Лекция №9 Средства механизации работы печей

При обслуживании работы печей наиболее трудоемкими являются подача заготовок в печь, перемещение заготовок по поду печи и выдача нагретых заготовок. Только малые печи могут иметь ручное обслуживание.

Для посадки заготовок в печь применяются загрузочные устройства различной конструкции. Примером служит цепной транспортер. Размеры его и скорость движения согласуются со скоростью перемещения заготовок внутри печи. При ручной подачи заготовки, для избежания удара заготовки о под печи, что приводит к разрушению пода, применяется загрузочный стол.

Перемещение заготовок вдоль пода печи осуществляется механизмами внешними и встроенными в под печи. Толкатель – обеспечивает дискретное перемещение всех заготовок, находящихся в печи.

Шаг подачи равен диаметру или длине заготовки. Кроме толкателя для перемещения заготовок используется наклонный под. В этом случае заготовки перемещаются под действием силы тяжести.

Может быть под с шагающими балками, которые совершают плоско – параллельное движение и за каждый цикл его перемещают все заготовки, находящиеся в печи на определенный шаг.

В печах с кольцевым подом перемещение заготовок в рабочем пространстве производится без их перемещения по поду. Выдача заготовок может производится через окно, расположенное в поду печи на транспортер, расположенный ниже пода, через торцевое окно действием толкателя, через окно в боковой стене печи специальными выталкивателями. Привод указанных механизмов может быть электрическим, пневматическим или гидравлическим.

9.1. Контроль и автоматическое регулирование теплового режима печей

Главным в автоматическом регулировании тепловой работы является поддержание температуры печи в заданных пределах. Кроме того, автоматически регулируется соотношение газ – воздух и давление в рабочем пространстве печи. Измеряется и контролируется температура подогрева воздуха, и топлива, температура дымовых газов перед рекуператором, давление в газопроводе и воздухопроводе.

Приборы контроля температуры.

Термоэлектрический пирометр, действие которого основано на том, что при нагревании спая двух различных металлов (термопары) возникает термо ЭДС. Разность потенциалов на холодных концах термопары пропорциональна температуре нагрева горячего спая.

Наиболее распространены термопары: хромеле – алюмелевые, работающие при температурах до 1100^оС (хромель: 90% Ni, 9.7%Сr, 0.3%Si; алюмель: 94.8%Ni, 2%Al, 2%Mn, 0.2%Fe, 1%Si) и платина – платинородиевые, работающие при температурах до 1500^оС.

Оптический пирометр – основан на сравнении яркости света, излучаемого нагретым предметом с яркостью света нити накаливания электрической лампочки, питаемой от источника постоянного тока через реостат. Рассчитан на измерение температур от 600^оС до 2000^оС. (две шкалы).

Радиационный пирометр – для измерения температур от 900^оС до 1800^оС. Измерение температур в этом пирометре происходит с помощью микротермопары, размещенной в фокусе объектива фокусной трубки прибора. Для измерения температуры зрительная трубка направляется объективом на поверхность тела, температура которого измеряется. Тепловое излучение, сфокусированное на горячем конце микротермопары, разогревает его и термо ЭДС измеряется милливольтметром, подсоединенным к холодным концам микротермопары и градуированным для измерения температуры.

Измерение давления.

Давление у шиберной заслонки, в газопроводах воздухопроводах низкого давления измеряется U образными жидкостными манометрами.

Манометр представляет U образную стеклянную трубку, в которой находится подкрашенная жидкость. Один конец трубки соединен со средой, в которой измеряется давление, другой – с атмосферой. Изменение уровня жидкости в части трубки, соединенной со средой, в которой измеряется давление и части, соединенной с атмосферой, равно изменению давления относительно атмосферы. Давление измеряется в мм водяного столба (1 мм водяного столба равен 10 Н/м²=10 Па). Для измерения давления выше 5.5 кПа применяют манометры мембранного типа.

Лекция №10 Тепловой баланс и характеристики тепловой работы пламенной печи

10.1. Уравнение теплового баланса

Тепловой баланс это уравнение, в левой части которого содержится приход, в правой части – расход тепла печи.

(113)

Таким образом, это уравнение выражает закон сохранения энергии. В уравнении является неизвестным расход топлива. Уравнение составляется на определенный период времени. Обычно на час или на чмену. Далее – на час работы печи. Отдельные составляющие прихода и расхода тепла – его статьи.

Приход тепла:

1. - тепло, получающееся в результате горения топлива,

где - часовой расход топлива, м³/час или кг/час

2. - тепло подогрева топлива до , ^оС

3. - тепло подогрева воздуха до , ^оС

4. ,

где - производительность печи по нагреву металла, кг/час;

- тепло экзотермической реакции окисления металла, Дж/кг;

- весовой угар металла, %.

Расход тепла:

1. - тепло, расходуемое на нагрев металла

2. - тепло, уносимое продуктами горения

- температура уходящих из печи продуктов горения;

3. - тепло, теряемое через кладку печи за счет теплопроводности

- температура внутри рабочего пространства;

Результат измерения давления трансформируется в электрический сигнал, который усиливается в электронном усилителе и подается к исполнительному механизму – приводу вентилятора, приводу шиберной заслонки и т.д. для изменения давления или тяги соответствующего устройства.

Газоанализаторы – предназначены для контроля состава продуктов горения. Работа их состоит в том, что дымовые газы (определенные порции) пропускаются через реактивы, которые поглощают отдельные составные части дымовых газов. По уменьшению объема смеси после прохождения через конкретный поглотитель исследуемой порции судят о содержании в смеси поглощенного компонента ( , , ). Анализ используется для контроля полноты сгорания топлива с целью установления коэффициента расхода воздуха.

Поддержание заданных параметров работы печи (температура, давление) или их изменение по определенному закону является задачей автоматического регулирования тепловой работы печи.

9.2. Автоматическая система регулирования (аср)

Сигнал от датчика (термопары, манометра) поступает в измерительный прибор, затем в регулирующее устройство. В регулирующем устройстве происходит сравнение заданной и фактической величины регулируемого параметра. В нем вырабатывается командный сигнал для исполнительного механизма. Исполнительный механизм приводит в действие регулирующий орган, непосредственно влияющий на регулируемый параметр. Регулирующие органы (дроссели, шиберы, магнитные пускатели) непосредственно влияют на поток вещества (газ, воздух, продукты горения).

Как пример ниже описывается схема автоматической установки регулирования теплового режима газовой рекуперативной нагревательной печи. Печь оборудована горелками низкого давления, в которые подается по газопроводу газ и по воздухопроводу через рекуператор воздух. Подача воздуха и газа регулируется заслонками.

Воспринимающим элементом является термопара эдс, которая поступает в измерительный прибор, смонтированный совместно с регулирующим устройством. В регулирующем устройстве вырабатывается командный сигнал для приводов заслонок газового и воздушного вентилей. На воздухопроводе и газопроводе имеются дроссельная шайба и поплавковый расходомер.

На воздухопроводе имеется термометр, контролирующий температуру воздуха после рекуператора. На газопроводе установлен газовый счетчик и регулятор давления газа. В качестве защитных устройств на газопроводе установлены отсекатели подачи газа при падении давления в газопроводе или воздухопроводе ниже допустимого.

Отсекатель подачи газа при падении давления в газопроводе ниже допустимого устроен и работает следующим образом. В корпус отсекателя вварены патрубки, по которым в корпус втекает и вытекает газ.

Рис. 20.

В верхней части корпуса под крышкой имеется эластичная мембрана, через которую проходит стойка, на верхнюю часть которой опирается рычаг с грузом. На нижнюю часть стойки одним плечом опирается двухплечный рычаг, установленный на оси.

На конце другого плеча имеется зуб защелки, за который заплетается рычажный клапан. При повороте (падении) рычажного клапана он перекрывает патрубок газопровода. При падении давления в газопроводе оно уменьшается и в корпусе отсекателя. При этом эластичная мембрана прогибается и связанная с ней стойка опускается под действием груза на рычаге. Защелка освобождает клапан и он, падая, перекрывает газопровод.

Примерно так же устроен и отсекатель газа при падении давления в воздухопроводе. В верхней части отсекателя под крышкой корпуса, в которой имеется трубка, соединенная с воздухопроводом, расположена эластичная мембрана стойкой связанная с рычагом, который зубом поддерживает другой рычаг, на котором подвешен клапан, перекрывающий выходной патрубок газопровода.

При достаточном давлении воздуха в воздухопроводе под его воздействием мембрана прогнута вниз и пружина, на которую опирается мембрана, сжата. Если давление воздуха уменьшится ниже допустимого, то под действием пружины мембрана прогибается вверх. Связанная с ней стойка поднимается и поворачивается рычаг. При этом второй рычаг, подвешенный на зубе первого, освобождается и падает. Связанный с ним клапан перекрывает газопровод.

- температура окружающей среды;

- коэффициент теплоотдачи продуктов горения к внутренней поверхности кладки;

- толщина слоя кладки;

- коэффициент теплопроводности материала слоя кладки;

- коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности печи в воздух.

4. - тепло, излучаемое в открытые окна,

где - доля времени (часа), когда окно открыто

- площадь открытого окна, м²;

- коэффициент диафрагмирования, равный 0.7-0.9 при толщине стенки 230 мм или 0.5-0.7 при толщине стенки 460 мм.

5. - тепло, аккумулируемое кладкой печи,

где - объем кладки, м³;

- плотность кладки, кг/м³;

- теплоемкость материала кладки, Дж/кг^оС;

- средняя температура кладки, определяемая на основе расчета прочности стен.

6. - химическая и механическая неполность горения топлива.

7. - неучтенные или трудноучитываемые потери тепла.

Тогда уравнение теплового баланса будет