Методическая печь, отапливаемая бедным газообразным топливом

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 2

1.Общая часть 5

1.1 Исходные данные 5

1.2 Описание методической печи 5

1.3 Описание конструкции агрегата 7

1.4 Описание футеровки 8

2. Расчет основных параметров 10

2.1 Расчет горения топлива 10

2.2Расчет количество теплоты, теряемой через отверстие 14

3. Мероприятия по охране труда и окружающей среды 15

4. Специальная часть 21

Заключение 23

Список литературы 24

Приложения А 25

ВВЕДЕНИЕ

Литейное производство в России является основной заготовительной базой машиностроительного комплекса и его развитие зависит от темпов развития машиностроения в целом. Общее количество предприятий, включённых в машиностроительный комплекс, составляет в настоящее время около 7500 единиц. Количество действующих литейных заводов и цехов, в том числе выпускающих литейные материалы и оборудование, составляет около 1650 единиц, загрузка которых в среднем достигает лишь около 35%. Сохранившаяся суммарная мощность литейных производств составляет 13,5 млн. тонн в год. Процесс безвозвратного сокращения литейных мощностей прекратился. По сравнению с другими заготовительными производствами (сварка, ковка) литейное производство отличается высоким коэффициентом использования металла, который составляет от 75% до 98%. Наряду с этим, литейное производство обеспечивает получение сложных по геометрии и конфигурации литых заготовок с внутренними полостями, что не всегда возможно и целесообразно выполнить методами сварки и ковки. Поэтому литейное производство и в дальнейшем сохранит своё лидирующее положение среди заготовительных производств.

В России сегодня имеются технические возможности для производства высококачественных отливок из сплавов чёрных и цветных металлов, освоения новых технологических процессов, материалов и оборудования. Совершенствование плавильных печей типа вагранок практически прекратилось после ликвидации ряда проектных и технологических организаций и школ в стране. Газовые вагранки не нашли должного распространения вследствие ряда технических и экономических трудностей. Перспективными плавильными агрегатами являются индукционные печи средней частоты, дуговые печи постоянного тока, которые находят широкое распространение в литейных цехах единичного, мелкосерийного и серийного производств. В массовом производстве применяются индукционные печи промышленной частоты ёмкостью 10 тонн и выше. Используются печи, как отечественного производства, так и зарубежных фирм. Значительную роль в обеспечении качества получаемых сплавов играет внепечная обработка чугуна, и стали в жидкой фазе, в том числе модифицирование, рафинирование, микролегирование, раскисление и др. Для этих целей в России производится значительное количество модификаторов и ферросплавов. В последние годы наблюдается рост производства отливок из цветных сплавов, особенно из алюминиевых и магниевых сплавов, которые в ряде случаев заменяют стальные и чугунные отливки. Применяя современные методы внепечной обработки и новые технологии можно получить высокие прочностные характеристики металла на уровне 450-500 МПа. Развитие процессов формообразования идёт по нескольким направлениям. Основные из них идут по пути усовершенствования методов динамического уплотнения песчано-глинистых форм, модернизации процессов изготовления опочных и безопочных форм из холодно твердеющих смесей (ХТС) на базе современных связующих материалов и стабилизаторов, развития процессов вакуумно-плёночной формовки, методов литья по газифицируемым моделям и др. Продолжают совершенствоваться методы изготовления стержней по горячей оснастке. Однако основным направлением модернизации процессов изготовления литейных форм и стержней является применение холодно твердеющих смесей. К сожалению, большая часть оборудования для производства форм и стержней из ХТС в России не производится, и предприятия вынуждены закупать его у зарубежных фирм. Серьёзной проблемой литейного производства остаётся экология, так как при производстве одной тонны литья из чёрных и цветных сплавов выделяется около 50 кг пыли, 250 кг окиси углерода, 1,5- 2,0 кг окиси серы, 1 кг углеводородов. Не менее важной проблемой является утилизация твёрдых отходов литейного производства, из которых 90% составляют отработанные формовочные и стержневые смеси, относящиеся к 4-й категории опасности. В связи с этим, с экологической и экономической точек зрения, сегодня необходимо проведение регенерации отработанных смесей на местах их образования. Регенерационные установки для восстановления смесей, особенно ХТС, покупают за рубежом. Они поставляются различными фирмами вместе со смесеприготовительными и формовочными установками. В России имеется отечественное регенерационное оборудование, комплекс которого выпускает ОАО «КТИАМ», г. Челябинск. Одной из ключевых проблем сегодня является подготовка и использование кадров.

