книги из ГПНТБ / Курочкин Б.Н. Теплотехнические испытания мартеновских печей
.pdfПо данным таблицы |
строим график W = f(R) |
и по нему |
|
определяем среднее значение WR. Для этого |
воспользуемся фор |
||
мулой |
|
|
|
|
+ + у2 + ••• + Уп |
(91) |
|
(^)сР = —---------------------------- |
, |
||
|
п |
радиус трубы при |
|
где п — число участков, на которые разделен |
|||
тарировке; |
(рис. 20). |
|
|
у — ордината кривой |
|
|
|
Рис. |
20. |
График WR = f(R). |
|
|
|
Далее по формуле (90) |
подсчитываем Кт |
и, как в предыду- |
||||
щем методе, отыскиваем |
|
Х4. |
|
V. |
. |
|
поправочный коэффициент |
|
|||||
Обработку |
замеров |
тарировки по трубке |
Прандтля можно |
|||
также провести следующим методом. |
можно записать в |
|||||
Расход газа через сечение трубопровода |
||||||
следующем виде: |
|
|
|
|
|
|
|
VT = - 3600 J WdR2 м3/час. |
|
|
|
||
Пользуясь выражением |
|
|
|
|
||
|
. |
, |
+ АЛ,- |
|
|
|
|
|
Д/?ср = -------- - ’ |
|
|
|
|
получим |
|
|
___ д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VT = ЗбООк |
|
|
|
(92) |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
6 Б. |
Н. Курочкин |
|
|
|
|
81 |
Строим график |
зависимости |
У~Д<Р |
от Д2 (рис. 21) |
и по |
нему находим среднее значение YД-р- |
|
|
||
Расход газа |
__ |
|
|
|
VT = 3600л 1/ |
(ДА)ср R2 |
м3/час. |
(93) |
Г7
Далее, как и в предыдущем случае, определяем поправочный
4,4, |
корректирующий показания диафрагмы. Как |
коэффициент —, |
Рис. 21. График дД =f(R2)'
правило, одновременно с тарировкой диафрагм производят про верку правильности показаний вторичных приборов.
Проверка расхода газовой смеси
При испытании мартеновских печей, отапливаемых смесью коксового и доменного газов, точность измерения расхода этих газов в первом приближении, можно проверить по балансу уг
лерода, содержащегося в компонентах доменного и коксового
газов и в их смеси. С помощью газоанализатора системы ВТИ производится полный анализ этих газов^ причем отбор пробы смеси для анализа следует производить в месте, где достаточно полно смешиваются встречающиеся газы.
При работе измерительной аппаратуры без существенных по грешностей должно соблюдаться условие
СО™ + СО™ + (С,Н4)СМ + СН™
b [СН< 4~ СОз 4" СО]Д 4- а [СН< 4“ СО2 4“ СО 4~
где (СО3)Д; (СО2)К; (СО™) и т. д,—соответственно содержание ком
понентов в доменном, коксовом газе и их смеси, %'; b — доля доменного газа в смеси;
а— доля коксового газа в смеси.
Измерение расхода горячих газов
Измерение расхода горячих генераторных газов
Вотечественной промышленности существует значительное количество мартеновских печей, отапливаемых каменноугольным
82
генераторным газом, причем для сохранения смолы как высоко
калорийного топлива, |
имеющегося в газе, последний |
подают в |
|
печь неочищенным, |
с |
высокой температурой нагрева |
(400— |
600° С). |
существующая измерительная техника для |
||
В этом случае |
определения расхода газов не может быть использована, в свя зи с чем испытание или исследование таких печей затруднитель но, так как основной показатель тепловой работы — расход топ лива или тепловая нагрузка не могут быть замерены достаточно точно.
На печах, отапливаемых горячим каменноугольным генера торным газом, ВНИИМТ опробован и может быть рекомендован метод косвенного измерения расхода газа по балансу азота.
В каменном угле содержание азота незначительно (0,5— 1,5%), поэтому можно считать, что практически весь азот, со держащийся в газе, поступает с воздухом, подаваемым для гази фикации. Следовательно,
Ув 0,79 =ВгЫг
или
= |
(95) |
NT |
|
где Уя и Вт —соответственно часовые расходы воздуха |
и газа. |
Отсюда, принимая среднее содержание азота в генераторном га зе по данным полного газового анализа и измеряя расход возду ха для газификации, можно определить часовой расход газа.
Включая дополнительный расходомер-самописец в линию из мерения Ув и тарируя его шкалу по данным формулы (95),
можно постоянно замерять расход горячего генераторного газа. Проверка этого метода, проведенная лабораторией мартеновских печей ВНИИМТ на одном из заводов путем сравнения показа ний прибора с выходом газа, подсчитанным по расходу угля на газогенераторной станции, показала удовлетворительную сходи
мость данных, полученных обоими методами (расхождения в по
казаниях не превышали 3—4%).
Измерение расхода продуктов горения в боровах мартеновских печей
Тепловые потери с уходящими газами являются основным видом потерь тепла мартеновскими печами. В связи с этим из мерение расхода дымовых газов по периодам плавки при испы
тании печей имеет большое значение. Непосредственный замер этого расхода в силу специфических условий (высокая темпера тура газов, подземное расположение газохода) представляет большие трудности. Поэтому чаще всего количество дымовых га зов определяют расчетным путем.
*6 |
83 |
Между тем из-за нестабильности технологических процессов,
определяющих газовыделение из ванны, невязка между расчет ным и фактическим количеством дымовых газов, проходящих по трассе боровов, достигает, как показал опыт, 20% и более. В свя зи с этим лабораторией мартеновских печей ВНИИМТ [16] раз-
i
Рис. 22. Установка трубы Вентури в боровах мартеновской печи:
/ — импульсные трубки; 2 — трубка для тарировки; 3 — шибер.
работана конструкция керамической трубы -Вентури, располагае мой в нижнем заглубленном строении печи вблизи дымовой тру бы и предназначенной для определения ко личества дымовых газов в любой момент плавки. Общий вид такой трубы для 380-т мартеновской печи, в боровах которой она выполнена из огнеупорного кирпича,
показан на рис. 22 и 23.
Так как безвозвратная потеря давления
В трубу (
Рис. 23. Схема установ ки трубы Вентури в бо ровах мартеновской печи:
1 — труба Вентури; 2 — ши бер.
в газопроводах, вызванная установкой трубы Вентури, незначительна (10—15% от перепада давления в трубе), то, несмот ря на местное сужение сечения газоходов,
сколько-нибудь заметного уменьшения тя ги дымовой трубы не происходит.
Формулы для расчета дроссельных устройств, приведенные ранее применимы и в этом случае, однако точных данных о зависимости коэффициента расхода от гео метрических размеров прибора не имеет ся. В этом случае определение количест
венной связи между измеренным перепадом давления и расходом газов производится тарировкой прибора.
При испытании мартеновской печи эту тарировку производят
в периоды ее холостой работы (без металла) сравнением рас четного количества дымовых газов и полученного по перепаду в трубе. По этим данным затем строят график зависимости факти ческого количества продуктов горения от перепада давлений при данной температуре в месте измерения. Тарировку трубы Венту ри можно также выполнять с помощью трубки Прандтля.
84
Измерение расхода жидкого топлива
Когда жидкое топливо является основным при отоплении пе чи, измерение его расхода не вызывает затруднений, так как в комплекте аппаратуры для управления печью имеются расходо меры, фиксирующие количество сжигаемого топлива. Если же жидкое топливо подают в печь как карбюратор, потребление ко торого непостоянно во времени, то расход его часто измеряется в
вцелом по цеху. Однако при испытании отдельной печи возникает необходимость
визмерении расхода карбюратора только для данного агрегата. Для этого на иссле
дуемую печь можно установить электриче
ский расходомер постоянного перепада ППЭ (рис. 24) или двойную дроссельную диафрагму (рис. 26), Расходомер ППЭ устанавливают по схеме, показанной на рис. 25.
Рис. 24. Разрез датчика |
Рис. 25. Схема |
разводки мазутопро- |
поплавкового расходоме |
|
водов: |
ра постоянного перепада. |
1 — мартеновская |
печь; 2 — расходомер; |
|
3—вентили; |
4—мазутопровод. |
В практике испытаний мартеновских печей были опробованы оба прибора причем как тот, так и другой дали удовлетворитель
ные результаты в отношении точности показаний. Нормальная (одинарная) дроссельная диафрагма для данной цели непригодна, так как работа печи с переменным расходом карбюратора опре деляет и переменное значение коэффициента расхода а, что усложняет тарировку прибора, так как в области относительно малых значений Re коэффициенты расхода становятся непосто янными.
Этот недостаток обычных диафрагм устраняется установкой блока из двух диафрагм с определенными отношениями диамет ров их отверстий к диаметру трубопровода и нормализованным расстоянием между дисками.
85
Определение диаметра основной диафрагмы производится по приведенным ранее формулам для нормальных диафрагм, при-
Рис. 26. Двойная дроссельная диафрагма:
1 — фланец: 2 — кольцевая каме ра; 3 — диафрагма передняя; 4— болт с гайкой; 5 — шурупы; 6 — про кладка; 7 — обойма для дисков диа фрагм; 8 — диафрагма основная.
чем коэффициент расхода принимают по графику рис. 27 в зави
симости от — . Диаметр второй диаграмы dl определяют по
графику рис. 28 так же, как функцию d' = f |
при расстоя |
нии между дисками / = 0,3 D.
86
Предельные значения числа Рейнольдса для двойных диаф
рагм приведены в табл. |
22. |
|
|
|
|
||
|
|
Таблица |
22 |
d/D |
|
|
|
Предельное значение |
|
|
|
|
|
||
числа Рейнольдса Re,ip |
|
|
|
|
|
||
для |
двойных диафрагм |
|
|
|
|
|
|
d |
Renp |
d |
RenP |
|
|
|
|
D |
D |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
0,3 |
1800 |
0,6 |
6300 |
|
|
|
|
0,4 |
2950 |
0,7 |
9500 |
|
|
|
|
0,5 |
4250 |
0,8 |
37500 |
|
|
|
|
Определение влажности |
|
|
|
||||
|
газовых |
сред |
|
|
|
|
|
Определение |
количества |
влаги, |
Рис. 28. График для определе |
||||
находящейся в газовом топливе, воз |
ния d'!D |
дополнительной |
диа |
||||
духе, поступающем для горения, или |
фрагмы в зависимости от d/D |
||||||
отходящих продуктах горения, имеет |
основной диафрагмы при рас |
||||||
стоянии |
между ними I = 0,3 D. |
||||||
целью: |
|
|
|
|
|
|
|
выяснить состав и теплотворность |
рабочего топлива |
и |
|||||
общее количество влаги, поступающей в печь; |
подаваемом |
для |
|||||
определить количество влаги в |
воздухе, |
||||||
горения; |
|
|
|
|
|
|
|
составить баланс влаги в дымовых газах для уточнения рас
четов ПО' горению топлива и выявить наличие грунтовой влаги в
нижнем (заглубленном) строении печи.
Методика определения влажности жидких топлив здесь не рас сматривается, так как она не может быть использована непос редственно у печи при ее испытаниях и выполняется химически ми лабораториями.
При исследовании тепловой работы мартеновской печи иног да необходимо определить абсолютную или относительную влаж ность газов, поэтому прежде всего рассмотрим эти понятия.
