Навігація
Головна
 
Головна arrow Природознавство arrow Електроенергетичні системи та мережі. Енергозбереження
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

ЕЛЕКТРОПЕЧІ

Електропечі опору

Повний витрата електроенергії в печах опору складається з корисного витрати на наїрев металу (або іншого нагрівається матеріалу) і витрати на покриття втрат через стінки печі, підлогу, кришку печі і т. Д .:

де α0 - середньогодинної витрата енергії на покриття сумарних втрат тепла, кВт; т - тривалість термообробки, ч; а1 - корисний витрата електроенергії на 1 т садки, кВт год; g - маса садки, т; а 2 - витрата електроенергії на нагрів тари, кВт год.

Корисний витрата електроенергії для нагріву виробів, кВт год:

де з - теплоємність металу (змінюється в залежності від температури, тому в розрахунках повинні застосовуватися середні значення теплоємності), ккал / (кг * ° С); g - маса металу, кг; t 2 - кінцева температура нагріву металу, ° С; t1 - температура повітря приміщення, де встановлена електропіч, ° С (початкова температура металу). Тривалість нагрівання, ч:

де α - коефіцієнт тепловіддачі, кал / (мч ° С); t 0 - температура внутріпечного простору, ° С; t2 - температура вироби (кінцева), ° С; t1 - температура вироби (початкова), ° С; F - активна поверхню оброблюваних виробів або тари, м 2 .

Аналіз наведених формул показує, що шляхами зниження питомих витрат електроенергії на термообробку в печах опору можуть служити:

  • • зниження теплових втрат і поліпшення теплоізоляції печей;
  • • підвищення продуктивності печей;
  • • зменшення втрат на акумуляцію тепла і застосування попереднього нагрівання виробів;
  • • раціоналізація електричних і технологічних режимів роботи печей.

Зниження теплових втрат. Одним з варіантів зниження теплових втрат є поліпшення теплової ізоляції печей. Теплові втрати печі через стінки і склепіння визначаються наступним чином, кВт год:

image239

де F- зовнішньої поверхні стіни склепіння, м 2 ; θ2, θ1 - відповідно температура внутрішньої і зовнішньої стінок печі, ° С; до - коефіцієнт, що залежить від коефіцієнта теплопередачі і теплопровідності кладки.

Використання для теплової ізоляції печей ультралeгковeса в поєднанні з асбовермікулітовимі плитами знижує витрата ЕЕ на 25- 26%, скорочує час розігріву печі на 32% і збільшує її продуктивність на 19%.

Показником стану теплової ізоляції печі може служити температура кожуха печі. Задовільною теплову ізоляцію можна вважати, якщо при робочій температурі печі 700-800 ° С температура кожуха печі нe вище 30-40 ° С і при робочій температурі 800 1200 ° С не вище 40-50 ° С.

Дугові сталеплавильні електропечі

Питома витрата електроенергії на виплавку 1 т сталі в дуговій сталеплавильній електропечі, кВт год:

де Р - підведена до трансформатора (з боку ВН) потужність, кВт; Т1 - період простою (слив металу, очищення печі, підварювання пода і стін, завантаження металу), ч; T2 - період розплавлення металу, ч; Т3, - період кипіння і рафінування, ч; g - маса садки, т; ΔР1 - потужність теплових втрат в період простою, кВт; Δ Р2 - потужність теплових втрат печі в період розплавлення металу, кВт; ΔР3 - потужність теплових втрат в період кипіння і рафінування, кВт; •; Р " - потужність дуги, кВт; р - втрати електричної потужності в дроселі, трансформаторі, проводці, електродах, кВт; A W T - теоретично необхідна витрата електроенергії на розплав 1 т металу, кВт год.

З аналізу наведеного виразу можна зробити наступні висновки:

  • • перший доданок - витрата ЕЕ на розплав 1 т стали, який залежить від ККД печі і величини теплових втрат печі;
  • • витрата енергії на кипіння і рафінування обернено пропорційний масі садки;
  • • витрата енергії, обумовлений простоєм печі, також обернено пропорційний масі садки і прямо пропорційний часу простою печі, т. Е. В значній мірі залежить від способу завантаження печі. Збільшення маси садки. Питомі витрати електроенергії залежать

від маси садки, тому доцільно перевантажувати печі по ємності, збільшуючи проти номінальної масу завалювання. Можлива перевантаження печі по ємності залежить від потужності пічного трансформатора, розмірів ванни печі, стійкості футеровки. Залежно від цих чинників для кожної печі повинно бути вибрано оптимальне значення перевантаження.

Оптимальна маса завалювання печей різної ємності приблизно відповідає наведеним в табл. 6.3 даними.

Таблиця 6.3

Оптимальна маса завалювання сталеплавильних печей

Номінальна ємність печі, т

Оптимальна маса завалювання, т

При плавці рядових сталей

При плавці сталей підвищеної якості

0,5

0,8-0,9

0,7-0,8

1,5

2,3-2,5

2,0-2,2

3,0

4,4-5,0

3,8-4,2

5,0

7,5-8,0

6,0-7,0

8,0

11,0-13,0

9,6-11,0

10,0

14-16

12-13

15,0

20-23

18-20

20,0

28-31

24-28

30,0

40-42

35-38

40,0

50-55

46-50

Для визначення ефективності перевантаження печі можна користуватися залежністю зміни питомих витрат електроенергії від маси плавки (див. Рис. 6.9).

Залежність зміни питомих витрат електроенергії від маси плавки

Мал. 6.9. Залежність зміни питомих витрат електроенергії від маси плавки: 1 - печі з основною футеровкою: 2 - печі з кислою футеровкою

Приклад 6.10. Електропіч номінальною ємністю 5 т при середньому завантаженні 4,5 т має питома витрата ЕЕ 750 кВтг / т. Розроблені заходи дозволяють довести масу завалювання до 7 т, т. З. до 140% номінальної ємності.

Рішення. За рис. 6.9 (крива 2) визначаємо питомі витрати ЕЕ до і після здійснення заходів щодо підвищення завантаження, які в даному випадку складуть відповідно 102 і 89% питомої витрати енергії при 100% -м використанні ємності печі.

Визначаємо економічний ефект розроблених заходів:

Досягається економія енергії, віднесена до 1 т сталі, що виплавляється, складе:

Попередня підготовка шихти. Шихта до її завантаження в піч повинна бути підготовлена таким чином, щоб в процесі плавки виключалася необхідність додаткових "подвалок". Це забезпечується підбором оптимальної об'ємної маси шихти, яка для печей ємністю 1-5 т повинна становити 3,0 ^ 1,5 т / м. Для отримання оптимального значення об'ємної маси шихти лом і відходи підбираються в певних поєднаннях. Так, для печей ємністю 10-40т рекомендуються співвідношення: 20 % дрібниці, 40% крупного брухту і 40% середнього брухту.

Можна вважати оптимальним співвідношення між великої і малої шихтою приблизно 60-70: 40-30. Крім цього дуже важливий і якісний склад підбирається шихти.

Поряд з підбором шихти повинно бути забезпечене правильне розташування шихти в робочому просторі печі: на подине укладається половина дрібного брухту, в центрі печі під електродами щільно укладаються найбільш великі шматки брухту, і далі вага це закривається спочатку середніми шматками, а потім дрібницею. Під кожен електрод для полегшення запалювання і стійкого горіння електричних дуг завантажується кокс.

Економія електроенергії за рахунок підбору шихти, що забезпечує плавку без додаткових "подвалок", становить 5-10% загальної витрати електроенергії на плавку. Якщо ж при цьому буде скорочена тривалість окисного періоду, то економія енергії складе 10-16% загальної витрати електроенергії на плавку.

