Попарно-параллельный режим работы воздухонагревателей

Стремление повысить температуру дутья привело к увеличению поверхности нагрева воздухонагревателей и увеличению числа воздухонагревателей до 4-х. Это позволило создать попарно-параллельный режим работы воздухонагревателей.

Для реализации такого режима работы последовательно с клапанами холодного дутья, на патрубках, соединяющих воздухонагреватели с воздухопроводами холодного дутья, устанавливаются дросселя (13, рис. 4.14).

При попарно-параллельной работе два воздухонагревателя работают в режиме «на дутье», а два − в режиме нагрева насадки. Постоянство температуры дутья обеспечивается смешиванием дутья, выходящего из более нагретого дутья с дутьем, выходящим из более остывшего (поставленного на дутье раньше). Допустим, что на дутье стоит воздухонагреватель № 4. Его смесительный клапан полностью открыт. Смесительный клапан воздухонагревателя № 3, стоящего на дутье параллельно с воздухонагревателем № 4 полностью закрылся и этот воздухонагреватель нужно переводить с дутья на газ. В тоже время нагретый воздухонагреватель № 1 переводится с газа на дутье. Как только перевод его на дутье закончится, начинает открываться его смесительный клапан и более горячее дутье из этого воздухонагревателя подмешивается к более холодному из воздухонагревателя № 4. Когда дроссель воздухонагревателя № 1 полностью откроется, начинает закрываться смесительный дроссель воздухонагревателя № 4. Полное его закрытие дает импульс на замену воздухонагревателя № 4 воздухонагревателем № 2. Степенью открытия и закрытия смесительных дросселей управляет автоматическая система регулирования температуры дутья.

Попарно-параллельный режим работы воздухонагревателей позволяет получать дутье с более высокой температурой, чем при обычном режиме (рис. 4.13).

При попарно-параллельном режиме работы воздухонагревателей необходимость в смесительном воздухопроводе и установленном на нем смесительном клапане не отпадает. Он необходим на случай значительного снижения температуры дутья, необходимость в котором может возникнуть в процессе управления доменной печи.

4.5. Расчет некоторых технологических параметров
воздухонагревателя

Определение размеров воздухонагревателя и прежде всего его главного параметра − поверхности нагрева насадки требует выполнения довольно сложного теплотехнического и гидравлического расчетов.

Для предварительных, ориентировочных расчетов можно использовать следующие практические рекомендации.

Удельная поверхность нагрева воздухонагревателей колеблется в пре-делах 65-100 м насадки на 1 м полезного объема доменной печи.

Рис. 4.14. Подключение доменной печи к блоку воздухонагревателей при последовательной (а) и попарно-параллельной (б) работе воздухонагревателей:

1 − воздухопровод холодного дутья; 2 − воздушно-разгрузочный клапан; 3 − клапан холодного дутья; 4 − дымовая труба; 5 − воздухонагреватели; 6 − клапан горячего дутья; 7 − воздухопровод горячего дутья; 8 − кольцевой воздухопровод; 9 − доменная печь; 10 − смесительный клапан; 11 − предохранительный клапан; 12 − смесительный воздухопровод; 13 − смесительный дроссель холодного дутья

Определим ориентировочно параметры воздухонагревателя для нагрева дутья для печи № 2 ОАО «Чусовской металлургический завод».

Примем удельную поверхность нагрева воздухонагревателей для этой печи (объем печи 1033 м³), равной 90 м/м³ объема печи. Тогда суммарная поверхность нагрева блока воздухонагревателей из 3-х аппаратов будет равна:

F _общ = 1033∙90 = 93000 м²

Если в качестве насадочного огнеупора использовать описанные ранее шестигранные блоки (рис. 4.2), имеющие удельную поверхность насадки
32,7 м²/м³, то объем насадки составит:

Камера горения воздухонагревателя занимает 23-28 % объема воздухонагревателя. Если принять эту величину равной 25 %, то объем воздухонагревателя будет равен:

Если принять отношение высоты воздухонагревателя к его внутреннему диаметру равным H / D = 4,5, то размеры воздухонагревателя определятся решением системы уравнений:

Решение этой системы уравнений дает: Н = 31,9 м, D =7,1 м.

При толщине огнеупорной кладки стен воздухонагревателя 690 мм, толщине теплоизоляционного слоя 120 мм, компенсационном зазоре 100 мм и толщине кожуха 200 мм наружный диаметр воздухонагревателя будет равен:

D_H =7100 + 2 (690 +120 + 100 + 20) = 8960 мм

Другой важной технологической характеристикой блока воздухонагревателей является расход газа на нагрев насадки. Отопление воздухонагревателей производится сжиганием чистого доменного газа. Для повышения калорийности этого газа и возможности нагрева дутья до температур выше 1000 °С к нему подмешивают либо 9-11 % природного, либо около 20 % коксового газа.

Расход газа на отопление воздухонагревателей (в % от расхода дутья) определяется по уравнению:

(4.1)

где с _г, с _х −соответственно теплоемкость горячего и холодного дутья, кДж/(м³∙°С)

t _г, t _x− соответственно температура горячего и холодного дутья, °С;

q _г – тепловодная способность газа, кДж/м³;

h − тепловой к.п.д. воздухонагревателя (равен 0,7-0,8);

Теплосодержание горячего (с _г ∙t _г ) и холодного (с _х ∙t _x) дутья находится по таблице 4.1.

Таблица 4.1

Теплосодержание дутья при различных температурах

Температура дутья, С
Теплосодержание, кДж/м^3	194,4	1410,8	1565,0	1720,4

Теплотворная способность газа находится по уравнению:

q _г=0,01 (12660 СО+ 10810 Н₂+ 35959 СH₄ +63810 С₂H₆), (4.2)

где СО, Н₂, СН₄, С₂Н₆− содержание соответствующих газов, % (объемн.).

С подмешиванием 11 % природного газа к очищенному доменному газу состав газовой смеси в условиях доменного цеха Чусовского металлургического завода будет следующий: СО = 20,3 %, Н₂ = 4,6 %, СН₄ = 10,4 %. Теплотворная способность этой смеси составляет 6824 кДж/м³. В этом случае расход газовой смеси равен:

При расходе дутья, равном 1567 м³/мин (по отчетным данным работы пе­чи), расход смеси доменного и природного газа составит:

1567∙0,2377 @ 372 м³/мин,

в том числе: природного газа: 372∙0,11 = 40 м /мин;

доменного газа: 372 − 40 = 332 м³/мин.

В таблице 4.2 приведены основные характеристики воздухонагревателей доменной печи № 2 Чусовского металлургического завода.

Таблица 4.2

Характеристика воздухонагревателей доменной печи № 2
ОАО «Чусовской металлургический завод»

Параметр	Значение
Число воздухонагревателей, шт
Поверхность нагрева: одного аппарата, м^2удельная, м^2/м^3 объема печи
Высота воздухонагревателя, м
Наружный диаметр, м
Высота насадки, м
Сечение насадки, м^2
Размеры каналов, мм
Производительность горелки, тыс. м^3/ч
Максимальная температуpa купола, °С
Температура дымовых газов, ^°С
Максимальная температура дутья, °С
Газовая горелка: диаметр газопровода, мм диаметр воздушного сопла, мм
Число дымовых клапанов, шт
Высота дымовой трубы, м

Дата добавления: 2015-07-18