Абсолютная влажность — это количество водяных паров, со держащихся в 1 м3 сухого или влажного газа при нормальных
условиях (d— г/нм3 сухого газа; dBJl—г/нм3 влажного газа). Относительная влажность <р — это отношение веса водяного пара, содержащегося в 1 м3 газовой среды, к максимально воз можному весу пара в 1 м\ среды при той же температуре. Пе
ресчет абсолютного влагосодержания сухого газа на |
влажный |
газ и наоборот производится по формулам: |
|
<4.л=--- -— г/нм3 вл. газа; |
(96) |
d |
|
1 +----- |
|
804 |
|
с/= ——— *г/нм сух. газа. |
(97) |
1 d&n |
|
*804" |
|
87
Для пересчетов, когда нет необходимости в результатах боль
шой точности, можно пользоваться также графиком рис. 29. При испытании мартеновской печи могут быть использованы сле дующие методы определения влажности газовой среды: 1) опре деление влажности насыщенных газов; 2) психрометрический ме тод; 3) весовой метод; 4) конденсационный метод; 5) опреде
ление влажности по точке росы.
Рассмотрим каждый из этих методов.
Определение влажности насыщенных газов
Если известно, что газовая среда насыщена водяными пара
ми, то количество последних |
может быть |
определено по спе |
||
циальным таблицам. |
при полном |
насыщении 1 |
нм3 |
|
Содержание водяных паров |
||||
сухого и влажного газов в зависимости от |
температуры |
при |
||
давлении 760 мм рт. ст. приведено в табл. |
23 [15]. |
|
||
|
|
|
Таблица 23 |
|
Давление водяного пара и влагосодержание |
газа при насыщении |
|
||
в интервале температур от —25 до |
+100° С и давлении смеси 760 мм рт. ст |
|
Парциальное |
Температура |
давление пара |
рн в смеси, |
|
°С |
м м рт. ст. |
|
(при Р=760 |
|
мм рт. ст.) |
Влагосодержание при полном
|
насыщении, г |
|
Теплосодер |
|
|
на 1 нл<3 влаж- |
жание пара i |
на 1 л3 *влаж |
на 1 нм* сухо |
ккал/кг |
|
/ |
|
||
ного газа, тн |
го газа, |
ного газа, |
|
—25 |
0,47 |
0,50 |
0,50 |
0,50 |
|
—20 |
0,77 |
0,88 |
0,81 |
0,81 |
|
—15 |
1,24 |
1,38 |
1,3 |
1,3 |
|
—10 |
1,95 |
2,14 |
2,1 |
2,1 |
|
—5 |
3,01 |
3,24 |
3,2 |
3,3 |
597,2 |
0 |
4,58 |
4,84 |
4,8 |
4,8 |
|
1 |
4,9 |
5,2 |
5,2 |
5,2 |
|
2 |
5,3 |
5,6 |
5,6 |
5,6 |
|
3 |
5,7 |
6,0 |
6,1 |
6,1 |
|
4 |
6,1 |
6,4 |
6,6 |
6,5 |
599,4 |
5 |
6,5 |
6.8 |
7,0 |
6,9 |
|
6 |
7,0 |
7,3 |
7,5 |
7,4 |
|
7 |
7,5 |
7,8 |
8,1 |
8,0 |
|
8 |
8,0 |
8,3 |
