Реферат
Пояснювальна записка до дипломного проекту містить: 59 с., 3 мал., 2 табл., 6 джерел. Об'єкт розробки – секційна піч швидкісного нагріву. Мета роботи – реконструкція секційної печі в умовах «ІНТЕРПАЙП НМТЗ» Роздiли дипломного проекту містять:
Ключові слова: секційна піч , трубна заготівка, реконструкція.
Вступ |
1.Загальна частина…………………………………………………………………7 |
1.1 Печі трубної промисловості……………………………………………..……8 |
1.2 Особливості нагріву і термообробки трубної заготівки в секційних печа…………………..………………………………………………………..11 |
1.3 Теплоутилізаційні пристрої системи димовидалення...………………..…..14 |
1.4.Особливості теплової роботи секційної печі………………….…………..15 |
1.5. Розрахунок секційної печі для нагріву трубної заготівки…………….…...20 1.5.1. Розрахунок горіння палива………………….……………………………..20 1.5.2. Визначення дійсних і наведених ступенів чорноти димових газів….....23 1.5.3. Визначення теплових потоків в першій секції печі.……………………...25 1.5.4. Розрахунок нагріву труби в секційній печі…………………..………......25 1.5.5. Тепловий баланс печі…………………………………………………….…31 2.Спеціальна частина………………………………………………………….......36 |
2.1.Аналіз, типи розрахунку і недоліки роботи секційної печі…………………37 |
2.2.Аналіз роботи печі і намічені заходи по коригуванню теплового режиму та удосконаленнюумов експлуатації…………………………………………..…39 |
2.3.Основні заходи щодо удосконалення режиму нагріву та модернізації обладнання печі……………………………………………………………………40 |
2.4 Вибір котла- утилізатора для використання тепла відхідних димових газів після рекуператора………………………………………………………………...41 |
2.5.Тепловий і конструктивний розрахунок мережного водопідігрівача.……..46 2.6. Порівняння розрахункових схем використання теплоти відхідних димових газів…………………….……………………………………………………....51 2.7.Розрахунок економічного ефекту за рік, від використання теплоти відхідних газів в котлі-утилізаторі Г-400ПЕ………………………………….....54 3.Охорона праці…………………………………………………………………....58 3.1Характеристика негативних факторів проектованого об'єкта………………59 3.2 Профілактичні заходи з охорони праці……………………………………...60 |
Висновки………………………………………………………………………….
Література………………………………………………………………………..66
Вступ
Сформована ситуація української трубної промисловості визначає необхідність термінової її модернізації. Для її здійснення потрібно системний, комплексний підхід, розробка чіткої стратегії, що передбачає підготовку детальних технологічних завдань, розробку відповідних проектів, їх техніко-економічні обгрунтування .У першу чергу слід визначитися з перспективною спеціалізацією, іншими словами, визначити види труб, які зможуть стати основою виробничих програм українських трубних заводів мінімум в осяжній перспективі. В умовах зростаючої конкуренції ця обставина набуває особливої значущості.
Іншим актуальним напрямком є суттєве підвищення якості труб. Останнім часом різко зросли вимоги до точності розмірів, станом поверхонь, механічними властивостями, структурі металу. До труб, використовуваним в енергетичних установках та агресивних середовищах, у цивільному та промисловому будівництві обов'язковою умовою стають гарантії мінімальних залишкових напруг, забезпечення специфічних вимог до микрорельефу поверхні, до інших характеристик, що забезпечує їх експлуатаційну надійність. Для поліпшення якості труб не останню роль відіграє термообробка та нормалізація їх поверхонь. В трубному виробництві найбільш поширені секційні печі, так як вони раціонально вписуються в поточну лінію, по якій пересуваються труби, а також завдяки швидкісному нагріву, а порівнянні з іншими печами трубної промисловості. Але є й ряд недоліків, які треба ліквідувати шляхом модернізації даного агрегату. До недоліків секційної печі належать:
1.Ручне регулювання відношення «газ-повітря», що є не дуже раціонально в теперішній час;
2.Втрати тепла на охолодження роликів( близько 10-20%);
3.Нераціональне використання відхідних димових газів після печі.
1.Загальна частина
1.1. Печі трубної промисловості.
До основного обладнання термічних відділень трубних цехів належить обладнання термічних печей прохідного і камерного типу з механізмами завантаження і вивантаження, обладнання обробки труб, яке встановлюється в потоці. До допоміжного обладнання відносяться системи утилізації тепла продуктів згоряння, димососи і димові труби, установки контролю та регулювання технологічного процесу.
Печі камерного типу застосовуються для обробки труб за режимами, що вимагає тривалої витримки при заданій температурі або вимагають уповільненої охолодження. У масовому виробництві труб найбільшого поширення набули печі прохідного типу: секційні, роликові, з кроку балками. Секційні печі застосовуються при режимах термічної обробки, що не вимагають витримки. Всі ці агрегати є високомеханізованими з автоматичним управлінням теплового режиму, забезпечують рівномірний нагрів труб по перетину і довжині, мають високу продуктивність. Для нагрівання труб під загартування і відпустку застосовується індукційний нагрів струмами високої частоти.
Прохідні печі з роликовим подом зазвичай використовуються для нагрівання під нормалізацію (800 ... 900 град. С), під відпустку (600 ... 850 град. С) або відпал (900 ... 950 град. С). Сортамент оброблюваних труб по діаметру 86 ... 325 мм і товщиною стінки 5 ... 57 мм. Ці печі широко використовуються для відпалу труб з шарикопідшипникових сталей. Прохідні роликові печі - універсальні агрегати, так як можуть працювати по складному режиму (нагрівання, витримка, охолодження) або простому (безперервному руху труб через піч). Питомий час нагрівання при нормалізації і відпустці загартованих труб становить 8 ... 10 хв на 1 см товщини стінки (при відпуску з витримкою 15 хв). При відпустці легованих сталей питомий час таке ж, але 50% часу витрачається на нагрів і 50% на витримку. Продуктивність прохідних роликових печей в залежності від сортаменту становить при нормалізації 17 ... 35 т / год і при відпустці 4 ... 24 т / ч. Основним недоліком цих печей є пакетна завантаження, що ускладнює їх застосування в потоці виробництва, і відсутність обертання труби.
Піч з кроковими балками призначена для вирівнювання температури по перетину і довжині труби, а також для забезпечення технологічної витримки при відпустці. Печі з простує подом знайшли широке застосування для термічної обробки труб нафтового сортаменту. Вони працюють як відпускні у поєднанні з секційними печами для гартування або як гартівні і відпускні. Перевага печей з кроковим подом - рівномірний нагрів труб, до тому числі і з потовщеними кінцями, можливість здійснення технологічної витримки, запобігання викривлення труб в процесі нагрівання за рахунок їх обертання. Іншою перевагою ПШБ є можливість варіювання тривалістю витримки і забезпечення поштучної видачі труб, що зручно для компонування з агрегатами, призначеними для виправлення розмірів труб після термоупрочнения (калібрувальними і правильними станами). Недоліком печей з кроковими балками є те, що вони забезпечують якісний нагрів труб лише за ритмічній роботі. У випадках зниження темпу, вимушених зупинок труби починають обертатися повільніше або повністю зупиняються, що призводить до викривлення труб і погіршення рівномірності нагріву.
Печі індукційного нагріву, забезпечують більш гнучке регулювання (без небезпеки перегріву тіла труби), а також дозволяє легко обробляти труби різної довжини. Індукційний нагрів має ряд істотних переваг в порівнянні з пічним: більш високі швидкості нагріву (можливість одержання більш дрібного зерна аустеніту); обмежений освіту окалини; низьке споживання енергії; можливість високого ступеня автоматизації; полегшення умов праці.
До недоліків цього способу нагрівання відносяться вплив точності розмірів труб, особливо разностенності, на точність нагріву; труднощі забезпечення рівномірного нагріву по довжині труби через ефект перегріву кінців труб.
Секційні печі складаються з секцій (до 25), в залежності від необхідної продуктивності і температури нагріву труб. У розриві між секціями (тамбурах), які призначені для відводу продуктів горіння із секцій до загального димохід, розташовані косо розташовані ролики, колісні пари або кільцеві рольганги для підтримки, обертання і переміщення труб. Обертання труб з частотою від 20 до 180 об / хв при швидкості поздовжнього переміщення в межах 4-16 м / хв. забезпечує стабільний нагрів і мінімальне викривлення. На транспортних і завантажувальних рольгангах застосовують електродвигуни постійного струму, що забезпечує регулювання швидкості просування труби через піч в широких межах і реверс. Швидкість задає рольганга дещо більше швидкості внутріпечного рольганга, що забезпечує щільне проходження труб через піч і виключає перегрів кінців. Велика швидкість нагріву труб в секційних печах створюється за рахунок перевищення температури печі в порівнянні з температурою нагріву металу. Так, при нагріванні труб до 800 ... 900 град. C температура в секціях до 1300 ... 1400 град. С. Регулювання температури нагріву металу досягається зміною температури в робочому просторі, числом працюючих секцій, швидкістю руху труби через піч. Питомий час нагрівання в секційних печах під загартування або нормалізацію становить 3-6 хв на 1 см товщини стінки, середня швидкість нагріву 2 ... 10 град. С / с. Недоліком секційних печей є складності з нагріванням труб з потовщеними кінцями, що вимагає попереднього підігріву в індуктори або полум'яних печах, а також неможливість забезпечення технологічної витримки. Останнє не дозволяє використовувати секційні печі для відпустки труб з корозійностійких сталей.
1.2.Особливості нагріву і термообробки трубної заготівки в секційних печах
Cекційна піч - прохідна піч для швидкісного нагріву перед прокаткою круглих заготовок довжиною від 3 метрів і діаметром до 200 мм і для термообробки довгих труб. Піч може бути використана і для підігріву полураската в лінії прокатного стану.
Піч складається з великого числа нагрівальних секцій з розташованими між ними (в тамбурах) обертовими водоохолоджуваними роликами. Ролики встановлюються під кутом до напрямку руху вироби, що забезпечує його обертання і рівномірний нагрів. Швидкісний нагрів забезпечується в результаті інтенсивного теплообміну при високій температурі печі. Секційні печі опалюються газовим паливом.
Недолік секційної печі - можливість перегріву металу при аварійних ситуаціях, пов'язаних із зупинкою в його русі, через високу теплоаккумулюющої здібності футерування секцій.
Загальний вигляд секційної печі наведено на рис. 1.1 Особливість даної конструкції - розташування рекуператорів під піччю. Піч по довжині має кілька зон нагріву, по 4-6 секцій на зону. Кожна зона сполучена димоходами зі своїм рекуператором. Всього в печі може бути будь-яку кількість секцій від 1 до 20-40 штук. Довжина однієї секції становить 1-1,5 метра, довжина тамбура - 0,4 0,6 м.
Піч працює таким чином. Заготівля подаєтся рольгангом до першої секції і входить до неї консольно до контакту з роликами в тамбурі між 1-й і 2-й секціями. Тому, щоб заготовка завжди мала опору на ролики, вона повина бути достатньої довжини (бажано не менше трьох відстаней між осями роликів). Проходячи послідовно з однієї і тієї ж швидкістю по всіх зонах, нагріта заготовка видається на рольганг прокатного стану. Іноді в останній зоні печі заготівля рухається з більш високою швидкістю.
Продукти згоряння (дим) утворюються при спалюванні газу в двопровідних факельних пальниках. Пальники (зазвичай від 2 до 6 штук) розташовані в протилежних стінках робочої камери в різних рівнях для забезпечення вихреобразное циркулюючого руху диму навколо нагрівається заготовки. Такий рух диму сприяє збільшенню конвективної складової теплового потоку на метал, хоча промениста складова відіграє переважну роль, а також підвищує рівномірність нагріву металу. Температура в секції (зоні) може досягати 1450 ¸ 1500 ° С.
Рис. 1.1 - Загальний вигляд секційної печі:
1- водоохолоджуваний ролик; 2- тамбур; 3- каркас; 4-пальник; 5- заготовки; 6- повітро-і газопроводи; 7- рекуператор; 8- збірний димовий канал; 9- отвір для термопари.
Відпрацьований дим виходить з секції у відносно холодний тамбур, а звідти вниз в димохід. Вертикальні димоходи від 3-5 тамбурів об'єднуються в один канал, в якому стоїть металевий радіаційно-конвективний рекуператор для підігріву повітря до 350-400 ° C. Для виключення пережога трубок металевого рекуператора дим перед рекуператором необхідно охолоджувати холодним вентиляторним повітрям до 800- 900 ° С. Деяка кількість холодного повітря засмоктується в дим через щілини між тамбуром і примикають до нього секціями. Після рекуператора дим відходить до димової труби по димовому борові.
Нагрівання заготовок в секційної печі проходить в 2-3 рази швидше в порівнянні з нагріванням в інших методичних печах і обмежений, головним чином, температурними напругою, що виникають в процесі нагрівання заготовок. Очікуваного у зв'язку з цим різкого зменшення окалинообразования не відбувається. Справа в тому, що поверхня заготовок більше часу перебуває при високих температурах (1050-1250 ° С) у порівнянні з тим, що є в інших методичних печах. Чад металу, що нагрівається в секційних печах перед прокаткою, становить 0,7-1,5%.
Питома витрата палива в секційних печах високий і становить 85-140 кг у.п. / т металу за рахунок високої температури минає диму і слабкою утилізації його фізичної теплоти. Це проявляється у низькій температурі підігріву повітря в рекуператорі.
Для скорочення витрати палива в секційних печах можна рекомендувати наступне:
1) використання струменевих рекуператорів перед металевим трубчастим рекуператором. Це дозволить підняти температуру підігріву повітря і уникнути розбавлення диму перед рекуператором холодним повітрям;
2) заміну в підігрівальні зонах двопровідних пальників на швидкісні пальники, спрямовані безпосередньо на поверхню металу і реалізують струменевий (струменево-факельний) нагрів;
3) застосування малоінерційних футерування секцій, гофрування і темна футерування;
4) збільшення довжини секцій до 1,5-2,5 метра з відповідним зменшенням числа тамбурів і втрат теплоти на охолодження транспортних роликів;
5) застосування регенеративної системи опалення секцій з використанням кулькової насадки для підігріву повітря. Це дозволить уникнути розбавлення диму перед рекуператором холодним повітрям і повністю утилізувати фізичну теплоту диму;
6) перехід з водяного на повітряне охолодження роликів, особливо, при низьких температурах нагріву металу. Застосування рекуперативних роликів дозволяє знизити витрату палива на піч;
7) збагачення киснем повітря горіння. В результаті збільшується ступінь чорноти диму, зменшується температура і витрата минає диму.