При оформленні плану організаційно-технічних заходів щодо економії енергії можна орієнтовно оцінювати економічний ефект від впровадження заходів щодо вдосконалення підбору шихти в розмірах 5-15% фактичних питомих витрат на плавку металу, що склалися в попередньому складання плану році.

Попередній підігрів шихти. Найбільш енергоємними операціями в електропечах є нагрів і розплавлення твердої завалювання. Період плавлення займає близько половини часу всієї плавки, в цей період витрачається 60-70% всієї електроенергії, що витрачається на плавку. Питома витрата електроенергії становить 380-420 кВт год / т. Попередній підігрів шихти до 600-700 ° С забезпечує зниження питомих витрат електроенергії на 20%, покращує умови роботи пічного транспорту за рахунок значного зменшення кидків струму, покращує якісний стан шихти за рахунок видалення вологи і вигоряння вуглецю з забруднює шихту мастила, дозволяє проводити весь період плавлення при включеному дроселі.

Особливо ефективний попередній нагрів шихти за рахунок тепла газів, що відходять з температурою близько 1000 ° С від різних термічних установок в разі наявності їх у цеху. Також може бути використано тепло охолоджувальних колодязів і інші джерела вторинних енергоресурсів.

Застосування спеціальних установок попереднього нагріву з мазутними або газовими пальниками повинна бути обґрунтована техніко економічним розрахунком, який реабілітує додаткові капітальні вкладення і витрата палива.

У тих випадках, коли температура попереднього нагрівання шихти відрізняється від 600-700 ° С, можна користуватися такою приблизною залежністю

де ΔW - економія електроенергії в розрахунку на 1 т металу, що виплавляється, кВт-год / т; t1 ° - температура попередньо нагрітій шихти, ° С.

Зниження електричних втрат

  • 1. За рахунок оптимальної щільності струму в елементах вторинного струмопроводу. На основі практики роботи дугових сталеплавильних печей можна рекомендувати економічні щільності струму в елементах вторинного струмопроводу:
    • • мідні шини при площі перетину пакета на фазу до 5000 мм "-
  • 1,5-2,0 А / мм 2 ; понад 5000 мм 2 - 1,0-1,5 А / мм 2 ;
  • • мідні гнучкі кабелі при площі перетину пакета на фазу до 4000 мм 2 - 1,8-5,2 А / мм 2 ; понад 4000 мм 2 - 1,2-1,8 А / мм 2 ;
  • • мідні Водоохолодження труби - 4-6 А / мм 2 .

При зазначених в табл. 6.4 економічних щільності струму втрати електроенергії у відсотках до витрати електроенергії на плавку наведені в табл. 6.5.

Таблиця 6.4

Економічні щільності струму в електродах

Діаметр

електрода,

мм

вугільні електроди

графитизированного електроди

Щільність струму, А / см 2

Струмовий навантаження, кА

Щільність струму, А / см '

Струмовий навантаження, кА

100

-

-

0,30

1,7-2,9

150

0,12

2,1

0,25

3,2-5,3

200

0,11

3,4

0,22

5,3-9,1

250

0,10

4,9

0,20

7,8-12,2

300

0,10

7,0

0,18

11,3-16,9

350

0,10

9.6

0,17

15,4-20,2

400

0,09

11,3

0,16

18,8-23,8

450

-

-

0,15

23,8-28,6

500

0,09

17,7

0,14

27,5-33,3

550

-

-

0,14

28,4-38,0

600

0,07

25,0

-

-

При збільшенні щільності струму в елементах вторинного токопро- вода зростуть втрати електроенергії і питомі витрати електроенергії на плавку. Орієнтовно для попередніх розрахунків можна користуватися умовними коефіцієнтами (табл. 6.6) збільшення втрат електроенергії в елементах вторинного струмопроводу, віднесеними до 1 т виплавленого металу при підвищенні щільності струму вище економічних величин.

