курсач 1. А. С. Бильгенов 2022 г
 Скачать 216.54 Kb.
|
4.ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ПЛАВКИ СТАЛИ В ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХДуговая сталеплавильная печь является агрегатом периодического действия, в котором потребление энергии в процессе работы сильно колеблется. В процессе нагрева и плавления существенно меняются теплофизические характеристики материалов внутри печи, поэтому составление полного энергетического баланса работы агрегата затруднено. В дуговых печах преобразование электрической энергии в тепловую, необходимую для расплавления шихты и проведения физико-химических процессов, осуществляется в основном за счет горения электрических дуг. Объем горящей дуги можно оценить по формуле V =  , где dэ – диаметр электрода, l – длина дуги. В современных печах диаметр электрода составляет 0,5…0,7 м, а длина дуги не превышает 0,2…0,4 м, поэтому электрическую дугу можно считать точечным источником рассеянного теплового излучения. Плотность теплового потока от подобного источника можно рассчитать по формуле Кеплера q =  , где Кэ – коэффициент, учитывающий излучение дуги в различных направлениях с учетом экранирования ее торцом электрода и шихтой; Рд – мощность дуги, кВт; β – угол между направлением луча и нормалью к облучаемой поверхности, град.; х – расстояние от дуги до центра облучаемой площадки, м: Кэ = 1,03…1,41 при dэ / l = 1,65…1,74 и Кэ = 0,69…0,89 при dэ / l = 3,64…3,71. Помимо излучения тепло дуг передается в рабочем пространстве печи конвекцией и теплопроводностью. В современной электропечи для ускорения расплавления вводят дополнительное тепло путем сжигания топлива в специальных горелках в период плавления. Футерованная часть стен и свода, нагретая за счет излучения дуг, торца электрода, горячего металла под дугами, а также в результате конвективного переноса раскаленными газами сама излучает тепло на поверхность расплава и электроды внутри рабочего пространства печи и частично отдает тепло в окружающее печь пространство. Водоохлаждаемые панели и отходящие газы интенсивно выносят тепло из печи. При составлении теплового баланса необходимо исходить из условия, что в процессе работы агрегата количество введенной в агрегат энергии равно количеству энергии, затраченной на проведение технологических операций с учетом тепловых потерь. В процессе плавки происходит нагрев и плавление металла и шлака до заданной температуры (полезно используемое тепло), а также нагрев конструкций печи и окружающего воздуха, нагрев воды в стеновых и сводовых панелях, нагрев воздуха в печи и унос тепла с ним в систему газоочистки; помимо того тепло теряется со шлаком. Тепловой баланс может быть составлен на всю плавку, на определенный период плавки, на тонну стали или на 1 час работы агрегата. Наиболее распространенным является баланс, приводимый на плавку и выражаемый в процентах 4.1 Тепло, вносимое электрической энергией Q1На действующей печи реальный расход электрической энергии фиксируется приборами учета электроэнергии. Важным параметром, характеризующим использование электроэнергии, является коэффициент полезного действия, учитывающий потери энергии при подводе ее к рабочему пространству печи (при проектных расчетах принимается э = 88…91%). При проектировании печи расход электроэнергии на плавку зависит от наличия или отсутствия предварительного подогрева лома, количества газокислородных горелок и времени их работы. В среднем для современной ДСП-1,5 с учетом подогрева лома и установки газокислородных горелок можно принять расход электроэнергии 250…400 кВт·ч/т. Для пересчета кВт·ч в МДж используется переводной коэффициент 3,6 (1 Вт/ч = 3600 Дж/ч). Расчет проведем на 100 кг шихты. Зададимся расходом электрической энергии, равным 250 кВт·ч/т стали, или 25 кВт·ч на 100 кг. Тогда с учетом электрического КПД = 0,9 Q1 =41*3,6*0,9= 132,84 МДж |