-11,5%

SO3-0,2%

Максимальная температура варки-1500˚C

В температурном интервале от 23 до 1500˚С вязкость стекол изменяется на 18 порядков. В твердом состоянии вязкость составляет примерно 1019 Па с, в расплавленном состоянии-10 Па с. Температурный ход вязкости показан на рисунке. При низких температурах вязкость меняется незначительно. Наиболее резкое снижение вязкости происходит в интервале 1015-107 Пас.

Кривая температурного хода вязкости.

Определяем основные размеры рабочей камеры.

Площадь варочной части печи, м2:

F=G* 103/g;

Где G-производительность печи, кг/сутки;

      g-удельный съем стекломассы с зеркала варочной                

         части, кг/(м2*сут).

Принимаем g=1381 кг/(м2*сут.).

Тогда F=70000/1381=50,68 м2.

Длина варочной части для печи с подковообразным направлением пламени рассчитывается из соотношения

L:B=1,2:1

L:B=1,2

L*B=50,68

1,2*х*х=50,68

х2=50,68:1,2

х=6,5м (ширина B)

6,5*1,2=7,8 м (длинаL)

Соотношение длины и ширины L/B=7,8/6,5=1,2

Ширина пламенного пространства на 120 мм больше ширины бассейна, т.е. 6,5+0,12=6,62 м

Высота подъема свода f=6,62/8=0,83 м.

Длина пламенного пространства 7,8+0,2=8 м.

Глубина бассейна: студочного    мм , варочного     мм.

Площадь студочной части при температуре варки 1500С принята равной площади варочной части:Fст= 50,68м2.

Ширина студочной части составляет 80% ширины варочной части: 6,5*0,8=5,2 м. Принимаем ширину загрузочных карманов (6,5-0,9)/2=2,8 м, где 0,9 м – ширина разделительной стенки. Длина загрузочного кармана 1 м.

   

4.Обоснование распределения температур в печи.

Термический процесс, в результате которого смесь разнородных компонентов образует однородный расплав, называется стекловарением.

Сыпучую или гранулированную шихту нагревают в ванной печи, в результате чего она превращается в жидкую стекломассу, претерпевая сложные физико-химические взаимодействия компонентов, происходящие на протяжении значительного температурного интервала.

Различают пять этапов стекловарения: силикатообразование, стеклообразование, осветление (дегазация), гомогенизация (усреднение), студка (охлаждение).

Отдельные стадии процесса стекловарения следуют в определенной последовательности по длине печи и требуют создания необходимого температурного режима газовой среды, который должен быть строго неизменным во времени. Распределение температур по длине и ширине ванной печи зависит от свойств стекла и условий варки. При варке темнозеленого стекла  температура в начале зоны варки (у загрузочного кармана) 1400-1420˚С, так как в этой части бассейна печи происходят нагрев, расплавление и провар шихты, т. е. завершение стадий силикатообразования, стеклообразования и частичное осветление стекломассы. Температура стекломассы у загрузочного кармана 1200-1250˚С. В зоне осветления температура газовой среды поддерживается максимальной-1500˚С, так как при такой температуре вязкость стекломассы снижается, происходит интенсивное осветление и завершается гомогенизация. В зоне студки температура газовой среды плавно понижается до 1240˚С, что приводит к увеличению вязкости стекломассы. В зоне выработки температурный режим устанавливается в зависимости от требований, необходимых для нормальной выработки стекломассы и формования из нее стеклоизделий.

Для установления стационарного температурного режима газовой среды в печи необходимо регулировать количество и соотношение топлива и воздуха, подаваемого в печь, тщательно их смешивать и своевременно отводить отходящие дымовые газы.

Возможность установления определенного температурного режима предусматривается конструкцией ванной печи.

На изменение температурного режима оказывает влияние давление газов в рабочей камере печи. Повышение давления до определенных пределов способствует более равномерному прогреву отдельных частей печи, так как объем рабочей камеры максимально заполняется пламенем. Создание разряжения в печи приводит к уменьшению распространения пламени и присосу холодного воздуха через отверстия. Это ухудшает равномерность распределения температур и вызывает понижение температур в тех участках печи, куда проникает холодный воздух.

Температурный режим печи зависит также и от температуры факела пламени и ее распределения по длине факела. Температура факела регулируется подачей воздуха.    

5.Расчет горения топлива, действительной температуры факела и минимальной температуры подогрева воздуха.

Теплоту сгорания топлива определяют по его составу:

Qн=358CH4+637C2H6+912C3H8+1186C4H10;

Qн=358*93,2+637*0,7+912*0,6+1186*0,6=35200 кДж/м3

Уравнения реакций горения составных частей топлива:

CH4+2O2=CO2+2H2O+Q;

C2H6+3,5О2=2СО2+3Н2О+Q;

C3H8+5O2=3CO2+4H2O+Q;

C4H10+6,5O2=4CO2+5H2O+Q.

