скловарна піч

1.Призначення печі.

В даному курсовому проекті буде розглянута ванна піч безперервногодії. Тип печі-регенеративна, проточна з підковоподібнихнапрямком полум'я. Конструктивно піч має варильний і виработочнийбасейн, з'єднані між собою по скломаси протокою.
Для завантаження шихти і склобою піч обладнана двома герметизованізавантажувальними кишенями, розташованими за її бічних сторонах.
Варильний басейн печі опалюється природним газом. Для опалення варильногобасейну, піч обладнана шістьма пальниками, розташованими з торцевогостіни ванної печі, протилежною її виработочной частини.
Видалення димових газів з варильного басейну скловарної печіздійснюється через систему димових каналів, оснащених димовоздушниміклапанами, відсічні, поворотним шиберами і металевої димарем придопомоги основного і резервного димососів ДН-9У.
Для використання тепла відхідних димових газів, піч обладнанарегенератора з насадкою типу «Ліхт» з осередками 170х170.
Тепло вихідних газів використовується також в котлі-утилізатори.
Продуктивність печі-70 тонн на суткі.Вирабативаемий асортимент-пляшказ темнозеленого скла.

2.Обоснованіе продуктивності.

Тип печі-регенеративна, проточна з підковоподібних напрямком полум'я.
Продуктивність печі-70 тонн на добу. Форма і розміри виработочногобасейну прийняті конструктивно з умови розміщення однієї машинолінії АЛ-
118-2 (восьми секційна, двох-крапельна). Автомат обслуговується однієїбригадою з трьох осіб за зміну (два машиніста і один налагоджувальниксклоформуючої машини). Всього три зміни. Що виробляється, асортимент -пляшка з темнозеленого скла. Маса пляшки-340 грам. Кількість різівскладає-80 (за хвилину). Коефіцієнт використання скломаси (КІС) -0,95.
Дана скловарна піч передбачає ефективну теплову ізоляціюстін і дна басейну, стін полум'яного простору, пальників, склепіньварильного, виработочного басейнів, пальників і регенераторів, що помітнозбільшить продуктивність склотари на даній ділянці виробництва.

3.Вибор питомої знімання і розрахунок основних геометричних розмірів печі.

Хімічний склад скла:
SiO2-72%
Fe2O3 + AL2O3-2, 3%
Na2O + К2О-14%
CaO + MgO-11, 5%
SO3-0, 2%

Максимальна температура варіння-1500? C
В температурному інтервалі від 23 до 1500? З в'язкість стекол змінюється на 18порядків. В твердому стані в'язкість становить приблизно 1019 Па с, урозплавленому стані-10 Па с. Температурний хід в'язкості показаний намалюнку. При низьких температурах в'язкість змінюється незначно. Найбільшрізке зниження в'язкості відбувається в інтервалі 1015-107 Пас.

Крива температурного ходу в'язкості.

Визначаємо основні розміри робочої камери.
Площа вручений частині печі, м2:
F = G * 103/g;
Де G-продуктивність печі, кг/добу; g-питома знімання скломаси з дзеркала вручений частини, кг/(м2 * добу).
Приймаються g = 1381 кг/(м2 * сут.).
Тоді F = 70000/1381 = 50,68 м2.
Довжина вручений частини для печі з підковоподібних напрямком полум'ярозраховується зі співвідношення
L: B = 1,2:1
L: B = 1,2
L * B = 50,68
1,2 * х * х = 50,68х2 = 50,68:1,2х = 6,5 м (ширина B)
6,5 * 1,2 = 7,8 м (длінаL)

Співвідношення довжини і ширини L/B = 7,8/6,5 = 1,2
Ширина полум'яного простору на 120 мм більше ширини басейну, тобто
6,5 +0,12 = 6,62 м
Висота підйому зведення f = 6,62/8 = 0,83 м.
Довжина полум'яного простору 7,8 +0,2 = 8 м.
Глибина басейну: студочного мм, варильного мм.
Площа студочной частини варіння при температурі 1500С прийнята рівною площіварильної частини: Fст = 50,68 м2.
Ширина студочной частини складає 80% ширини вручений частини: 6,5 * 0,8 = 5,2 м.
Приймаються ширину завантажувальних кишень (6,5-0,9)/2 = 2,8 м, де 0,9 м - ширинароздільної стінки. Довжина завантажувального кишені 1 м.

4.Обоснованіе розподілу температур в печі.