Целью курсового проекта является:

- приобретение производственного опыта в процессе изучения конструкции и работы агрегата;

- усвоение новых знаний;

- приобретение навыков самостоятельной работы со справочной литературой, ГОСТ, ОСТи др.

- расчет основных параметров методической печи;

- изучение cпециальной части;

- вывод о проделанной работе.


1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Исходные данные

а) Производительность печи 150-200 т/ч.

б) Теплота сгорания 8380 кдж/м3.

в) Удельная производительность ~500 кг/(м2 *ч).

г) Удельный расход тепла 2095 кдж/кг.

д) Калориметрическая температура горения 1700С.

е) Температура подогрева воздуха 500С.

ж) Температура пологрева газа 300С.

з) Коэффициент полезного действия 40-45%.

к) Нагрев металла до 1200С.

  1. Описание методической печи

Методические печи широко применяют в прокатных и кузнечных цехах для нагрева квадратных, прямоугольных, а иногда и круглых заготовок. Широкое применение методических печей обусловлено тем, что эти печи обеспечивают достаточно высокую производительность при невысоком удельном расхода топлива. По методу транспортировки метала методические печи относятся к проходным печам. При загрузке в печи новой заготовки одна нагретая заготовка выдается из печи.

Конструкция методических печей зависит от трех основных факторов: вида нагреваемого метала, производительности станов и вида топлива, на котором работают печи. Производительность печей за последние годы сильно изменилась. Если раньше она составляла 30-40 т/ч, то она выросла до 150 и даже 200 т/ч, так как производительность прокатных станов увеличилась до 600-700т/ч.

В качестве топлива для нагревателях печей прокатных цехов на заводах с полным металлургическим циклом первоначально применяли смесь коксового и доменного газов с теплотой сгорания 8380 кдж/м3 (2000 ккал/м3). В ряде случаев, в основном на предельных металлургических, а также на машиностроительных заводах, для отопления методических печей применяют мазут. В настоящее время происходит широкое внедрение природного газа в промышленность.

Методическая печь, отапливаемая бедным газообразным топливом созданная в Стальпроекте под руководством Б.Р. Именитова. Применение инжекционных горелок на подогретом до 550С воздухе позволяет наиболее рационально использовать химическое тепло топлива. Воздух для горения засасывается из атмосферы через расположенный под печью керамический рекуператор из шамотных блоков и систему воздухопроводов. Аэродинамическое сопротивление воздушного пути преодолевается за метр геометрического напора подогретого воздуха, движущегося вверх через рекуператор и воздухопроводы, а также в результате инжектирующего действия горелок.

Подобные печи обеспечивают удельную производительность ~500 кг/(м2 *ч) при удельном расходе тепла 2095 кдж/кг (500 ккал/кг). В подобных печах газообразное топливо подогревают до 250-300С в металлических трубчатых рекуператорах, устанавливаемых в домовом борове последовательно за воздушным рекуператором. Однако дальнейшее распространение этих печей ограничено, так как при теплоте сгорания доменного газа 3770 кдж/м2 (900ккал/м3), tв = 500С и tг = 300С калориметрическая температура горения равна примерно 1700С, что является возможным нижним пределом. Повысить температуру подогрева воздуха выше 550С нельзя, так как возможно самовоспламенение смеси в корпусе горелки. Осуществить устойчивый подогрев газа выше 300С также трудно, поскольку температура дымовых газов за керамическим рекуператором не превышает 550-600С. Кроме того, на заводах наметилась тенденция к уменьшению теплоты сгорания доменного газа.

Широкие возможности для промышленного применения природного газа требует высокопроизводительных конструкций методических печей, работающих на природном газе или на смесях природного, коксового и доменного газов различного состава и с различной теплотой сгорания, но метал 8480-10500кдж/м3 (2000-2500 ккал/ м3).[1]

Для использования столь разнообразного газообразного топлива целесообразно применять горелки, которые могут работать на самом разнообразном топливе (например, типа «труба в трубе»). В печах, работающих на топливе с высокой теплотой сгорания, подогрев газа не является необходимым. При теплоте сгорания выше 10500 кдж/м3 (2500 ккал/ м3) подогрев воздуха для достижения необходимой температуры горения необязателен, однако для уменьшения плогрева топлива подогрев воздуха всегда целесообразен. Помимо топлива, конструкция методических печей в значительной мере зависит от требуемой производительности. В ряде случаев производительность методических печей должна составлять1500т/ч и металл.

1.3Описание конструкции агрегата

Фундамент печи предназначен для равномерной передачи массы печи на грунт. Давление, производимое подошвой фундамента на грунт не свыше 2500 кПа. Для обеспечения равномерной осадки фундамента нагрузка должна быть одинаковой по всему периметру подошвы. Фундамент должен быть прочным. Чаще всего его делают из бурого камня, выложенного на растворе, а также из бетона и железобетона. Во избежание расшатывания глубина заложения фундамента должна быть ниже глубины промерзания грунта. При строительстве печи внутри здания это правило не имеет значения. Фундамент защищает от действия высоких температур.

Каркас печи возводят на фундаменте. Назначение каркаса – воспринимать усилия, возникающие от массы металла или другого материала, находящегося в печи, футеровки печи и других элементов, которые крепятся на каркасе. При примени жесткого каркаса в вкладке печи оставляют температурные швы для компенсации температурного расширения кладки. Жесткий каркас заставляет кладку расширяться в сторону температурного шва. Учитывая тяжелый режим работы каркаса, его после изготовления испытывают на механическую прочность с пятикратной нагрузкой массе. Каркас загружают балластом и на специальном стенде поворачивают в рабочее положение вокруг оси и возвращают в исходное положение. Так повторяют несколько раз.

1.4 Описание футеровки

Футеровкой методической печи называют слой огнеупорного материала, защищенный кожух по всей высоте от действия высоких температур.

Футеровка печи обладает прочными, плотными и долговечными свойствами. Эти качества футеровки определяются двумя решающими факторами: правильным подбором материалов и хорошим качеством выполнения. Кирпичи укладывают на плашку, но в подах и сводах кладут на ребро и торец. Температурные швы между кирпичами, как правило, перевязывают. Перевязку температурных швов осуществляют, смещая кирпичи последующего ряда по отношению к предыдущему на 1/2, 1/4 и 3/4 кирпича. Огнеупорный слой с изоляционным слоем обычно не привязывают. Для крепления изоляционного слоя делают напуски огнеупорного кирпича 4-8 рядов. Футеровка печи состоит из пода, стен и свода.

Под печи выкладывают чаще всего на стальные листы, опирающиеся на подовые балки, или прямо на фундамент. Зазор между подом и фундаментом, образуемый с помощью подовых балок, оставляют для того, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха во избежание перегрева низа пода и верха фундамента. Под сделан многослойным. Нижние слои, называемые выстилкой, выложены из теплоизоляционного кирпича и низких сортов огнеупорного кирпича, а верхние слои – из огнеупорного. При кладке пода обеспечивают тщательную перевязку швов. Ряд кирпичей выложен вперемежку – то на плашку, то не ребро; самый верхний ряд выложен на ребро. Такая кладка лучше противостоит механическим воздействиям, испытываемая поверхностью пода.

Стены печи выложены из кирпичей на плашку. Стены сделаны многослойными и вертикальными; внутренний слой – огнеупорный, наружный теплоизоляционный. Промежуточные слои состоят из легковесного огнеупора или огнеупорного кирпича низких сортов. В стенах печи имеются отверстия: рабочие и смотровые окна, отверстия для горелок и т.д. Эти отверстия не ослабляют кладку. Для этого вокруг отверстий изоляционный кирпич не выкладывают, а напускают до кожуха огнеупорный кирпич. Окна перекрывают арками или специальными плитами. С наружной стороны рабочие окна армируют рамами. При кладке стен печей, так же как и при кладке пода, вертикальные швы перевязывают.

Свод печи сделан в виде арок и плоских перекрытий. Свод печи широкий из-за этого его делают плоскоподвесным.

Температурные швы предусмотрены для компенсации расширения кладки при нагреве.

2. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

2.1 Расчет горения топлива

Состав газообразного топлива:

СО2 = 12% Н2 = 3% СО = 26% N2 = 55% CH4 = 1% Н2О = 3%

Горючие составляющие в зависимости от количества воздуха, подаваемого для горения, вступают с кислородом воздуха в следующие реакции :

С + О2 = СО + 1030 кДж / кг

Н2 + О2 = (Н2О)пар + 121020 кДж /кг или 10800 кДж/м3

СН4 + 2О2 = СО2 + 2(Н2О)пар + 36000 кДж / м3

Принят коэффициент расхода воздуха при горении для газообразного топлива n =1,10.

Таблица 1 - Расчет горения газообразного топлива

Топливо

Воздух, м3

Продукты горения, м3

Соста-

вляю-

щие

Содер-

жа-

щие, %

Коли-

чество,

м3

О2

N2

Всего

О2+N2

СО2

Н2О

О2

N2

Всего

Всего

СО2

12

12

-

12,00

-

-

-

Н2

3

3

1,50

-

3,00

-

-

СО

26

26

13,00

26,00

-

-

-

N2

55

55

-

-

-

-

-

Продолжение таблицы 1

Топливо

Воздух, м3

Продукты горения, м3

Соста-

вляю-

щие

Содер-

жа-

щие, %

Коли-

чество,

м3

О2

N2

Всего

О2+N2

СО2

Н2О

О2

N2

Всего

СН4

1

1

2,00

1,00

2,00

-

-

Н2О

3

3

-

-

3,00

-

-

100

100

16,50

n = 1.0

состав, %

nн.с. = 3,76

16,50

62,04

78,54

39,00

8,00

-

117,04

164,04

Количество

n = 1,10

при

n = 3,35

18,15

60,80

78,95

39,00

8,00

1,65

115,80

164,45

23,00

77,00

100,00

22,77

4,86

1,00

70,42

100,00

100,00

Содержание в воздухе:

О2=23%; N2=77%.

nо .= N2 / О2 , (1)

где N2 – процентное содержание азота,%;

О2 – процентное содержание кислорода,%.

nо = 77% / 23% = 3,35

В нормальном состоянии содержание в воздухе:

О2=21%; N2=7%.

nн.с = N2 / О2 , (2)

где N2 – процентное содержание азота,%;

О2 – процентное содержание кислорода,%.

nн.с = 79% / 21% = 3,76.

Материальный баланс горения:

Поступило Получено

газа 100 м3,в том числе газа 100 м3, в том числе в килограммах

в килограммах

СО2 = 12*44/22,4=23,57( кг) СО2=39*44/22,4=76,61(кг)

Н2 = 3*2/22,4=0,27(кг) Н2О=8*18/22,4=6,43(кг)

СО=26*28/22,4=32,5(кг) О2=1,65*32/22,4=2,36(кг)

N2=55*28/22,4=68,75(кг) N2=115,80*28/22,4= 144,75(кг)

СН4=1*16/22,4=0,71(кг)

Н2О=3*18/22,4=2,71(кг)

____________________________________________________

128,21(кг) 230,15(кг)

Воздух

О2=18,15*32/22,4=25,93(кг)

N2=60,80*28/22,4=76,00(кг)

_______________________

101,93(кг)

приход=128,21+101,93=230,14(кг) (3)

расход=230,15(кг)

Неувязка баланса

Неув=(расход-приход)/ расход*100%, (4)

где расход - сумма расхода,кг;

приход - сумма прохода,кг.

Неув=(230,15-230,14)/230,15*230,15=0,004%

Указанной погрешностью можно пренебречь.

Расчет калориметрической температуры горения топлива.

Объем воздуха на 1 м3 топлива:

Vв пр.=78,95/100=0,789(м3/м3) (5)

Vв теор.=164,45/100=1,644(м3/м3) (6)

Плотность продуктов горения:

п.г.пр.= расход/Vв теор, (7)

где расход - сумма расхода,кг;

Vв теор- объем теоретического воздуха,м3.

п.г.пр.=230,09/164,45=1,399(кг/м3)

Для определения tk найдено удельное количество теплоты 1м3 продуктов горения

i= QH / Vв теор, (8)

где Qн-теплота сгорания,кДж;

Vв теор-объем теоретического воздуха,м3.