Коэффициент избытка воздуха L=1,1.

Расчет горения сводим в таблицу:

Состав топлива, %

Содержание газа, м33

Расход воздуха на 1м3 топлива, м3

Выход продуктов горения на 1 м3 топлива,м3

О

О

N2Д

VL

CO2

H2O

N2

O2

VД

CH4-93,2

0,932

1,864

1,96х1,1

2,16х

х3,76

2,16+

+8,10

0,932

1,864

-

-

2,796

С2Р6-0,7

0,007

0,025

0,014

0,021

Из воздуха

Из воздуха

0,035

С3H8-0,6

0,006

0,030

0,018

0,024

8,1

0,2

8,142

C4H10-0,6

0,006

0,039

0,024

0,030

-

-

0,054

N2-4,4

0,044

-

-

-

-

-

-

0,044

-

0,044

СО2-0,5

0,005

-

-

-

-

0,005

-

-

-

0,205

Сумма-100

1

1,96

2,16

8,1

10,26

0,993

1,939

8,144

0,2

11,276

ОиО-расход кислорода соответственно теоретический и действительный, при L=1,1; N- действительный объем азота из воздуха; VL-действительный расход воздуха для горения 1 м3 газа; VД-объем продуктов горения на 1 м3 газа.

Объемный состав продуктов горения, %:

CO2=0,993*100/11,28=8,80

H2O=1,939*100/11,28=17,20

N2=8,144*100/11,28=72,23

O2=0,2*100/11,28=1,77

_________________________

Сумма-100

Определим расход топлива:

Составим тепловой баланс варочной части печи.

Приходная часть

1.Тепловой поток ,поступающий при сгорании топлива, кВт:

Ф1=QнХ,

где Qн-теплота сгорания топлива,кДж/м3;

     Х- секундный расход топлива, м3/с.

Ф1=35200Х кВт.

2. Поток физической теплоты, поступающий с воздухом, кВт:

Ф2=VLcвtвХ,

где VL-расход воздуха для горения 1 м2 топлива,м3;

tв- температура нагрева воздуха в регенераторе-горелке˚,С;

св-удельная теплоемкость воздуха при температуре нагрева(данные взяты из приложения), кДж/(м3˚С).

Принимаем температуру подогрева воздуха в регенераторе1100˚С и повышение температуры в горелкена 50˚С. Тогда Ф2=10,26*1150*1,455=17150Х кВт.

Потоками физической теплоты топлива, шихты и боя пренебрегаем ввиду их незначительности.

Общий тепловой поток будет равен:

Фприх.=35200Х+17150Х=52350Х кВт.

Расходная часть

1.На процессы стеклообразования, кВт:

Ф1=ng,

где п- теоретический расход теплоты на варку 1 кг стекломассы, кДж/кг;

g- съем стекломассы, кг/с.

Так как состав стекла и шихты в расчете не учитываются, то по данным Крегера, можно принять расход теплоты на получение 1 кг стекломассы и продуктов дегазации равным 2930 кДж/кг:

g=70*1000/24*3600=0,81 кг/с;

Ф1=2930*0,81=2373 кВт ,

2.Тепловой поток, теряемый с отходящими из печи дымовыми газами, кВт:  

Ф2=VДtДCДX,

Где VД -объем дымовых газов на 1м3 топлива, м3;

TД-температура уходящих из рабочей камеры дымовых газов, ˚С; принимается равной температуре варки    

1500˚ С;

CД –удельная  теплоемкость дымовых газов при их температуре, кДж/(м3*˚С).

  Удельную теплоемкость продуктов горения подсчитывают как теплоемкость смеси газов:

сД=cСО2 rCO2+cH2O rH2O+cN2 rN2+cO2rO2,

где r-объемная доля компонентов газовой смеси;

    с-теплоемкость газов, кДж/(м3*˚С);

СД1500=2,335*0,0880+1,853*0,172+1,444*0,722+ +1,529*0,0177=1,6 кДж/(м3*˚С).

Определяем тепловой поток:

Ф2=11,28*1500*1,6Х=27072Х кВт.

 

3. Тепловой поток, теряемый излучением, кВт:    

 Ф3= ( СоφF(Т1/100)4-(Т2/100)4)/1000.

Где Со- коэффициент излучения, равный 5,7 Вт/(м24);

    φ- коэффициент диафрагмирования;

     F- площадь поверхности излучения, м2;

    Т1иТ2- абсолютная температура соответственно                                                           излучающей среды и среды, воспринимающей излучение, К

а ) Излучение через загрузочный карман. Для расчета коэффициента диафрагмирования φ принимаем отверстие за прямоугольную щель высотой Н=0,2м, шириной равной ширине загрузочного кармана –1,7 м, толщиной арки δ=0,5 м.