Термічний процес, в результаті якого суміш різнорідних компонентівутворює однорідну розплав, називається скловаріння.
Сипких або гранульовану шихту нагрівають у ванній печі, в результатічого вона перетворюється на рідку скломасу, зазнаючи складні фізико -хімічні взаємодії компонентів, що відбуваються протягомзначного температурного інтервалу.
Розрізняють п'ять етапів скловаріння: сілікатообразованіе,стеклообразованіе, освітлення (дегазація), гомогенізація (усереднення),Студком (охолодження).
Окремі стадії процесу скловаріння прямують до певноїпослідовності по довжині печі і вимагають створення необхідноготемпературного режиму газового середовища, який повинен бути строго незміннимв часі. Розподіл температур по довжині і ширині ванної печі залежитьвід властивостей скла і умов варіння. При варінні темнозеленого склатемпература на початку зони варіння (у завантажувального кишені) 1400-1420? С, такяк у цій частині басейну печі відбуваються нагрів, розплавлення і проваренашихти, тобто завершення стадій сілікатообразованія, стеклообразованія ічасткове освітлення скломаси. Температура скломаси у завантажувальногокишені 1200-1250 ° С. У зоні освітлення температура газового середовищапідтримується максимальної-1500? С, тому що при такій температурі в'язкістьскломаси знижується, відбувається інтенсивне освітлення і завершуєтьсягомогенізація. У зоні Студком температура газового середовища плавно знижується до
1240? С, що призводить до збільшення в'язкості скломаси. У зоні виробленнятемпературний режим встановлюється в залежності від вимог,необхідних для нормальної вироблення скломаси та формування з неїскловиробів.
Для встановлення стаціонарного температурного режиму газового середовища в печінеобхідно регулювати кількість і співвідношення палива й повітря,що подається в піч, ретельно їх змішувати і вчасно відводитивідходять димові гази.
Можливість встановлення певного температурного режимупередбачається конструкцією ванної печі.
На зміну температурного режиму впливає тиск газів вробочій камері печі. Підвищення тиску до певних межсприяє більш рівномірному прогреву окремих частин печі, так якобсяг робочої камери максимально заповнюється полум'ям. Створення розрядженняв печі призводить до зменшення поширення полум'я і присоси холодногоповітря через отвори. Це погіршує рівномірність розподілутемператур і викликає пониження температур в тих ділянках печі, кудипроникає холодне повітря.
Температурний режим печі залежить також і від температури факела полум'я і їїрозподілу по довжині факела. Температура факела регулюється подачеюповітря.

5.Расчет горіння палива, дійсної температури факела і мінімальноїтемператури підігріву повітря.

Теплоту згоряння палива визначають за його складу:
Qн = 358CH4 637 C2H6 912 C3H8 1186 C4H10;
Qн = 358 * 93,2 +637 * 0,7 +912 * 0,6 +1186 * 0,6 = 35200 кДж/м3

Рівняння реакцій горіння складових частин палива:
CH4 +2 O2 = CO2 +2 H2O + Q;
C2H6 +3,5 О2 = 2СО2 +3 Н2О + Q;
C3H8 +5 O2 = 3CO2 +4 H2O + Q;
C4H10 6,5 O2 = 4CO2 +5 H2O + Q.
Коефіцієнт надлишку повітря L = 1,1.
Розрахунок горіння зводимо до таблиці:

| | О2Т | О2Д | N2Д | VL | CO2 | H2O | N2 | O2 | Ще | | CH4-93, 2 | 0,932 | 1,864 |

1,96 х1, 1 |

2,16 хх3, 76 |

2,16 +
8,10 | 0,932 | 1,864 | - | - | 2,796 | | С2Р6-0, 7 | 0,007 | 0,025 | | | | 0,014
| 0,021 | З повітря | З повітря | 0,035 | | С3H8-0, 6 | 0,006 | 0,030 | | |
| 0,018 | 0,024 | 8,1 | 0,2 | 8,142 | | C4H10-0, 6 | 0,006 | 0,039 | | | | 0,024
| 0,030 | - | - | 0,054 | | N2-4, 4 | 0,044 | - | - | - | - | - | - | 0,044 | - | 0,044 |
| СО2-0, 5 | 0,005 | - | - | - | - | 0,005 | - | - | - | 0,205 | | Сума-100 | 1 | 1,96
| 2,16 | 8,1 | 10,26 | 0,993 | 1,939 | 8,144 | 0,2 | 11,276 | |
О2ТіО2Д-витрата кисню відповідно теоретичний і дійсний, при
L = 1,1; N2Д-дійсний об'єм азоту з повітря; VL-дійсний витратаповітря для горіння 1 м3 газу; Ще-об'єм продуктів горіння на 1 м3 газу.