Теплота сгорания топлива по формуле Менделеева:

Qн=126*CO + 108*H2+ 358*CH4 + 590*C2H4 + 638*C2H6 + +913*C3H8+1187*C4H10+234H2S, кДж/м3 (9)

Qн=126*26+108*3+358*1=3958(кДж/м3)

i=3958*1,644=2407,54(кДж/м3)

По приложению А определено удельное количество теплоты 1 м3 продуктов горения.[2]

Пусть t1=1400С

in.r1 = 0.01(Ct1co2 * CO2 + Ct1Н2О*Н2О+ Ct1N2*N2)*t1, (10)

где Ct1-удельное количество теплоты, кДж/(м3*К);

in.r1=0,01*(2,32*23,71+1,82*4,86+1,52*1+1,44*70,42)*1400=2334,88(кДж/м3)

Пусть t2=1500С

in.r2 = 0,01(Ct2co2 * CO2 + Ct2Н2О*Н2О+ Ct2N2*N2)*t2, (11)

где Ct2-удельное количество теплоты, кДж/(м3*К);

in.r2=0,01*(2,345*23,7+1,855*4,86+1,53*1+1,442*70,42)*1500=2516,13(кДж/м3)

Получено так, что inr1 < i < inr2, t2-t1=100С оба эти условия соблюдены.

Составлена пропорция:

(t2 - t1)/(inr2 - inr1) = (t2 - tk)/(inr2 - inr),

откуда

tk = t2 - (inr2 - inr)*100/(inr2 - inr1), (12)

где tk - калориметрическая температура,С;

t2=1500 С

tk=1500-(2516,13-2407,54)*100/(2516,13-2334,88)=1497,76С

2.2Расчет количество теплоты, теряемой через отверстие

Размер загрузочного окна составляет 232*232 мм.

Q=Co [(T1 /100)4 – (T2/100)4 ] FФ, (13)

где F – площадь окна или отверстия,м2;

Т1 и Т2 – температуры печи и окружающего ее пространства, К;

Ф – коэффициент диафрогмирования;

С0 – коэффициент изучение абсолютно черного тела, равный 5,7 Вт/(м2*К).

F = 232*232=53824м2=0,54(мм2)

Ф=0,43

Т=t+273

Т1=20+273=293К

Т2=1150+273=1423С

Q=5,7*((1423/100)4*(293/100)4)*0,54*0,43=54172,06(Вт)

Вывод: Потери составляют 54,2Вт/час. Для уменьшения потерь в процессе работы необходимо закрывать окно огнеупорными створками.

3. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА И

ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Для безопасности работы персонала, обслуживающего нагревательные печи, обязательно выполнение правил по технике безопасности.

Взрывчатая смесь может образоваться, если до пуска печи газопровод не был продут. Воздух, оставшийся в газопроводе, смешиваясь с газом, образует взрывчатую смесь. Продувка газопровода газом с удалением его через продувочную свечу и последующая проверка содержания в нем кислорода – обязательные операции, предотвращающие взрыв.

При резком снижении давлении газа воздух через горелки может попасть в газопровод и образовать взрывчатую смесь. Для предупреждения этого необходимо газопровод и печь отключать при давлении менее 200 – 400 Н/м2.

Взрывчатая смесь образуется во время ремонта при плохой продувке газопровода или при проникновении в него газа через не плотности в задвижках. Во избежание этого надо устанавливать заглушку, отсекающую ремонтируемый участок газопровода от действующей сети, и своевременно продувать его.

Взрывчатая смесь образуется при попадании в воздухопровод газа или паров мазута через горелку при небольшом давлении воздуха, а также при не правильном пуске печи с отключенным вентилятором, т. е. когда вначале подают газ и поджигают его, а затем включают вентилятор. При этом газ может проникнуть в воздухопровод и образовать взрывчатую смесь, попадание которой на костер, горящий в печи, или факел запальника приводит к взрыву.

Для предупреждения взрывов при пуске печи предварительно включают вентилятор, продувают воздухопровод, а затем уже включают горелки.