8,6 |
8,5 |
|
9 |
8,6 |
8,8 |
9,2 |
9,1 |
601,6 |
10 |
9,2 |
9,4 |
9,8 |
9,7 |
|
11 |
9,8 |
10,0 |
10,5 |
10,4 |
|
12 |
10,5 |
10,7 |
11,3 |
И,1 |
|
13 |
11,2 |
И.4 |
12,1 |
11,9 |
|
14 |
12,0 |
12,1 |
12,9 |
12,7 |
603,8 |
15 |
12,8 |
12,8 |
13,7 |
13,5 |
|
16 |
13,6 |
13,6 |
14,7 |
14,4 |
|
17 |
14,5 |
14,5 |
15,7 |
15,4 |
|
18 |
15,5 |
15,4 |
16,7 |
16,4 |
|
1.9 |
16,5 |
16,3 |
17,9 |
17,5 |
606,0 |
20 |
17,5 |
17,3 |
18,9 |
18,5 |
88
|
Парциальное |
Температура |
давление пара |
рн в смеси, |
|
/н. °C |
мм рт. ст. |
|
(при Р=760 |
|
мм рт. ст.) |
|
|
Т а б л. |
23 |
(продолжение) |
|
Влагосодержание при полном |
|
|
|
||
насыщении, |
г |
|
|
Теплосодер |
|
|
сухо на 1 нм^ |
|
|
жание пара 1 |
|
на 1 л3 влаж на 1 |
влаж. |
ккал!кг |
|||
ного газа, тн го газа, |
кого газа, |
т/н |
|
21 |
18,7 |
18,3 |
20,3 |
19,8 |
|
22 |
19,8 |
19,4 |
21,5 |
20,9 |
|
23 |
21,1 |
29,6 |
22,9 |
22,3 |
|
24 |
22,4 |
21,8 |
24,4 |
23,7 |
608,2 |
25 |
23,8 |
23,0 |
26,0 |
25,2 |
|
26 |
25,2 |
24,4 |
27,5 |
26,6 |
|
27 |
26,7 |
25,8 |
29,3 |
28,2 |
|
28 |
28,3 |
27,2 |
31,1 |
29,9 |
|
29 |
30,0 |
28,7 |
33,0 |
31,7 |
610,4 |
30 |
31,8 |
30,3 |
35,1 |
33,6 |
|
31 |
33,7 |
32 |
37,3 |
36,6 |
|
32 |
35,7 |
34 |
39,6 |
37,7 |
|
33 |
37,7 |
35 |
41,9 |
39,9 |
|
34 |
39,9 |
37 |
44,5 |
42,2 |
612,5 |
35 |
42,2 |
39 |
47,3 |
44,6 |
|
36 |
44,6 |
41 |
50,1 |
47,1 |
|
37 |
47,1 |
44 |
53,1 |
49,8 |
|
38 |
49,7 |
46 |
56,3 |
52,4 |
|
39 |
52,4 |
48 |
59,5 |
55,4 |
614,7 |
40 |
55,3 |
51 |
63,1 |
58,5 |
|
41 |
58,3 |
53 |
66,8 |
61,6 |
|
42 |
61,5 |
56 |
70,8 |
65,0 |
|
43 |
64,8 |
59 |
74,9 |
68,6 |
|
44 |
68,3 |
62 |
79,3 |
72,2 |
616,8 |
45 |
71,9 |
65 |
84,0 |
76,0 |
|
46 |
75,7 |
68 |
89,0 |
80,2 |
|
47 |
79,6 |
72 |
94,1 |
84,3 |
|
48 |
83,7 |
75 |
99,5 |
88,6 |
|
49 |
88,0 |
79 |
105,3 |
93,1 |
619,0. |
50 |
92,6 |
83 |
111,4 |
97,9 |
|
51 |
97,2 |
86 |
118 |
103 |
|
52 |
102,1 |
90 |
125 |
108 |
|
53 |
107,2 |
95 |
132 |
113 |
|
54 |
112,5 |
99 |
139 |
119 |
621,0 |
55 |
118,0 |
104 |
148 |
125 |
|
56 |
123,8 |
108 |
156 |
131 |
|
57 |
129,8 |
ИЗ |
165 |
137 |
|
58 |
136,1 |
119 |
175 |
144 |
|
59 |
142,6 |
124 |
185 |
151 |
623,2 |
60 |
149,4 |
130 |
196 |
158 |
|
61 |
156,4 |
136 |
209 |
166 |
|
62 |
163,8 |
142 |
222 |
174 |
|
63 |
171,4 |
148 |
235 |
182 |
|
64 |
179,3 |
154 |
249 |
190 |
625,2 |
65 |
187,5 |
161 |
265 |
199 |
|
66 |
196,1 |
168 |
281 |
208 |
|
67 |
205,0 |
175 |
299 |
218 |
|
68 |
214,2 |
182 |
318 |
228 |
|
69 |
223,7 |
190 |
338 |
238 |
627,3 |
70 |
233,7 |
198 |
361 |
249 |
89
Табл. 23 (продолжение)
|
Парциальное |
Температура |
давление пара |
р в смеси, |
|
С. °C |
мм рт. ст- |
|
(при Р—760 |
|
мм рт. ст.) |
Влагосодсржание при полном
|
насыщении, г |
Теплосодер |
|
|
жание пара i |
на 1 м3 влаж на нм3 сухо |
на 1 нм3 влаж ккал!кг |
|
ного газа,у |
го газа,^н |
ного газа, dн |
71 |
243,9 |
206 |
384 |
260 |
|
72 |
254,6 |
214 |
409 |
271 |
|
73 |
265,7 |
223 |
437 |
283 |
|
74 |
277,2 |
232 |
466 |
295 |
629,3 |
75 |
289,1 |
241 |
499 |
308 |
|
76 |
301 ,4 |
251 |
534 |
321 |
|
77 |
314,1 |
261 |
575 |
335 |
|
78 |
327,3 |
271 |
617 |
349 |
|
79 |
341,0 |
282 |
665 |
364 |
631.3 |
80 |
355,1 |
293 |
716 |
379 |
|
81 |
369,7 |
304 |
776 |
395 |
|
82 |
384,9 |
316 |
840 |
411 |
|
83 |
400,6 |
328 |
915 |
428 |
|
84 |
416,8 |
340 |
996 |
445 |
633,2 |
85 |
433,6 |
353 |
1092 |
463 |
|
86 |
450,9 |
367 |
1205 |
482 |
|
87 |
468,7 |
380 |
1329 |
501 |
|
88 |
487,1 |
394 |
1480 |
521 |
|
89 |
506,1 |
409 |
1663 |
542 |
635,1 |
90 |
525,8 |
423 |
1877 |
563 |
|
91 |
546,1 |
439 |
2151 |
585 |
|
92 |
567,0 |
454 |
2492 |
608 |
|
93 |
588,6 |
471 |
2935 |
631 |
|
94 |
610,9 |
487 |
3541 |
655 |
637,0 |
95 |
633,9 |
504 |
4381 |
679 |
|
96 |
657,6 |
522 |
5732 |
705 |
|
97 |
682,1 |
540 |
8133 |
732 |
|
98 |
707,3 |
559 |
13818 |
760 |
|
99 |
733,2 |
578 |
39400 |
788 |
638,9 |
100 |
760,0 |
597 |
оо |
816 |
Для определения влажности при давлении газа, отличающемся от нормального более чем на 10%, полученные табличные данные необходимо пересчитать по формуле
|
760-^ г!нм3 сух. газа, |
(98) |
|
Р— Рн |
|
где dp—расчетная влажность при Р =760 мм рт. ст.; |
||
ая— абсолютная |
влажность, г/нм3 сухого |
насыщенного |
газа при давлении 760 мм рт. ст.; |
газе, (опреде |
|
рн— парциальное |
давление паров воды в |
ляется по табл. 23);
Р — абсолютное давление газа, мм рт. ст.
Пример. Дана характеристика влажного насыщенного газа:
Р =500 мм рт. ст., /=25° С.
Требуется определить его абсолютную влажность. По табл. 23 данному состоянию газа соответствует:
da =26,0 г/нм3 сух. газа; рн =23,8 мм рт. ст.
90