Питома склад продуктів горіння,%:

CO2 = 0,993 * 100/11, 28 = 8, 80
H2O = 1,939 * 100/11, 28 = 17,20
N2 = 8,144 * 100/11, 28 = 72,23
O2 = 0,2 * 100/11, 28 = 1,77
_________________________< br>Сума-100

Визначимо витрату палива:
Складемо тепловий баланс вручений частини печі.

Прибуткова частина
1.Тепловой потік, що надходить при згоранні палива, кВт:

Ф1 = QнХ,де Qн-теплота згоряння палива, кДж/м3;

Х-секундний витрата палива, м3/с.

Ф1 = 35200Х кВт.
2. Потік фізичної теплоти, що надходить з повітрям, кВт:

Ф2 = VLcвtвХ,де VL-витрата повітря для горіння 1 м2 палива, м3;TВ-температура нагріву повітря в регенератор-пальнику?, С;св-питома теплоємність повітря при температурі нагріву (дані взяті здодатка), кДж/(м3? С).
Приймаються температуру підігріву повітря в регенераторе1100 ° С та підвищеннятемператури в пальник 50 ° С. Тоді Ф2 = 10,26 * 1150 * 1,455 = 17150Х кВт.
Потоками фізичної теплоти палива, шихти та бою нехтуємо зважаючи на їхнезначності.
Загальний тепловий потік буде дорівнювати:
Фпріх .= 35200Х 17150 Х = 52350Х кВт.

Видаткова частина
1.На процеси стеклообразованія, кВт:
Ф1 = ng,де п-теоретичний витрата теплоти на варіння 1 кг скломаси, кДж/кг;g-знімання скломаси, кг/с.
Так як склад скла і шихти в розрахунку не враховуються, то за даними
Крегер, можна прийняти витрата теплоти на отримання 1 кг скломаси іпродуктів дегазації рівним 2930 кДж/кг:g = 70 * 1000/24 * 3600 = 0,81 кг/с;
Ф1 = 2930 * 0,81 = 2373 кВт,

2.Тепловой потік, втрачаємо та відходять з печі димовими газами, кВт:

Ф2 = VДtДCДX,

Де Ще-об'єм димових газів на 1м3 палива, м3;
Витребування-температура, що йдуть з робочої камери димових газів,? С; приймаєтьсярівною температурі варіння
1500? С;
ЦД-питома теплоємність димових газів при їх температурі, кДж/(м3 *? С).

Питому теплоємність продуктів горіння підраховують як теплоємністьсуміші газів:

СД = cСО2 rCO2 + cH2O rH2O + cN2 rN2 + cO2rO2,

де r-об'ємна частка компонентів газової суміші; с-теплоємність газів, кДж/(м3 *? С);
СД1500 = 2,335 * 0,0880 +1,853 * 0,172 +1,444 * 0,722 + +1,529 * 0,0177 = 1,6 кДж/(м3 *? С).
Визначаємо тепловий потік:
Ф2 = 11,28 * 1500 * 1,6 Х = 27072Х кВт.

3. Тепловий потік, втрачаємо випромінюванням, кВт:

Ф3 = (Со? F (Т1/100) 4 - (Т2/100) 4)/1000.
Де Со-коефіцієнт випромінювання, що дорівнює 5,7 Вт/(м2 * К4);

? - Коефіцієнт діафрагмуванні;

F-площа поверхні випромінювання, м2; < p> Т1іТ2-абсолютна температура відповідно випромінюючої середовища та середовища, що сприймаєвипромінювання, К

а) Випромінювання через завантажувальний кишеню. Для розрахунку коефіцієнтадіафрагмуванні? Приймаються отвір за прямокутну щілина висотою
Н = 0,2 м, шириною рівною ширині завантажувального кишені -1,7 м, товщиною арки
? = 0,5 м.
Тоді
Н /? = 0,2/0,5;? = 0,4.
Розрахуємо площу випромінювання:
F = 1,7 * 0,2 * 2 = 0,68 м2 (так як завантажувальних кишень два).
Приймаються температуру в зоні засипки шихти t1 = 1400? C, а температурунавколишнього повітря t2 = 20? С.
Тоді

(Т1/100) 4 = 78340 (Т2/100) 4 = 73,7
Знаходимо тепловий потік
Фа = (5,7 * 0,4 * 0,68 (78340-73,7))/1000 = 121кВт.

б) Випромінювання під вліт пальників. Приймаються сумарну площу влетівши рівною 3%площі вручений частини:
F = 50,68 * 0,03 = 1,5 м2.
Висоту влетівши попередньо приймаємо рівною 0,4 м; форма отвору --витягнутий прямокутник, розміри якого Н = 0,4;? = 0,5:
Н /? = 0,8 (?).< br>Приймаються середню температуру в полум'яного просторі вручений частиниt1 = 1450? С, а температуру внутрішніх стінок пальників t2 = 1350? С.
Тоді (Т1/100) 4 = 44205 і (Т2/100) 4 = 33215.
Визначаємо тепловий потік:
ФБ = 5,7 * 0,8 * 1,5 (44205-33215)/1000 = 75,2 кВт.
Загальний тепловий потік випромінюванням
Ф3 = Фа + ФБ = 121 +75,2 = 196,2 кВт.

4. Тепловий потік, втрачаємо на нагрів зворотних потоків скломаси, кВт:
Ф4 = (п-1) gcст (t1-t2),де п-коефіцієнт потоку, що представляє собою відношення кількостіскломаси, що надходить в виработочную частину, що виробляється; п = 3,5;ССТ-питома теплоємність скломаси, кДж/(кг *? С);t1 і t2-температура відповідно прямого й зворотного потоків скломаси
1350 і 1250? С;ССТ = 0,1605 +0,00011 tст = 0,3 ккал/(кг * град) * 4,19 = 1,26 кДж// (кг *? С);
Ф4 = (3,5-1) 0,81 * 1,26 * 100 = 255,15 кВт.

5.Тепловой потік, що втрачається в навколишнє середовище через вогнетривку кладку,кВт:
Ф5 = (tвн - TВ/S? /? 1 /? 2) * F,де tвн-температура внутрішньої поверхні кладки,? З TВ-температура навколишнього повітря,? С;

?-Товщина кладки, м;

?-Теплопровідність вогнетриви даної ділянки, Вт/(м *? С);
? 2-коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої стінки навколишньому повітрю,
Вт/(м2 *? С).
Якщо прийняти

(tвн - TВ/S? /? 1 /? 2 = q,то формула теплопередачі прийме вигляд, кВт:

ф5 = qF.
Щільність теплового потоку вибираємо за таблицею, в залежності відтемператури внутрішньої поверхні кладки і термічного опору її r =??/?; при двуххслойной стінці r =? 1 /? 1 +? 2 /? 2,

Розраховуємо площі поверхонь, що обгороджують піч. Приймаються середнірозміри вручений частини:по довжині басейну

7,8 +0,12 = 7,92 м;по ширині басейну

6,5 +0,4 = 6,9 м,

по довжині полум'яного простору

8 +0,4/2 = 8, 2м;по ширині полум'яного простору

6,62 +0,4 = 7,02 м,де 0,4 м - торцевої і бічних стін полум'яного простору.

1) Площа дна

Fдна = Fв.ч. + Fз.к. ,
До площі вручений частини додають площу дна завантажувального кишені, тобто

Fв.ч. = 7,92 * 6,9 = 54,6 м2;

Fз.к. = 6,9 * 1,6 = 11,04 м2;

Fдна = 54,6 +11,04 = 65,64 м2.

2) Площа стін басейну. Верхній F1 і середній F2 ряди мають одну і ту ж площу:

F1, F2 = (7,92 +1,6) * 0,6 * 2 +6,9 * 0,6 = 11, 42 +4,14 = 15,56 м2.

Складаємо площі двох поздовжніх і поперечної стіни з урахуванням площі поздовжніх стін завантажувального кишені.

Нижній ряд F3

F3 = (7,92 +1) * 0,4 * 2 +6,9 * 0,4 = 9,89 м2.

3) Площа стін полум'яного простору

Fп . п. = 2Fпрод. + Fторц.-Fвл.
Приймаються попередньо висоту стіни полум'яного простору рівний 1 м.

Fпрод .= 8,2 * 1 = 8,2 м2.
Площа Fторц. Визначають за ескізом.

Визначаємо площі F1, F2, Fк: при цьому Fторц .= F1 + F2-2Fк.
Де F1, F2 і Fк - площа сегмента, прямокутника і під арками завантажувальнихкишень.

Для визначення площі сегмента застосовуємо спрощену формулу:

Fсегм. = 2/3bf,

де b-довжина хорди; f-стріла підйому зведення, що дорівнює 1,02 м.
Тоді

Fсегм .= F1 = 2/3 * 7,02 * 1,2 = 5,76 м2;

6.Обоснованіе вибору печестроітельних матеріалів.

Вибір вогнетривів для кладки скловарних печей визначається їх хімічнимскладом і властивостями, а також хімічним складом скломаси і залежить відконструкції і режиму експлуатації печей.
Для кладки основних елементів скловарної печі використані наступнівогнетривкі матеріали: