Проведение пусконаладочных работ нагревательной печи стана "300" - Курсовая работа

При достижении температуры в печи 850 °С (выше температуры воспламенения природного газа) горелки автоматически или в ручном режиме переходит на второй режим «FLOX» - беспламенного горения. В этом режиме воздух на горение подается через регенеративные патроны и нагревается до высокой температуры порядка 1000 °С. Регенеративные патроны (комплект из 6 штук на горелку) расположены коронообразно вокруг центрального сопла и пропускают через себя попеременно с частотой в 10 секунд, то воздух для поддержания горения (в печь), то отходящие дымовые газы (в сборный коллектор). Этот режим горения является для горелки основным и самым экономичным, так как происходит подогрев воздуха на горение до температуры 1000 °С при температуре в печи 1200 °С. С включением третьего режима тепловая мощность горелки удваивается, до 400 КВТ, но горелка при этом работает менее экономично, так как подогревается только половина воздуха поступающего на горение.

Частые остановки, не ритмичная работа стана «300», влияют на работу нагревательной печи, окисление (угар) металла, величину обезуглероженного слоя и т.д. Установка руководителей завода и цеха на проведение пусконаладочных работ в условиях максимальной производительности печи соответствовала наибольшей мощности горелок, но не соответствовала наиболее экономичной работе печи по удельному расходу топлива. В результате печь работала в течение нескольких часов с производительностью 6 т/ч, кратковременно ~ 7 т/ч. В одну из смен было прокатано 35 тонн сотового проката, что совпало с нормой для стана до реконструкции печи.

Всего было проконтролировано два режима работы печи: - 08.05.2009 года при нагреве заготовок из стали 16ГС размерами 55 мм, длиной 2000 мм, массой 46 кг;

- 11.05.2009 года при нагреве заготовок из стали 20 размерами 52 мм, длиной 2100 мм, массой 44 кг.

Значение параметров данных режимов приведены в журнале наблюдений (см. таблицу 5.1).

В режиме нагрева заготовок стали 20 (11.05.2009 года) был проведена проверка на технологическую точность нагрева металла (нагрев заготовки в технологическом режиме с зачеканенными термопарами). Схема установки термопар и график нагрева экспериментальной заготовки показаны на рис. 4.1 и 5.1.

Из графика следует, что заготовка в печи нагрелась за 1 час. За 8 минут до выдачи перепад температур по термопарам не превышал 30 °С, а перед выдачей составил 6 °С. Заготовка нагрелась до температуры 1183?1189 °С. На последнем участке нагрева изза пониженной температуры вблизи водоохлаждаемого желоба температура заготовки снизилась с 1208 °С до 1183 °С.

Основные показатели экспериментального режима: КПД (брутто) - 46,6%; удельный расход условного топлива - 57,2 кг у.т./т.

Экспериментальный режим (режим проверки на технологическую точность) был проведен при нагреве заготовки длиной 2,1 м (заготовок длиной 3,0 м не было), в то время как печь была рассчитана на длину заготовок 3,0 м. В результате печь была загружена только на 2/3 площади пода.

В варианте ритмичной работы с производительностью ~ 4 т/ч, технико-экономические показатели ожидаются: КПД (брутто) - 53,0%; удельный расход условного топлива - 51,0 кг у.т./т. Но в данном режиме темп выдачи заготовок замедляется с 26 до 40 секунд. Время пребывания заготовок в печи увеличится в 1,5 раза, изза чего возрастет угар металла.

В варианте загрузки печи заготовками длиной 3,0 м производительность печи (максимальная) возрастет, можно только предположить что до ~ 15%. Несколько снизится удельный расход топлива за счет уменьшения потерь с уходящими газами.

Необходимо отметить высокую равномерность нагрева заготовок, обусловленную равномерностью температур в рабочем пространстве печи, что подтверждается замерами пирометром температуры переднего и заднего конца заготовки, а также замером температуры по длине раската. В связи с равномерным нагревом повысилась точность размеров прокатываемых профилей.

Таблица 5.1. Журнал наблюдений №1 от 8,11 мая 2009 года

Объект наблюдений Температура в зоне 1 Температура в зоне 2 Температура в зоне 3 Температура в зоне 4 Расход газа Давление газа Давление воздуха Давление в печи Тмк после печи (пирометр)

Единица измерения °С °С °С °С м3/ч КПА КПА Па °С

Условия испытаний, время 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Металлы 2-ой группы С 1125 до 1400 1014?1050 1134?1168 1230?1209 1206?1220 280 6,0 10,0 15 1150

Металлы 2-ой группы С 1125 до 1400 1014?1060 1150?1170 1210?1220 1180?1190 301 6,0 10,0 15 1130?1160

Так при прокате полосы 80?6 мм при допусках по ширине мм фактический разброс размеров по образцам из 11 пачек заготовок был: передний конец - 79,6?80,2 мм, задний конец - 79,4?80,0. По толщине у такого же количества образцов размер был в пределах 6,1?5,9 мм при допусках мм. Угар металла при нагреве в печи по результатам контрольного взвешивания 3-х пачек составил 2,5%. Такое определение угара при нагреве в печи стана «300» проводилось первый раз, поэтому сравнить с тем, что было невозможно.

