Конспект лекций. По дисциплине «Металлургическая теплотехника»

По дисциплине «Металлургическая теплотехника»

Направление: 150400 «Металлургия»

Форма обучения: очная и заочная

Новотроицк, 2014 г.

Куницина Н.Г. Металлургическая теплотехника: Курс лекций (конспект). – Новотроицк: НФ МИСиС, 2014. – 118 с.

В курсе лекций приведены сведения о различных видах топлива, используемого в металлургическом производстве, способах его сжигания в металлургических печах, способах утилизации тепла отходящих газов, а также рассмотрены основные виды металлургических печей, их конструктивные и технологические особенности.

Представленные материалы могут быть интересны студентам всех металлургических специальностей.

Содержание

стр.

Лекция 1. 7

1 Теплотехнические принципы расчетов горелочных устройств

1.1 Принципы сжигания топлива. 7

1.2 Организация процесса сжигания топлива. 7

1.3 Факельное сжигание. 8

1.4 Длина факела. 9

1.4.1 Факторы, влияющие на длину факела. Калибр горелки. Выбор типа горелочного устройства с точки зрения нагрева. 11

Лекции 2-3. 14

1.5 Устройства для сжигания газообразного и жидкого топлива. Классификация сжигающих устройств. Устройства для сжигания топлива: горелки, форсунки 14

1.5.1 Горелки типа " труба в трубе", конструкции ДМетИ, инжекционные и другие. Требования, которые предъявляются к горелкам и форсункам. 14

1.5.2 Новое поколение горелок: регенеративные, рекуперативные и рекуперативно-горелочные блоки. 17

Лекции 4-5…………………………………………………………………......19

2 Огнеупорные и изоляционные материалы печей. 19

2.1 Теплотехника печей металлургического производства. 19

2.2 Классификация огнеупоров и теплоизоляционных материалов. 21

2.2.1 Классификация огнеупорных изделий. 21

2.2.2 Классификация теплоизоляционных материалов. 23

2.3 Теплотехнические характеристики огнеупорных и теплоизоляционных материалов 24

2.3.1 Теплотехнические характеристики огнеупорных материалов. 24

2.3.2 Теплотехнические характеристики теплоизоляционных материалов. 27

2.3.3 Новые материалы, которые используются в металлургических печах 28

2.4 Кладка печи. Конструкции сводов, окон и вспомогательных узлов печи, их назначение. 29

Лекция 6. 38

3 Система испарительного охлаждения печей. 33

3.1 Потери теплоты в системах охлаждения. 33

3.2 Водяное охлаждение. 34

3.3 Испарительное охлаждение. 35

Лекции 7-8……………………………………………………………………..38

4 Основы тепловой работы печей. 38

4.1 Развитие науки о печах: гидравлическая теория В.Е. Грум-Гржимайло, энергетическая теория Н.Н. Доброхотова-И.Д. Семикина. 38

4.2 Теплотехническое содержание понятия " промышленная печь", процессы, происходящие в печах. 41

4.3 Классификация печей: по принципу теплогенерации, по технологическому назначению, по конструктивным отличиям. 41

4.3.1 Классификация печей по принципу теплогенерации. 41

4.3.2 Классификация печей по технологическому назначению и по режиму работы 43

4.4 Понятия о тепловой мощности печи, виды мощностей: холостого хода, усвоенная, рабочая, общая. Связь между тепловыми мощностями, особенности записи для печей непрерывного и периодического действия. 44

4.4.1 Виды тепловых потерь печи. Тепловой баланс. 44

4.4.2 Тепловой дефицит процесса. 46

Лекция 9. 33

5 Утилизация теплоты дымовых газов………………………………………33

5.1 Тепловой баланс печей. 47

5.1.1. Тепловой баланс печи непрерывного действия. 47

5.2 Вторичные материальные и энергетические ресурсы.. 49

5.2.1 Классификация вторичных энергоресурсов. 49

5.3 Направления снижения удельного расхода топлива в печах. 52

5.3.1 Схемы использования теплоты уходящих газов в печах. Принципы утилизации теплоты.. 52

Лекция 10. 54

6 Рекуператоры металлургических печей. 54

6.1 Схемы рекуператоров: прямоток, противоток, перекрестный ток. 55

6.1.1 Теплообмен и температурные поля в рекуператорах. 56

6.1.2 Схема расчета рекуператора. 58

6.2 Промышленные рекуператоры. Типовые конструкции рекуператоров металлургических печей: керамический рекуператор, металлический петлевой рекуператор, блочный рекуператор и др. 59

Лекция 11. 61

7 Регенераторы металлургических печей. 61

7.1 Характеристики регенераторов. Схема работы регенеративной системы отопления печей. Достоинства и недостатки регенераторов. 61

7.2 Конструкции регенераторов. Насадка регенераторов. Условия эксплуатации регенераторов. 63

Лекция 12. 64

8 Показатели тепловой работы печей. 64

8.1 Основные показатели работы печей: производительность, расход теплоты (условного топлива) на единицу продукции, КПД печи, их взаимосвязь. 64

8.1.1 Производительность печи. 64

8.1.2 Расход теплоты на единицу продукции. 65

8.1.3 Усвоенная тепловая мощность и КПД печи. 67

8.2 Составление тепловых балансов печей, особенности записи для печей непрерывного и периодичекого действия. 67

8.3 Замена в печи одного топлива другим. 68

Лекция 13. 69

9 Конструкции и тепловые режимы печей. 69

9.1 Технологические цепочки в металлургии. 69

9.2 Назначение нагревательных и термических печей. Нагревательные печи металлургии. 70

9.3 Нагревательные колодцы. Режимы нагрева слитков в нагревательных колодцах. Приближенные материальный и тепловой балансы нагревательных колодцев 71

9.3.1 Устройство и работа регенеративных нагревательных колодцев. Технико-экономические показатели. Мероприятия по снижению расхода топлива. 73

9.3.2 Устройство и работа рекуперативных нагревательных колодцев с отоплением из центра подины. Технико-экономические показатели. Мероприятия по снижению расхода топлива. 77

9.3.3 Устройство и работа рекуперативных нагревательных колодцев с верхней горелкой. Технико-экономические показатели. Мероприятия по снижению расхода топлива. 79

Лекции14-15. 81

9.4 Нагревательные печи металлургии. Методические печи прокатного производства. Режимы нагрева заготовок в многозонных методических печах. 81

9.4.1 Конструкции толкательных печей. Мероприятия по снижению расхода топлива в толкательных печах. 83

9.4.2 Конструкции печей с шагающим подом (ПШП). Мероприятия по снижению расхода топлива в ПШП.. 86

9.4.3 Конструкции печей с шагающими балками (ПШБ). Мероприятия по снижению расхода топлива в ПШБ. 88

9.4.4 Конструкции кольцевых печей. Мероприятия по снижению расхода топлива в кольцевых печах. 90

9.4.5 Конструкции секционных печей. Мероприятия по снижению расхода топлива в секционных печах. 92

Лекция 16. 95

9.5 Термические печи. Характерные режимы термообработки. 95

9.6 Термические печи камерного типа. 97

9.6.1 Камерная печь с выкатным подом. Приблизительные материальные и тепловые балансы. Мероприятия по снижению расхода топлива. 98

9.6.2 Камерная печь с неподвижным подом. Приблизительные материальные и тепловые балансы. Мероприятия по снижению расхода топлива. 101

9.6.3 Колпаковая печь. Приблизительные материальные и тепловые балансы. Мероприятия по снижению расхода топлива. 103

Лекция 17. 106

9.7 Термические печи проходного типа. 106

9.7.1 Конвейерная печь. Приблизительные материальные и тепловые балансы. Мероприятия по снижению расхода топлива. 106

9.7.2 Роликовая печь. Приблизительные материальные и тепловые балансы. Мероприятия по снижению расхода топлива. 109

9.7.3 Протяжная печь. Приблизительные материальные и тепловые балансы. Мероприятия по снижению расхода топлива. 111

Литература……………………………………………………………………....118

Лекция 1