Взрывы газов в печи, топке и борове могут произойти в следующих случаях:

– при недостаточной плотности запорных задвижек у горелок, через которые газ просачивается и заполняет печь;

– при нарушении инструкции при пуске печи, когда вначале подают газ, а потом подносят к горелке факел, который может погаснуть;

– в низкотемпературных печах, работающих при температурах не выше 500оС (ниже предела воспламенения газа), когда газ подается с избытком; при этом газ, не успевший сгореть в топке, может образоваться взрывчатая смесь в рабочем пространстве печи;

– при прекращении горения топлива в низкотемпературных печах с автоматическим регулированием температуры при выключении и включении горелок;

– при работе печи с недостатком воздуха, когда топливо, не сгорающее в печи, смешивается в боровах с воздухом, засасываемым через не плотности в шиберах и кладке, и образует взрывчатую смесь;

– при испарении мазута, когда его подают в большом количестве, особенно в начальный период пуска печи; при испарении его образуется взрывчатая смесь.

При перекрытии вентилей, установленных на трубах, подающих и отводящих воду от водоохлаждающей арматуры (рам, заслонок, глиссажных труб), оставшаяся в арматуре вода испаряется, давление в трубах резко повышается, что может привести к разрыву вентилей. Для предупреждения этого регулировочные вентили следует устанавливать только на трубах, подводящих воду к арматуре; на трубах, отводящих ее, их устанавливать нельзя.

Цилиндры пневмотолкателей и подъемников могут взорваться в том случае, если толщина их стенок мала, и не рассчитана на давление, оказываемое на стенки. Разрывы чугунных крышек и взрыв цилиндров особенно опасны.

Во избежание взрывов пневмоцилиндров толщину стенок следует определять расчетом. После сборки цилиндры должны подвергаться особым гидравлическим испытаниям при повышенном давлении. Испытывать их компрессорным воздухом или паром запрещается.

Влага в виде льда, снега или воды, попадая в расплавленную ванну, быстро испаряется, что приводит к взрыву и выбросу соли из ванны. Для предупреждения взрывов запрещается загружать ванну деталями, поверхность которых покрыта льдам или снегом. Во избежание попадания влаги селитровые, и масляные и щелочные ванны снабжают крышками и экранами.

Газовое топливо, продукты неполного горения и контролируемые атмосферы не имеют запаха, цвета и способны проникнуть через любые не плотности и даже фильтры противогазов.

По степени воздействия на организм человека вредные вещества подразделяют на 4 класса:

  1. Чрезвычайно опасные;
  2. Высоко опасные;
  3. Умеренно опасные;
  4. Малоопасные.

Окись углерода – наиболее опасная составляющая газообразного топлива и продуктов неполного горения газа. Она не имеет запаха, цвета и раздражающих свойств, которые могли бы своевременно сигнализировать о ее присутствии в атмосфере.

Сернистые соединения (сероводород, сернистый газ, содержащиеся в газообразном топливе или продуктах горения) вызывают раздражение слизистых оболочек и верхних дыхательных путей. Однако даже ничтожные концентрации сернистых соединений в атмосфере быстро обнаруживаются по запаху.

Углекислый газ, содержащийся в продуктах горения топлива, в полтора раза тяжелее воздуха, он может скапливаться на дне колодцев, в приямках и боровах. Отравление этим газом сопровождается головной болью, шумом в ушах, сердцебиением и обмороком. Хронических отравлений не бывает.

Метан, ацетилен, этан и этилен – это составная часть промышленного газового топлива и в первую очередь природного газа. Метан иногда встречается в канализационных колодцах и трубах.

Аммиак – сильно пахнущий газ. Раздражает верхние дыхательные пути.

Окислы азота могут образовываться при эксплуатации цианистых ванн для азотирования изделий. Удаляют их за пределы цеха с помощью мощной вентиляции.

Из цианистых соединений наиболее опасен цианистый водород, образующийся при взаимодействии цианистых солей с влагой или соляной кислотой. При обслуживании цианистых ванн необходимо выполнять все правила по технике безопасности.

В большинстве случаев отравление происходит через органы дыхания. Поэтому основное внимание должно быть обращено на обеспечение безопасных концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны, что достигается герметичностью аппаратуры и соответствующей вентиляцией промышленных помещений.

