Недостатки вертикальной печи
· низкий уровень развития процессов теплообмена в камере восстановительного нагрева. Коэффициент излучения составляет только 1,5‑2 Вт/(м2×К4), в то время как в нагревательных печах он равен 3,5‑5 Вт/(м2×К4). Доля теплоты, передаваемая конвекцией, не более 10‑20 %. В конечном итоге камеры восстановительного нагрева являются очень громоздкими;
· при обработке отдельных типов стали (электротехническая и др.) на поверхности бочек роликов образуются наросты, которые царапают ленту и приводят к браку. Специальные покрытия бочки оксидом циркония уменьшают наросты, но и удорожают ролики;
· повышенные тепловые потери с дымом при форсированных режимах работы печи.
Тепловой баланс протяжной печи лучше давать по отдельным камерам, потребляющим энергию. В качестве примера в табл. 9.12-9.15 приведен ориентировочный тепловой баланс протяжной (башенной) печи агрегата горячего цинкования. В данном балансе приняты следующие исходные данные: а) всего имеются четыре энергопотребляющих камеры: камера подогрева, в которой осуществляется подогрев полосы от 20 до 200 °С за 2,7 с продуктами горения из следующей камеры безокислительного нагрева, в которой полоса нагревается от 200 до 600 °С за 7,1 с продуктами неполного сгорания (n = 0,85). Далее металл попадает в камеру восстановительного нагрева, в которой нагревается от 600 до 850 °С за 34,2 с радиационными трубами в восстановительной атмосфере (15 % Н2 и 85 % N2). Последняя энергопотребляющая камера – камера выдержки, обогреваемая электрорадиационными трубами, в которой металл выдерживается при 850 °С в течение 18,4 с; б) ширина ленты 1 м, толщина – 0,7 мм; в) производительность печи 70 т/час; г) топливо – коксовый газ с теплотой сгорания 17 МДж/м3.
В данном примере удельный расход условного топлива составил (594 + 424 + 18) / 29,3 = 35 кг у.т./т металла. В целом расход топлива в камерах нагрева протяжных печей достигает 40‑45 кг у.т./т металла.
Таблица 9.12 – Ориентировочный тепловой баланс подогревательной камеры протяжной печи (на 1 кг нагретого металла)
|
Приход |
|
% |
Расход |
|
% |
|
1. Физическая теплота продуктов горения топлива из камеры безокислительного нагрева (t = 1050 °С) |
228 |
67,3 |
1. Физическая теплота нагретого металла (t = 200 °С) |
98 |
28,9 |
|
2. Химическая энергия топлива (продуктов неполного горения топлива из камеры безокислительного нагрева) |
97 |
28,6 |
2. Физическая теплота продуктов горения топлива (t = 850 °С) |
229 |
67,6 |
|
3. Физическая теплота металла (t = 20 °С) |
10 |
2,9 |
3. Потери теплоты теплопроводностью через кладку |
4 |
1,2 |
|
4. Физическая теплота воздуха для горения (t = 20 °С) |
4 |
1,2 |
4. Прочие потери теплоты |
8 |
2,4 |
|
Итого |
339 |
100,0 |
Итого |
339 |
100,0 |
![clip_image070[16]](/images/stories/clip_image07016_thumb.gif "clip_image070[16]"){kind=small}
![clip_image070[17]](/images/stories/clip_image07017_thumb.gif "clip_image070[17]"){kind=small}
Таблица 9.13 – Ориентировочный тепловой баланс камеры безокислительного нагрева протяжной печи (на 1 кг нагретого металла)
|
Приход |
|
% |
Расход |
|
% |
|
1. Химическая энергия топлива |
594 |
84,6 |
1. Физическая теплота нагретого металла (t = 600 °С) |
346 |
49,3 |
|
2. Физическая теплота металла (t = 200 °С) |
98 |
14,0 |
2. Физическая теплота продуктов горения (t = 1050 °С) |
228 |
32,5 |
|
3. Физическая теплота воздуха для горения (t = 20 °С) |
8 |
1,1 |
3. Химическая энергия недожога топлива (n = 0,85) |
97 |
13,8 |
|
4. Физическая теплота топлива (t = 20 °С) |
2 |
0,3 |
4. Потери теплоты теплопроводностью через кладку |
9 |
1,3 |
|
5. Прочие потери теплоты |
22 |
3,1 |
|||
|
Итого |
702 |
100,0 |
Итого |
702 |
100,0 |
![clip_image070[18]](/images/stories/clip_image07018_thumb.gif "clip_image070[18]"){kind=small}
![clip_image070[19]](/images/stories/clip_image07019_thumb.gif "clip_image070[19]"){kind=small}
Таблица 9.14 – Ориентировочный тепловой баланс камеры восстановительного нагрева протяжной печи (на 1 кг нагретого металла)
|
Приход |
|
% |
Расход |
|
% |
|
1. Химическая энергия топлива |
424 |
52,1 |
1. Физическая теплота нагретого металла (t = 850 °С) |
591 |
72,7 |
|
2. Физическая теплота металла (t = 600 °С) |
346 |
42,5 |
2. Физическая теплота продуктов горения (t = 800 °С) |
182 |
22,4 |
|
3. Физическая теплота воздуха для горения (t = 280 °С) |
42 |
5,2 |
3. Потери теплоты теплопроводностью через кладку |
15 |
1,8 |
|
4. Физическая теплота топлива (t = 20 °С) |
2 |
0,2 |
4. Потери теплоты через ролики |
6 |
0,7 |
|
5. Потери теплоты на нагрев восстановительной атмосферы |
1 |
0,1 |
|||
|
6. Прочие потери теплоты |
19 |
2,3 |
|||
|
Итого |
814 |
100,0 |
Итого |
814 |
100,0 |
![clip_image070[20]](/images/stories/clip_image07020_thumb.gif "clip_image070[20]"){kind=small}
![clip_image070[21]](/images/stories/clip_image07021_thumb.gif "clip_image070[21]"){kind=small}
Таблица 9.15 – Ориентировочный тепловой баланс камеры выдержки протяжной печи (на 1 кг нагретого металла)
|
Приход |
|
% |
Расход |
|
% |
|
1. Физическая теплота металла (t = 850 °С) |
591 |
97,0 |
1. Физическая теплота нагретого металла (t = 850 °С) |
591 |
97,0 |
|
2. Джоулева теплота электрорадиационных труб |
18 |
3,0 |
2. Потери теплоты теплопроводностью через кладку |
11 |
1,8 |
|
3. Потери теплоты через ролики |
4 |
0,7 |
|||
|
4. Потери теплоты на нагрев восстановительной атмосферы |
1 |
0,2 |
|||
|
5. Прочие потери теплоты |
2 |
0,3 |
|||
|
Итого |
609 |
100,0 |
Итого |
609 |
100,0 |
![clip_image070[22]](/images/stories/clip_image07022_thumb.gif "clip_image070[22]"){kind=small}
![clip_image070[23]](/images/stories/clip_image07023_thumb.gif "clip_image070[23]"){kind=small}
Для снижения расхода топлива в нагревательных камерах протяжных печей можно рекомендовать следующее:
1. увеличение поверхности теплообмена радиационных труб и переход на многооборотные (многоветьевые) трубы;
2. установку рекуператоров после дымососа для подогрева воздуха дымом;
3. повышение конвективной составляющей теплообмена за счёт создания интенсивного принудительного движения защитной атмосферы;
4. совмещение радиационного и контактного нагрева или замену радиационного нагрева контактным нагревом. При контактном нагреве используются подогреваемые ролики.