Geum.ru

Энергетическое обеспечение производства

Методическое пособие - Физика

Другие методички по предмету Физика

тельному перерасходу топлива и электроэнергии. На охлаждение печей расходуют более половины всей воды, потребляемой металлургическим заводом.

Для снабжения цехов водой на заводах строят специальные водяные насосные станции, а одним из критериев выбора площадки их строительства является наличие близко расположенных источников воды.

Все системы охлаждения металлургических печей можно разделить на пять групп:

  1. охлаждение холодной технической водой;
  2. охлаждение горячей химически очищенной водой;
  3. испарительное охлаждение;
  4. испарительное охлаждение в комплексе с использованием тепла отходящих газов;
  5. замкнутое охлаждение с парообразованием вне охлаждаемой детали.

Основным охлаждающим элементом (теплоносителем) в указанных системах является вода или пароводяная смесь. Физические свойства воды достаточно хорошо удовлетворяют требованиям, предъявляемым к теплоносителям. Удельная теплоемкость воды больше удельной теплоемкости большинства других жидкостей и возрастает с повышением температуры. Для водяного охлаждения применяют техническую воду, содержащую растворенные соли и технические взвеси. При нагревании воды до температур выше 500 С происходит выпадение растворенных в ней солей и образование накипи, ухудшающей отвод теплоты, что в итоге приводит к прогару охлаждаемых элементов. Для предотвращения отложения накипи температура нагрева воды в зависимости от содержания солей не должна превышать 50-400с. Прошедшая через охлаждаемые элементы вода не обладает достаточным запасом теплоты и не может быть использована даже на бытовые нужды.

Холодная неочищенная вода поступает в охлаждаемый элемент, отбирает от ее стенок тепло, нагреваясь при этом до 30-40 С. Такая система требует больших расходов воды, кроме того, вследствие низкой температуры уходящей воды исключается возможность использования ее тепла.

Сущность метода охлаждения горячей химически очищеной водой. Химически очищенная вода начальной температурой 70 С поступает в охлаждаемый элемент и, отбирая тепло от ее стенок, нагревается до 95 С.

Преимуществами такой системы является возможность использования тепла уходящей воды (например, для теплофикации жилых и производственных помещений), отсутствие накипи на стенках охлаждаемых деталей, а также меньший расход охлаждающей воды.

При испарительном охлаждении химически очищенная вода, поступающая в элемент, доводится до кипения и превращается в пар. Замена холодной воды на кипящую позволяет значительно повысить коэффициент теплоотдачи от охлаждаемой поверхности. Для обычной воды он составляет 2-5 кВт /(м2 град),а при парообразовании его значение вырастает до 20-50 кВт (м2 град), т.е увеличивается на порядок. При испарительном охлаждении с каждым киллограммом воды отводится приблизительно 2500 кДж тепла вместо 40-45 КДж при водяном охлаждении, что позволяет сократить расход воды примерно в 60 раз и более.

Непрерывная циркуляция воды в системе с естественной циркуляцией обеспечивается за счет разности удельных весов воды (в опускной трубе) и пароводяной смеси (в подъемной трубе). Образующаяся в охлаждаемом элементе пароводяная смесь по удельному весу легче воды; она поднимается вверх и попадает в барабан- сепаратор, где разделяется (сепарируется) на воду и пар. Пар направляется к потребителю, а вода - по опускной трубе - снова к охлаждаемому элементу. Потери воды из системы в виде пара восстанавливаются химически очищенной водой, подаваемой насосами в барабан- сепаратор. Для улучшения естественной циркуляции барабаны- сепараторы необходимо устанавливать как можно выше над охлаждаемым элементом.

Недостатком такой системы является низкое давление получаемого пара, составляющее 5-20 Н/см2, или 0,5-2,0 ат. Получение пара более высокого давления невозможно из-за того, что конструкция охлаждаемых деталей в виде полых коробок не выдерживает повышенных давлений.

В системе с принудительной циркуляцией рисунок 6.7 циркуляция воды в контуре барабан - сепаратор - охлаждаемый элемент осуществляется специально установленным циркуляционным насосом. Переход от коробчатых конструкций охлаждаемых деталей к трубчатым и сверленым позволяет применить систему с принудительной циркуляцией и довести давление пара до 300-400 Н/см2 или 30-40 ат.

Остальные способы по существу являются разновидностями испарительн6ой системы охлаждения.

По сравнению с водяным охлаждением система испарительного охлаждения имеет следующие преимущества:

  1. срок службы охлаждаемых элементов увеличивается в 10-15 раз;
  2. исключаются горячие ремонты печей из-за прогара его отдельных элементов, так как при использовании химически очищенной воды не образуется накипь;
  3. отпадает необходимость в создании дорогостоящих охладительных сооружений: градирен, брызгальных бассейнов, прудов-охладителей, водоводов, мощных насосных станций;
  4. значительно уменьшаются диаметры труб водоводных систем;
  5. наращивают мощности насосных станций вследствие уменьшения расходов воды;
  6. в процессе охлаждения вырабатывается дополнительное количество пара энергетических параметров.

Однако следует учитывать, что испарительное охлаждение требует установки дополнительного оборудования (циркуляционных насосов, баков с питательной водой, отпускных труб, установок химической очистки воды) и не исключает возможности попадания воды в рабочее пространство, которое может привести к взрывам и выбросам расплава металла.