Для воздуха рабочей зоны производственных помещений устанавливают предельно допустимые концентрации вредных веществ, утверждаемые Минздравом РФ, превышение которых не допускается (таблица 1)


Таблица 2 – Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны

Вещества

Предельно допустимая концентрация, мг/м3

Класс опасности

Агрегат-ное состояние***

Аммиак

20,0

4

п

Марганец

0,3

2

а

Окись азота (в пересчете на NO2)

5,0

2

п

Окись углерода*

20,0

4

п

Сероводород

10,0**

2

п

Фенол

5,0**

3

п

Цианистый водород

0,3**

2

п

Этилмеркаптан

1,0

2

п

* При продолжительной работе в атмосфере, содержащей окись углерода, не более 1 ч предельно допустимая концентрация окиси углерода может быть повышена до 50 мг/м3, при продолжительности работы не более 30 мин – до 100 мг/м3, при продолжительности не более 15 – до 200 мг/м3. Повторные работы в условиях повышенного содержания окиси углерода в воздухе рабочей зоны можно выполнять с перерывом не менее 2 ч.

** Опасны также при поступлении через кожу.

*** п– пары и (или) газы; а – аэрозоли.

Предельно допустимыми концентрациями веществ в воздухе рабочей зоны являются такие, которые при ежедневной работе в пределах 8 ч в течение всего рабочего стажа не могут вызвать у работающих заболеваний или отклонений в состоянии здоровья.

Концентрации газов в атмосфере цеха определяются различными методами. Наиболее простым из них является метод определения с помощью бумаги (индикаторной), пропитанной различными реактивами, цвет которых изменяется в зависимости от концентрации газа. Например, индикаторная бумага, пропитанная 1%-ным раствором хлористого палладия и обработанная 5%-ным раствором уксусно-кислотного натрия, при внесении в атмосферу, загрязненную окисью углерода, чернеет. При концентрации в атмосфере цеха 760мг/м3 СО индикаторная бумага сразу же чернеет, при концентрации 76мг/3 – через 1 мин, а при 7,6мг/м3 – через 20 мин.

С помощью различных газоанализаторов определяют концентрацию газов в газопроводе или печи перед ремонтом. Однако эти приборы не сигнализируют о повышении концентраций газов в рабочей зоне. Поэтому в таких помещениях, как, например, машинные залы на газоповысительных станциях, необходимо устанавливать автоматические газоанализаторы, сигнализирующие о повышении концентраций выше допустимых.

Повышение концентраций газов чаще всего связанно с проникновением их в производственные помещения при наличии не плотностей в газопроводах, при недостаточной продувке их или печей перед ремонтом. Безопасные концентрации достигаются абсолютной герметичностью газопроводов и запорной аппаратуры, тщательно контролируемой при систематических осмотрах газовых коммуникаций.

Кузнечные и термические печи, и раскаленный металл излучают большое количество теплоты. Интенсивность теплового излучения достигает 25 – 40кДж/(см2 мин). При интенсивности 16кДж/(см2 мин) на незащищенной поверхности тела могут появиться ожоги.

Для борьбы с тепловыделением применяют различные предохранительные устройства: туширующие переносные вентиляторы, защитные очки, футерованные заслонки, экран с водяной или воздушной завесой.

  1. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Основная функция регулятора температуры и соотношения газа и воздуха состоит в том, чтобы выявить отклонение регулируемой величины от заданного значения, усилить это отклонение и преобразовать в перемещение исполнительного механизма или в управляющий сигнал регулирующего органа. Иными словами, автоматический регулятор – это комплекс устройств, предназначенных для измерения регулирующего воздействия на процесс для устранения выявленного отклонения. Каждую из перечисленных функций выполняет определенная часть регулятора, который состоит из следующих узлов: чувствительного (измерительного) элемента, управляющего устройства с задатчиком, исполнительного механизма и регулирующего органа.

Регулятор температуры работает следующим образом. Помещенный в рабочем пространстве печи термоэлектрический термометр 6 вырабатывает сигнал, пропорциональный температуре. Этот сигнал поступает на вход автоматического потенциометра 5, откуда он передается на изодромный регулятор 3. Одновременно на ход регулятора подается сигнал от задатчика 4. От изодромного регулятора сигнал поступает в усилитель 11, где он усиливается по мощности и напряжению до значения, необходимого для изменения положения заслонки 7, расположенной на газопроводе. Регулятор непрерывно изменяет подачу топлива таким образом, чтобы температура в печи оставалась постоянной. Универсальный переключатель 1 имеет два положения: автоматическое и ручное. При ручном управленими используются кнопки 2.

Так как при регулировании температуры изменяется расход газа, то для экономического сжигания топлива приходится изменять и расход воздуха, т.е. поддерживать заданное соотношение расхода газа и воздуха.

Вследствие изменения положения заслонки 7 в газопроводе изменяется перепад давлення газа в диафрагме 9, что фиксируется чувствительными элементами дифманометра 9. В дифманометра перепад давлення преобразуется в электрический сигнал, который подается в усилитель 11 и на измерительный прибор 10, оснащенный интегрирующей (суммирующей) приставкой для подсчета израсходованного количества газа. С выхода усилителя сигнал поступает на ход регулятора 12 соотношения газа и воздуха, который через усилитель 11 управляет положением заслонки 7, установленной на воздухопроводе. При изменении расхода воздуха изменяется также перепад давлення на диафрагме 8, что фиксируется дифманометром 9. Выходной сигнал дифманометра усиливается усилителем 11 и подается на вход регулятора соотношении газа и воздуха.

Для переключения режимов управления (автоматический или ручной) служит универсальный переключатель 1. При ручном режиме управление осуществляют с помощью кнопок 2.

Изодромные электрические регуляторы используются также в термических цехах в автоматических системах стабилизации атмосферы электрических печей. [3]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте рассчитана и описана методическая печь, отапливаемая бедным газообразным топливом. Подробно изучена работа печи, описана конструкция работы агрегата, а также футеровку, которая применяется для печи. Изучены составные части футеровки печи: под, стены, свод. Выполнены основные расчеты параметров: расчет горения топлива, составлен материальный баланс горения, расчет калориметрической температуры горения топлива, расчет количество теплоты, теряемое через отверстие. Для работы методической печи подробно изучены мероприятия по охране труда и окружающей среды, что является обязательным выполнением этих правил. В технике безопасности представлена таблица «Предельно допустимых концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны». Специальной части рассмотрен регулятор температуры и соотношения газа и воздуха. Также описан принцип его работы в методической печи. К курсовому проекту прилагается: чертеж методической печи, отапливаемая бедным газообразным топливом, спецификация к данной печи; чертеж регулятора температуры и соотношения газа и воздуха, спецификация к данному регулятору, ведомость документов

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Кривандин В.А. Металлургические печи/ Марков Б.Л.-М.:Металлургия.1967
  2. Долотов Г.П. Печи и сушила литейного производства /Кондаков Е.А.-М.: Машиностроение.1990- 304с.
  3. Стараверов А.Г. Основы автоматизации производства – М.: Машиностроение,1989 – 312с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Таблица 1.3 Удельные теплоемкости газов. кДж/ м3 К

Темпера-тура, С0

О2

N2

CO

H2

CO2

H2O

SO2

CH4

Воз-

дух

H2S

C2H4

C2H6

0

1,31

1,29

1,30

1,28

1,60

1,5

1,73

1,55

1,30

1,51

1,83

2,21

100

1,32

1,30

1,30

1,29

1,70

1,51

1,81

1,64

1,30

1,53

2,06

2,50

200

1,34

1,30

1,31

1,30

1,79

1,52

1,89

1,76

1,31

1,56

2,28

2,78

400

1,38

1,32

1,33

1,30

1,93

1,57

2,02

2,01

1,33

1,60

2,69

3,31

600

1,42

1,34

1,36

1,31

2,04

1,62

2,11

2,26

1,36

1,78

3,03

3,78

800

1,45

1,37

1,39

1,32

2,10

1,67

2,18

2,50

1,38

1,78

3,31

4,17

1000

1,48

1,39

1,41

1,33

2,20

1,73

2,27

2,70

1,41

1,85

3,55

4,53

1200

1,50

1,42

1,44

1,34

2,27

1,78

2,28

2,86

1,43

1,91

3,75

4,83

1400

1,52

1,44

1,46

1,36

2,31

1,83

2,32

2,96

1,45

-

-

-

1600

1,54

1,45

1,47

1,37

2,37

1,88

2,36

-

1,48

-

-

-

1800

1,55

1,47

1,49

1,39

2,39

1,92

-

-

1,49

-

-

-

2000

1,57

1,48

1,50

1,41

2,42

1,96

-

-

1,51

-

-

-

Методическая печь, отапливаемая бедным газообразным топливом