Розділ 4 теплові баланси промислових печей

4.1 Теплові баланси промислових печей

Визначення необхідної витрати газу

Тепловий баланс на піч складається з окремих статей приходу (і витрати) тепла, віднесеного до заздалегідь встановленої одиниці: 1 кг () палива, 1 кг обпаленого металу, 1 год роботи печі. Якщо витрата газового палива на піч невідома, то її визначають з рівнянь теплового балансу. Основними споживачами газу на промислових підприємствах є промислові печі та опалювальні виробничі котельні агрегати. Витрата палива на котельний агрегат визначається на підставі теплового розрахунку котельного агрегату. Для обчислення витрати газового палива, яке необхідно забезпечити для нормальної роботи печі, складають тепловий баланс робочого простору печі.

Тепловий баланс робочого простору промислової печі являє собою рівняння, що зв'язує статті приходу теплоти (надходження, в основному, за рахунок хімічної теплоти згоряння палива) та статті витрат теплоти (в основному, на технологічні потреби - нагрівання металу до певної температури, плавлення і т. д .). Тепловий баланс може бути складений для всієї печі в цілому або тільки для її робочого простору, змінюються при цьому тільки окремі статті витрат теплоти. Для печей безперервної дії: шахтних, обертових, тунельних, кільцевих - баланс тепла прийнято складати по окремих зонах: тепловий баланс для зони підігріву і випалу, з якого визначають витрати; тепловий баланс для зони охолодження, з якого визначають витрату повітря на охолодження.

Тепловий баланс для печей періодичної дії складається для одного робочого циклу (для однієї плавки, для одного випалу і т. д.), Тепловий баланс для печей безперервної дії – для однієї години роботи печі. Далі ми будемо розглядати тепловий баланс промислової печі безперервної дії для 1 год її роботи. У загальному вигляді рівняння теплового балансу для будь-якої теплової установки має вигляд

(4.1)

де - статті годинного приходу теплоти в теплову установку, /;

- статті годинної витрати теплоти з теплової установки, /.

4.2. Визначення годинного приходу теплоти в піч

У суму годинного приходу теплоти в промислову піч входить годинний прихід теплоти з металом, який перед завантаженням у піч має температуру вище 0, оскільки прихід теплоти відсутній тільки у випадку, якщо температура металу дорівнює 0; годинний прихід теплоти з підігрітим повітрям і паливом, що подається в піч, які мають температуру вище 0; годинний прихід теплоти, що виділяється в результаті проходження хімічних реакцій горіння палива. Згідно викладеного принципом рівняння годинного приходу теплоти в промислову піч приймає вигляд

(4.2)

де - годинний прихід теплоти з завантажуваними в піч деталями, /;

- годинний прихід теплоти з подаються повітрям, / ;

- годинний прихід теплоти з газовим паливом, /;

- годинний прихід теплоти, що виділяється в результаті хімічних реакцій горіння газового палива, / .

1. Годинний прихід теплоти з завантажуваними в піч деталями

Годинний прихід теплоти з завантажуваними в піч деталями визначається як добуток годинної витрати металу на його ентальпію при температурі завантаження, / :

(4.3)

де - годинна витрата металу, що подається в піч, /;

- початкова ентальпія металу, /.

Ентальпія завантаження металу визначається з рівняння

(4.4)

де - теплоємність металу при температурі в момент його завантаження, /. Приймається за таблицями довідкової літератури або за табл. 10 дод. II, залежить від виду металу і його температури;

- температура металу в момент його завантаження, .