Установленные горелочные устройства обеспечивают полное сжигание природного газа в пределах рабочего пространства печи. Максимальное содержание оксида углерода в продуктах сгорания, равное 0,0107% (134 мг/м3), наблюдалось при коэффициенте расхода воздуха a = 1,08. Максимальное содержание NOX в продуктах сгорания не превышало 74 ррм или 152 мг/м3 при допустимой норме 260 мг/м3 (ГОСТ Р50591-93). Содержание СО почти в 5 раз ниже допустимой нормы, а NOX почти в 1,7 раза ниже допустимой нормы.

Средняя температура поверхности металлической обшивки печи, замеренная в 18-ти точках, оказалась равной 120 °С, что больше расчетного значения - 80 °С, для футеровки, выполненной по проекту. Вблизи технологических окон на боковых стенах печи, в отдельных местах, температура была в пределах ~ 150 °С. Это объясняется тем, что струи горелок противоположной стороны создают избыточное давление у стенки и, при наличие неплотностей в кладке, происходит фильтрация горячих дымовых газов к обшивке печи. Наличие неплотностей кладки стало возможным изза нарушений технологии футеровочных работ (рубка кирпича и т.д.). Замеры наружной поверхности свода показали в среднем 103 °С.

Высокие температуры на поверхности ограждений печи (стены, свод, под), большая площадь окна загрузки и наличие водоохлаждаемых элементов в конструкции печи являются основными причинами больших потерь тепла в окружающую среду (до 15,5%).

Расчеты технико-экономических показателей работы печи после завершения 2-го этапа строительства (реконструкции) при максимальной тепловой мощности дают следующие результаты: - максимальная производительность ~ 7,5 т/ч;

- термический КПД печи ~ 73,0%;

- удельный расход условного топлива ~ 36 кг у.т.

Кроме того, появится возможность, при необходимости, греть металл до 1270 °С и работать в томильной зоне с коэффициентом расхода воздуха меньше 1,0, что позволит значительно уменьшить угар металла.

При нагреве заготовок легированных марок стали, с меньшей производительностью, появится возможность замедленно греть металл в интервале температур 100?600 °С и интенсивно догревать его до температуры прокатки в высокотемпературных зонах.

Сравнение расчетных показателей режима максимальной производительности печи, выполненных по расчетной программе ОАО «ВНИИМТ» для методической печи с торцевым обогревом и с полученными экспериментальными данными режима нагрева металла боковыми скоростными горелками типа Regemat M350 фирмы WS, показывает: - производительность печи при равных расходах и равных геометрических размерах печи возрастает с ~ 6,5 т/ч до ~ 7,5 т/ч, т.е. на 15%;

- существенно возрастает термический КПД печи, снижается удельный расход условного топлива.

Полученный эффект объясняется тем, что боковые скоростные горелки организуют струйное обтекание металла продуктами сгорания природного газа, что увеличивает средний интегральный коэффициент теплопередачи по длине печи. Наибольший коэффициент теплопередачи имеет место в зоне загрузки печи при сравнительно низкой температуре металла.

Данный вывод подтверждается эксплуатацией большого количества нагревательных печей, переведенных на боковое отопление скоростными горелками, зарубежом.

Заключение

Пусковые и режимно-наладочные работы на нагревательной печи стана «300» после первого этапа ее реконструкции и перевода отопления с мазута на природный газ выполнены в соответствии с хозяйственным договором №567 от 09.04.2009 года по согласованной программе в оговоренный срок.

Достижение максимальной производительности печи более 6 т/ч возможно при нагреве заготовки 60 мм и длиной 3000 мм до температуры 1190?1200 °С. При этом удельный расход условного топлива будет около 57 кг у.т./т. При фактическом среднегодовом удельном расходе условного топлива по нагревательной печи стана «300» за 2008 год - 110 кг у.т./т, видно что в дальнейшем будет получена значительная экономия топлива (природного газа).

Температура нагрева металла перед прокаткой снизилась на 40?50°С по сравнению с нагревом металла до реконструкции, но осталось достаточной, чтобы не перегружались электродвигатели приводов клетей стана.

Значительное улучшение равномерности нагрева заготовок в печи положительно отразилось на повышение точности размеров прокатываемых профилей.

Установленные на печи газогорелочные устройства типа Regemat M350 фирмы WS обеспечивают полное сжигание природного газа в рабочем пространстве, при их настройке с коэффициентом расхода воздуха a = 1,05?1,10. Значительно снижаются выбросы вредных веществ в атмосферу за счет замены вида топлива и повышения температуры факела, за счет конструкции горелок, создающих беспламенное горение. Уменьшение удельного расхода топлива. нагрев заготовка печь стан

Размещено на .ru