УДК 666.76.041:519.28

Иванов В.И., Нестеренко Т.Н, Зинченко В.Ю., Чепрасов А.И.

К УПРАВЛЕНИЮ тепловой РАБОТОЙ ЗОНЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ТУННЕЛЬНОЙ ПЕЧИ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ЕЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

Запорожская государственная инженерная академия

В процессе производства огнеупоров ответственную роль выполняет зона охлаждения туннельной печи, которая наряду с заданным режимом охлаждения обожженных огнеупоров обеспечивает и снабжение зоны обжига печи воздухом для сжигания газообразного топлива.

Известно, что при охлаждении обожженных огнеупоров от максимальных температур до температуры порядка 1000 °С происходит кристаллизация жидкой фазы и усадка материала в упругопластической области. В области температур ниже 1000 °С процесс охлаждения может сопровождаться образованием термических напряжений, которые при повышении производительности печи способствуют появлению трещин в готовой продукции.

В связи с этим возникает необходимость коррекции расхода воздуха, подаваемого в указанную зону, для обеспечения стабильного качества готовой продукции на стадии ее охлаждения в туннельных печах при изменении их производительности.

В основу управления тепловой работой зоны охлаждения печей данного типа может быть положено трансцендентное уравнение, полученное из решения дифференциального уравнения теплообмена в противотоке в виде [1]:

где , – среднемассовая температура обожженных огнеупоров на входе в зону охлаждения и температура на -ом участке данной зоны, К, соответственно; , – температура и средняя теплоемкость воздуха на входе в зону охлаждения со стороны его подачи в печь, К, кДж/(м³×К), соответственно; – интервал времени между проталкиванием печных вагонеток в печи, с; – средний по длине зоны охлаждения коэффициент теплоотдачи, кВт/(м²×К); – тепловоспринимающая поверхность садки обожженных огнеупоров на печной вагонетке, м²; – объем садки обожженных огнеупоров на печной вагонетке, м³; – количество печных вагонеток в зоне охлаждения туннельной печи; – масса садки огнеупоров на печной вагонетке, кг; – средняя теплоемкость обожженных огнеупоров в интервале температур …, кДж/(кг×К); – критерий массивности садки огнеупоров.

Данное уравнение предусматривает функциональную зависимость расхода воздуха, подаваемого для охлаждения обожженных огнеупоров, от интервала времени между проталкиванием печных вагонеток (через ) при инвариантности безразмерной температуры на выходе из зоны охлаждения туннельной печи. Указанная инвариантность позволяет стабилизировать температуру теплоносителя (воздуха), подаваемого для охлаждения огнеупоров, а, следовательно, и его качество при изменении интервала между проталкиванием печных вагонеток в печи и схемы загрузки полуфабриката огнеупоров на печные вагонетки. В связи с большим объемом вычислений при определении отдельных параметров уравнения его решали с использованием ПЭВМ.

В соответствии с предложенной методикой были выполнены расчеты расхода воздуха, подаваемого в зону охлаждения туннельной печи шамотного цеха ОАО «Запорожогнеупор» при обжиге изделий марки КШУ-16 в шести- и пятистобликовой схемах загрузки полуфабриката на печные вагонетки. Исходные данные для расчетов были получены на основе экспериментально-расчетных исследований внешнего и внутреннего теплообмена в зоне охлаждения данной печи при производительности соответствующей печи девяти проталкиваний печных вагонеток в смену, которая позволяет получать продукцию стабильного качества, удовлетворяющего требованиям стандарта.

Результаты расчетов расхода воздуха, подаваемого в зону охлаждения туннельной печи при изменении ее производительности, позволили установить, что суммарная мощность печных вентиляторов, установленных в зоне охлаждения туннельной печи, является достаточной для повышения производительности печи до одиннадцати проталкиваний печных вагонеток в смену, а также при переходе на загрузку полуфабриката огнеупоров в пятистолбиковую схему загрузки. В случае увеличения количества проталкиваний печных вагонеток в печи до двенадцати в смену необходимо применение более мощных печных вентиляторов.

Изменение производительности туннельной печи шамотного цеха ОАО «Запорожогнеупор» на практически реализуемой в производственных условиях производительности (шесть-тринадцать проталкиваний печных вагонеток в смену) требует регулирования расхода воздуха, подаваемого в ее зону охлаждения в диапазоне 8,0-22,0 м³/c. Это предопределяет создание системы автоматического регулирования аэродинамическим режимом в зоне охлаждения данной печи, в основу алгоритма которой должно быть положено решение трансцендентного уравнения, полученное на ПЭВМ.

Литература

1. Китаев, Б. И. Теплообмен в шахтных печах / Б. И. Китаев, Ю. Г. Ярошенко, В. Д. Сучков. – Свердловск : Металлургия, 1957. – 279 с.