Тогда

Н/δ=0,2/0,5;  φ=0,4.

Рассчитаем площадь излучения:

F=1,7*0,2*2=0,68 м2 (так как загрузочных карманов два).

Принимаем температуру в зоне засыпки шихты t1=1400˚C,а температуру окружающего воздуха t2=20˚С.

Тогда

                    (Т1/100)4=78340        (Т2/100)4=73,7

Находим тепловой поток

Фа=(5,7*0,4*0,68(78340-73,7))/1000=121кВт.

б) Излучение во влеты горелок. Принимаем суммарную площадь влетов равной 3% площади варочной части:

F=50,68*0,03=1,5 м2.

Высоту влетов предварительно принимаем равной 0,4м; форма отверстия – вытянутый прямоугольник, размеры которого Н=0,4; δ=0,5:

Н/δ=0,8(φ).

Принимаем среднюю температуру в пламенном пространстве варочной части t1=1450˚С, а температуру внутренних стенок горелок t2=1350˚С. Тогда(Т1/100)4=44205 и (Т2/100)4=33215.

Определяем тепловой поток:

Фб=5,7*0,8*1,5(44205-33215)/1000=75,2кВт.

Общий тепловой поток излучением

Ф3аб=121+75,2=196,2кВт.

4. Тепловой поток, теряемый на нагрев обратных потоков стекломассы, кВт:

Ф4=(п-1)gcст(t1-t2),

где      п- коэффициент потока, представляющий собой отношение количества стекломассы, поступающей в выработочную часть, к вырабатываемой; п= 3,5;

сст-удельная теплоемкость стекломассы, кДж/(кг*˚С);

t1 и t2 –температура соответственно прямого и обратного потоков стекломассы 1350 и 1250˚ С;

сст=0,1605+0,00011tст=0,3ккал/(кг*град)*4,19=1,26кДж/ /(кг*˚С);

Ф4=(3,5-1)0,81*1,26*100=255,15 кВт.

 

5.Тепловой поток, теряемый в окружающую среду через огнеупорную кладку, кВт:

Ф5=(tвн - tв/∑ δ/λ+1/α2)*F,

где   tвн- температура внутренней поверхности кладки, ˚С

       tв- температура окружающего воздуха,˚ С;

      δ-толщина кладки, м;

      λ-теплопроводность огнеупора данного участка,    Вт/(м*˚С);     

α2-коэффициент теплоотдачи от наружной стенки окружающему воздуху, Вт/(м2*˚С).

Если принять

                        (tвн - tв/∑ δ/λ+1/α2=q,

то формула теплопередачи примет вид, кВт:

                                Ф5=qF.

Плотность теплового потока выбираем по таблице, в зависимости от температуры внутренней поверхности кладки и термического сопротивления ее    r=Σδ/λ;        при двуххслойной стенке

                      r1/λ1+δ2/λ2 ,

  Рассчитываем площади поверхностей, ограждающих печь. Принимаем средние размеры варочной части:

по длине бассейна

7,8+0,12=7,92м;

по ширине бассейна

6,5+0,4=6,9м,

по длине пламенного пространства

8+0,4/2=8,2м;

по ширине пламенного пространства

6,62+0,4=7,02м,

где 0,4м – торцовой и боковых стен пламенного пространства.

  1.  Площадь дна

                                   Fдна=Fв.ч.+ Fз.к. ,

К площади варочной части добавляют площадь дна загрузочного кармана, т.е.

                                   Fв.ч.=7,92*6,9=54,6м2 ;

                                   Fз.к.=6,9*1,6=11,04м2;

                                  Fдна=54,6+11,04=65,64м2.

  1.  Площадь стен бассейна. Верхний F1 и средний F2 ряды имеют одну и ту же площадь:

F1, F2 =(7,92+1,6)*0,6*2+6,9*0,6=11,42+4,14=15,56 м2.

Складываем площади двух продольных и поперечной стены с учетом площади продольных стен загрузочного кармана.

Нижний ряд F3

                     F3=(7,92+1)*0,4*2+6,9*0,4=9,89 м2.

  1.  Площадь стен пламенного пространства

                Fп.п.=2Fпрод.+Fторц.-Fвл.

Принимаем предварительно высоту стены пламенного пространства равной 1 м.

                   Fпрод.=8,2*1=8,2 м2.

Площадь Fторц. Определяют по эскизу.

Определяем площади F1,F2,Fк: при этом  Fторц.=F1+F2-2Fк.

Где F1,F2 и Fк – площадь сегмента, прямоугольника и под арками загрузочных карманов.

Для определения площади сегмента применяем упрощенную формулу:

Fсегм. =2/3bf,

где b-длина хорды;

     f-стрела подъема свода, равная 1,02м.

Тогда

              Fсегм.=   F1=2/3*7,02*1,2 =5,76м2;

                                                                    

6.Обоснование выбора печестроительных материалов.

Выбор огнеупоров для кладки стекловаренных печей определяется их химическим составом и свойствами, а также химическим составом стекломассы и зависит от конструкции и режима эксплуатации печей.

Для кладки основных элементов стекловаренной печи использованы следующие огнеупорные материалы:

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

31124. Система классификаций и кодирования информации. Проектирование фактографических и документальных БД 105.84 KB
  Система кодирования совокупность знаков и правил их использования для представления информации. Системы кодирования могут носить локальный характер в рамках одного предприятии и глобальный для всей страны. Существуют следующие системы кодирования: Порядковая объекты кодируются числами натурального ряда и используются для кодирования небольших и устойчивых номенклатур объектов; Серийная является развитием порядковой системы кодирования и предусматривает выделение серии номеров для кодирования каждого класса объектов.
31125. Автоматизированное проектирование ИС 114.56 KB
  CSE технологии совокупность методов анализа проектирования разработки и сопровождения информационной системы. Основная цель CSE технологии состоит в том чтобы отделить процесс проектирования информационной системы от ее кодирования и последующих этапов разработки а так же максимально автоматизировать процесс разработки и функционирования системы. Которые поддерживают одну или несколько методологий анализа и проектирования ИС. Графический редактор диаграмм предназначен для отображения в заданных нотациях всех диаграмм...
31126. Типовое проектирование ИС 248.38 KB
  Рисунок 1 Классификация методов типового проектирования ИС. Элементный метод типового проектирования. В качестве типового элемента системы используется ТПР по задаче или по отдельному виду обеспечения информационному техническому. Достоинства метода: Применение модульного подхода к проектированию и документированию ИС Недостаток метода: Большие затраты времени на сопряжение разнородных элементов вследствие информационной программной и технической несовместимости ТПР Плохая адаптивность элементов к особенностям объекта применения ИС...
31127. Организация процесса конструирования 54.29 KB
  Технология конструирования программного обеспечения ТКПО система инженерных принципов для создания экономичного ПО которое надежно и эффективно работает в реальных компьютерах. Стратегии: Однократный проход или водопадная стратегия это линейная последовательность этапов конструирования с определением всех требований вначале процесса. Быстрая разработка достигается за счет использования компонентноориентированного конструирования.
31128. Процесс руководства проектом и планирование проектных задач 17.3 KB
  Анализ риска. Исследование области неопределенности анализ ее влияние на проект. Первыми выполняемыми задачами являются системный анализ и анализ требований. Системный анализ проводится с целью: 1 выяснения потребностей заказчика; 2 оценки выполнимости системы; 3 выполнения экономического и технического анализа; 4 распределения функций по элементам компьютерной системы аппаратуре программам людям базам данных и т.
31129. Модели качества процесса конструирования. Архитектура программных систем 41.02 KB
  Архитектура программной системы ПС это набор внутренних структур ПС которые видны с различных точек зрения и состоят из компонентов их связей и возможных взаимодействий между компонентами а также доступных извне свойств этих компонентов. Вид с точки зрения прецедентов Use cse view охватывает прецеденты которые описывают поведение системы наблюдаемое конечными пользователями аналитиками и тестировщиками. Вид с точки зрения проектирования Design view охватывает классы интерфейсы и кооперации формирующие словарь задачи и ее...
31130. Базис языка UML 249.01 KB
  Словарь UML образуют 3 разновидности строительных блоков это предметы отношения и диаграммы. Предметы это абстракции основные элементы в модели отношения связывают предметы а диаграммы группируют коллекции предметов. Структурные предметы это существительные в UML моделях статические части. Предметы поведения Предметы поведения это динамические части глаголы модели поведение объектов во времени.
31131. Унифицированный процесс разработки программных систем 45.19 KB
  Прецеденты должны быть основным артефактом на основании которого устанавливается желаемое поведение системы проверяется и подтверждается правильность выбранной системной архитектуры производится тестирование. Системная архитектура является решающим фактором при разработке концепций конструировании управлении и развитии создаваемой системы. Итеративным называется процесс который предполагает управление потоком исполняемых версий системы. Разработка стабильной базовой архитектуры продукта которая позволяет решать поставленные перед...
31132. Основы объектно-ориентированного представления программных систем 169.01 KB
  Сцепление модулей. Сцепление это мера взаимозависимости модулей по данным внешняя характеристика модуля которую желательно уменьшить. Измеряется сцепление степенью сцепления. Выделяют 6 видов степени сцепления: Сцепление по данным; Сцепление по образцу; Сцепление по управлению; Сцепление по внешним ссылкам; Сцепление по общей области; Сцепление по содержанию.