Таблиця 6.5

Втрати електроенергії при економічних щільності струму в електродах

Елементи вторинного струмопроводу

Втрати електроенергії,%, для печей ємністю

0,5-5 т

8-20 т

Шини, кабелі і труби на стороні НН

3,5-4,5

3-4

вугільні електроди

6-8

3 ^ 1

графитизированного електроди

4-5

3 ^ 1

Таблиця 6.6

Коефіцієнти збільшення втрат електроенергії до в елементах вторинного струмопроводу на 1 т виплавленого металу при підвищенні щільності струму

елементи

вторинного

струмопроводу

основний процес

кислий процес

фасонне

лиття

лиття

злитків

фасонне

лиття

лиття

злитків

Печі ємністю 0,5-5, З

т

Шини, кабелі і труби на НН

25,0

28,0

23,0

26,0

вугільні електроди

43,8

49,0

40,5

45,5

графитизированного електроди

28,1

31,5

25,8

29,3

Печі ємністю 8-20 т

Шини, кабелі і труби на НН

21,9

24,5

20,1

22,8

електроди

21,9

24,5

20,1

22,8

Втрати електроенергії визначаються з виразу

де до - коефіцієнт збільшення втрат (табл. 6.6); iф - фактична

щільність струму, А / мм 2 ; i е - економічна щільність струму, А / мм 2 .

2. За рахунок зменшення опору електричних контактів. Електричне перехідний опір в контактах залежить від роду матеріалів і від характеру виконання контакту (роз'ємний або нероз'ємний). Нероз'ємний контакти, як правило, виконуються зварюванням.

У роз'ємних контактах перехідний опір залежить від стану контактних поверхонь і від тиску в контакті, Ом,

image247

де С - розрахунковий коефіцієнт, що залежить від матеріалу контакту (табл. 6.7); m - показник ступеня (приймається рівним 0,5-1,0); р - тиск в контакті, для мідних шин приймається рівним 60 МПа (600 кг / см 2 ).

Для нормальної роботи контактного з'єднання рекомендуються такі щільності струму, А / мм 2 :

Мідь - мідь 0,30

Алюміній - алюміній 0,16 Мідь - алюміній 0,13

Мідь-сталь 0,10

Алюміній - сталь 0,08.

Таблиця 6.7

Розрахункові коефіцієнти С

матеріали контакту

С- 10 4

Мідь - мідь

0,8-1,4

Мідь - мідь (луджені)

0,9-1,1

Мідь - сталь

30

Мідь - алюміній

10

Сталь - сталь

75-80

Збільшення опору контакту веде до додаткових втрат потужності, які визначаються за формулою, кВт:

де / - струм, що проходить через контакт (середній за плавку), A; R K - опір контакту, відповідне опору цілої ділянки шини тієї ж довжини, що і контактне з'єднання, Ом; R K ф - фактичний опір контакту, Ом.

3. За рахунок скорочення простоїв печі. Період простою печі в нормальних умовах визначається часом, необхідним на слив металу, очищення печі, подвалку пода і стін і завантаження шихти. Простий печі залежить від ступеня механізації завантаження зливу металу і досконалості експлуатації. Електроенергія в період завалювання шихти в піч нe надходить, але закумульоване в кладці печі тепло розсіюється кожухом і склепінням, а при включенні печі в мережу частина енергії йде на нагрів футерування. Величина втрат на підігрів футерування після нормального перерви в роботі печі доходить до 15-20% всієї підведеної енергії для чергової плавки.

Вплив простоїв і затримок на питома витрата електроенергії можна встановити в залежності від тривалості простою з відключенням печі, враховуючи втрати холостого ходу печі, кВт год / т:

де Р н - номінальна потужність печі, кВт; P0 - потужність холостого ходу (втрати холостого ходу), кВт; t - число годин простою печі протягом доби, ч; W H - номінальний питома витрата електроенергії, кВт год / т.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук