Введение.
Нагревательные печи вкузнечных цехах используют для нагрева под пластическую деформацию и подтермическую обработку. Нагревательные печи для нагрева заготовок, слитков илиблюмсов из черных и цветных металлов под ковку, прессование, штамповку,высадку, гибка и печи для термической обработки деталей, улучшающей ихсвойства, работают при 150-1300 С. Требования, к нагревательным современнымпечам:
1)обеспечениенеобходимой температуры и заданного режима нагрева;
2)высокая тепловаяэкономичность с полным сжиганием топлива и максимальным к.п.д.;
3)простота конструкции иминимальные габаритные размеры, обеспечивающие нагрев большого ассортиментаизделий при различных режимах и с высокой производительностью;
4)механизация иавтоматизация загрузки и выгрузки изделий, а также их продвижение в печи, чтоувеличивает её производительность, облегчает обслуживание и позволяетустанавливать в общем производственном потоке цеха или в поточныхавтоматических линиях;
5)автоматическоерегулирование теплового режима, обеспечивающее более точное соблюдениезаданного режима по сравнению с ручным регулированием; В результате этогоповышается качество нагреваемых изделий;
6)удобство обслуживанияпри эксплуатациях и ремонтах;
7)возможность применениязащитной контролируемой атмосферы для получения без окислительного нагреваметала.
Всем этим требованиям впервую очередь удовлетворяют электрические и газовые печи, работающие наприродном газе и получающие преимущественное применение в кузнечно-термическихпечах. При нагреве стали под пластическую деформацию температура печи должнабыть не ниже 1250 С. В кузнечных печах эту температуру наиболее простодостигнуть при использовании высоко калорийного топлива с высокой теоретическойтемпературой горения.
Для получения рабочейтемпературы 1200-1250 С теоретическая температура горения топлива должна бытьдля камерных и щелевых печей не ниже 1850 С, для методических толкательных – нениже 1700С, Такие температуры можно получить и при сжигании низкокалорийноготоплива, используя для горения подогретый воздух.
В печах с интенсивнойциркуляцией газов изделия нагреваются равномерно. Более высокие требования поравномерности нагрева предъявляют к печам для нагрева изделий и заготовок излёгких сплавов и к термическим печам. В этих случаях максимальная разностьтемператур в различных точках изделия не должна превышать 10С. Перепадтемператур определяют термопарами, помещёнными в нескольких точках нагреваемогоизделия. Чем совершеннее конструкция печи, тем меньше перепад.
1 Назначениеи принцип работы печи
Назначение и областьприменения. Печинагревательные камерные с выдвижным подом применяются для нагрева слитков иликрупных заготовок под ковку с конечной температурой нагрева 1100 – 1300 С.Загрузка на под и съем заготовок с пода осуществляются с помощью средствцеховой механизации (обычно мостовыми кранами).
Производительность печейможет изменяться в зависимости от марки стали, размеров заготовок или слитков,вида топлива и должна уточняться в каждом конкретном случае.
Состав установки печи.В комплект установкипечи входят рельсовые пути как в печи, так и внешние, механизмы выкатки пода иподъема заслонок, а также приборы теплового контроля и автоматики.
Основные техническиерешения. Печи этоготипа отапливаются природным газом или жидким нефтяным топливом (мазутом),сжигаемым с помощью типовых горелок или форсунок. Применение для печей свыдвижным подом газовых горелок среднего давления (инжекционных) нерекомендуется.
Для подогрева воздуха,идущего на горение, печи этого типа оборудуются рекуператорами (трубчатыми,игольчатыми или радиационными).
Продукты горенияотводятся в боров и дымовую трубу или вверх под зонт и далее в систему цеховыхдымопроводов.
Тепловой режим и режимдавлений в печах поддерживаются автоматически.
Кладка печей выполняетсяиз шамотного, шамотного легковесного, диатомового и глиняного (красного)кирпича и заключается в сварной металлический каркас с обшивкой из листовойстали. Печи устанавливаются на специальный фундамент, общий для печи и длярельсовых путей выдвижного пода (внутри печи и вне ее).
В фундаментепредусматриваются приямки для размещения механизмов выкатки пода и длямеханизмов подъема заслонки.
Подины печей состоят израмы, сваренной из проката, литой гарнитуры и футеровки из шамотногонормального и легковесного кирпича. Рама подины перемещается на цепях катков.
Механизмы выкатки подаприменяются с рейками цевочного типа. В качестве механизмов подъема заслонокиспользуются типизированные электрические лебедки или гидравлическиеподъемники.
Расположение механизмовможет быть как правым, так и левым.
В случае необходимостивыкатки пода на трансбордер подина устанавливается на колесах и выкатки ееосуществляется с помощью механизма трансбордера.
/>/>/>/>/>
Рисунок 1Печь с выкатным подом
1- Путь роликовый;
2- Механизмвыкатного пода;
3- Под выкатной;
4- Дверце;
5- Механизм подъемадверцы;
6- Каркас;
7- Футеровка;
8- Горелка;
9- Дымоход;
10- Рекуператор;
11- Дымоход.
2 Расчетгорения топлива
2.1 Расчетколичества воздуха
Печь отапливаетсяприродным газом месторождение “Елшанское” при n = 1,07
Состав газа
Таблица 1.1
СН4
С2Н6
С2Н8
С4Н10
N2
СО2 93,7 0,7 0,6 0,6 4,4 -
Химические реакциигорения
СН4 + 2О2= СО2 + 2Н2О
С2Н6+ 3,5О2 = 2СО2 + 3Н2О
С2Н8+ 4О2 = 2СО2 + 4Н2О
С4Н10+ 6,5О2 = 4СО2 + 5Н2О
/>N2т N2п.г.
Расчет ведем на 100м3газа.
2.2 Расчетколичества и состава продуктов горения
Таблица1.2Расчет горения топливаТопливо
Воздух, м3
Продукты горения, м3 Составляющие Содержание,%
Количество, м3
О2
N2 Всего
СО2
Н2О
О2
N2 Всего
СН4 93,7 93,7 187,4 196,15*3,76 = 737,52 196,15+737,52 = 933,67 93,7 187,4 - 737,52+4,4 = 741,92 98,7+194,9+741,92 = 1035,52
С2Н6 0,7 0,7 2,45 1,4 2,1 -
С2Н8 0,6 0,6 2,4 1,2 2,4 -
С4Н10 0,6 0,6 3,9 2,4 3 -
N2 4,4 4,4 - - - -
СО2 - - - - - - 100 100 196,15 737,52 933,67 98,7 194,9 - 741,92 1035,52 Коэффициент расхода воздуха,n n = 1,0 состав,% 21 79 100 9,53 18,82 - 71,65 100,00 n = 1,07 количества,% 209,88 789,15 999,02 98,7 194,9 13,73 793,55 1100,88 n = 1,07 состав,% 21 79 100 8,97 17,70 1,22 72,11 100,00
2.3 Расчеттемпературы горения
Температура горениятоплива – важный показатель при расчете горения топлива. Различают температуры калориметрическую,теоретическую и практическую.
Калориметрическойтемпературой tк горения называют температуру, которую имели быпродукты горения при отсутствии потерь теплоты в окружающее пространство и надиссоциацию. В этом случае подразумевают, что вся теплота, выделяемая присгорании, идет только на нагрев продуктов горения. Калориметрическаятемпература является расчетной величиной.
1. Определяют составпродуктов горения топлива, Qн и объем продуктов горения единицытоплива Vп.г.пр. при заданном коэффициенте расходавоздуха n.
2. Определяютдействительное удельное количество теплоты 1 м3 продуктов горения(кДж/м3):
iп.г. = Qн/V, п.г.пр.
iп.г. – действительное удельное количествотеплоты
Qн – теплота сгорания газообразного топлива
V, п.г.пр. – объем продуктов горенияпрактический
V, п.г.пр. = 1100,88: 100 = 11,0088 м3
Qн = 358*СН4 + 638*С2Н6+ 913*С2Н8 + 1187*С4Н10 = 358*93,7+ 638*0,7 + 913*0,6 + 1187*0,6 = 5051,2 кДж/м3
iп.г.пр. = 5051,2/ 11,0088 = 458,833 кДж/м3
3. По значениюполученного удельного количества теплоты продуктов горения iп.г. приблизительно определяютсоответствующую ему температуру продуктов горения t1.
4. По температуре t1 рассчитывают удельное количество теплоты 1 м3продуктов горения данного состава (кДж/м3):
при 1900С
i1 = 0,01* t1( СО2*Ссо2+ Н2О*Сн2о + N2*СN2 + О2*Со2)i1 = 0,01*1900(8,97*2,42 + 17,70*1,93 + 72,11*1,48 +1,22*1,57) = 3125,69 кДж / м3
при 2000С
i2 = 0,01* t2( СО2*Ссо2+ Н2О*Сн2о + N2*СN2 + О2*Со2) i2 = 0,01*2000( 8,97*2,43 + 17,70*1,94 +72,11*1,49 + 1,22*1,58) = 3310,2 кДж/м3
5. По значениямтемператур t1и t2 и удельным количествам теплоты i1п.г. и i2п.г, соответствующим этим температурам, находят tк.
i0-i1
tк = t1 + ───
i2-i1
458,833 –3125,69
tк = t1 + ───────────= 1885,55 С
3310,2 – 3125,69
tпр. = η* tк, где η = 0,62…..0,82 tпр. = 0,62*1885,55 = 1169,041
2.4Материальный баланс горения
Поступило: Получено:
газа в 100м3,в том числе в кг: продуктов горения в кг:
СН4 = 93,7*16/ 22,4 = 66,929 СО2 = 98,7*44 / 22,4 =193,875
С2Н6= 0,7*30 / 22,4 = 0,938 Н2О = 194,9*18 /22,4 = 156,616
С2Н8= 0,6*32 / 22,4 = 0,857 N2 = 793,55*28 / 22,4 = 991,938
С4Н10= 0,6*58 / 22,4 = 1,554 О2 = 13,73*32 /22,4 = 19,614
N2 = 4,4*28 / 22,4 = 5,5/> /> /> /> /> /> />
75,778 1362,043
Воздуха: О2 =209,88*32 / 22,4 = 299,829
N2 = 789,15*28 / 22,4 = 986,438
/>
1286,267
∑прих =75,778 + 1286,267 = 1362,045кг
∑расх =1362,043кг
3 Расчетнагрева металла
3.1 Расчет нагрева металла в I интервале
Температура металла
/> tмн + tмIк
/>tмI= , С где tмIк – примите 600 С.
2
tмн – температура металла начальная, С
tмIк – температура металла конечная, С
20 + 600
/>/>tмI= = 310 С
2
Температура газа
/> tгIн+ tгIк
/>tгI = 2 ,С где tгIк – примите 1150 С.
tгIн – температура газа начальная, С
tгIк – температура газа конечная, С
800 + 1150
/>/> tгI = = 975 С
2
Температура кладки/> /> /> /> /> /> />
/> tмI + tгI
/>tклI = , С
2
310 + 975
/>tклI = =642,5 С
2
Парциальное давление излучающихкомпонентов продуктов сгорания
Vсо2
/>Рсо2 = Рат , кПа,
Vсм
где Рат = 98,1 кПа;
Vсо2– процентное содержание СО2 в продуктах сгорания топлива, %;
Vсм = 100%.
8,97
/>Рсо2 = 98,1 = 8,8 кПа
100
Vн2о
/>Рн2о = Рат , кПа,
Vсм
где Vн2о – процентное содержание Н2О впродуктах сгорания, %.
17,70
/> Рн2о = 98,1 =17,4 кПа
100
Эффективная длина луча
V ВНL — hbl
/>/>Sэф = 3,6 = ,м,
F Fк + Fм
где В – ширина рабочего пространствапечи, м
(В = b + 2а, где а = 0,5м); В = 0,7 + 2*0,5 = 1,7м
Н – высота рабочего пространства(примите Н = 1,8м);
L — длина рабочего пространства, м (L = l + 0,5); L =2,4 + 0,5 = 2,9м
Fк – площадь внутренней поверхностирабочего пространства печи (за вычетом площади занятой металлом), м2
(Fк =2ВН + 2НL + 2ВL – bl); Fк = 2*1,7*1,8 + 2*1,8*2,9 +2*1,7*2,9– 0,7*2,4 = 24,74м2
Fм – площадь тепловоспринимающейповерхности металла, м2
( Fм = 2bh + 2hl + bl). Fм = 2*0,7*0,8 = 2*0,8*2,4 + 0,7*2,4 =6,64м2
1,7*1,8*2,9 –0,8*0,7*2,4
/>Sэф = 3,6 = 0,864м
24,74 + 6,64
Определим произведение
Рсо2 * Sэф, кПа*м; 8,8*0,864 = 7,6
Рн2о * Sэф, кПа*м; 17,4*0,864= 15
Выполним номограммы
εсо2= 0,09, где εсо2 – степень чернотыуглекислого газа, содержащегося в продуктах сгорания;
ε, н2о= 0,13, где εн2о – степень чернотыводяных паров;
β = 1,12, где β – поправочный коэффициент.
Степень черноты газа
ε, г = εсо2+ β*ε, н2о
ε, г = 0,09 + 1,12*0,13 = 0,24
Для природного газа
εгI =1,5*ε, г;
εгI =1,5*0,24 = 0,36
Для мазута
εг = 2,5*εг;
εг = 2,5* 0,24 = 0,6
Степень развития кладки
Fк
/>ω = .
Fм
24,74
/>ω = = 3,73
6,64
Номограмма для определения εсо2
/>
/>εсо2
/>/>0,09
/> 975 t, C
Рисунок 2 Номограмма для определения εсо2
Номограмма для определения ε, н2о
/>
ε, н2о
/>
/>/>0,13
/> t, С
975
Рисунок 3 Номограмма для определения εн2о
Номограмма для определения β
/>
β
/>
/>/>1,12
/> Рн2о, кПа
Рисунок 4 Номограмма для определенияβ
Определим значение комплексов,принимая εм = 0,8; εк = 0,6.
1 1
/>/>М = 1 – (1 – εг) * ( 1 – εк)* (1 - ω ) – (1 – εг)2* (1 – εм) * (1 – εк)* ;
ω
1 1
/>/>М = 1 – (1 – 0,6)*(1 – 0,6)*(1 — )– (1 – 0,6)2*(1 – 0,8)*(1- 0,6)* = 0,6
3,73 3,73
1
/> εг*εм [ 1 + (1 –εг)*(1 – εк)* ω]
/> А = М
1
/> 0,6*0,8 [1 + (1 – 0,6)*(1 – 0,6)*3,73]
/>А = 0,6 = 0,76
εм*εк(1 – εг)
/>В = М
0,8*0,6(1 – 0,6)
/>В = = 0,3
0,6
Удельный тепловой поток результирующегоизлучения
/>/>/>/>qмIрез = С0*А [( tгI + 273)4 – ( tмI + 273)4] + С0*В [( tкI + 273 )4 – ( tмI + 273)4]
100 100 100 100
Вт/м2, где С0– коэффициентлучеиспускания абсолютно черного тела, = 5,7 Вт/м2*К4.
/>/>/>qмIрез = 5,7*0,76[( 975 +273 )4 – (310 + 273 )4] + 5,7*0,3 [( 642,5 + 273)4–
100 100 100
310 + 273
/> ( )4] = 110072,5 Вт/м2
100
Коэффициент теплоотдачи излучением
qмIрез
/> £Iизл = , Вт/м2*К
/>/> tгI — tмI
110072,5
/>£Iизл = = 165,5Вт/м2*К
975 — 310
Суммарный коэффициент теплоотдачи
£∑1= £кон + £Iизл, Вт/м2*К, где £кон – коэффициент теплоотдачи конвекцией = 15 Вт/м2*К.
£∑1= 15 + 165,5 = 180,5 Вт/м2*К
/>Заготовку прямоугольного сечения с b ≤1,8 можно представить ввиде
h
эквивалентного цилиндра с диаметром
dэ = 1,128*√h*b, м. dэ = 1,128*√0,8*0,7 = 0,9 м.
Критерий Био
£∑I*S
/>ВiI =
λ
£ — коэффициент теплоотдачи
S – прогреваемая толщина изделия
λ– коэффициент теплопроводности
180,5*0,35
/>ВiI = =1,3
48,6
Температурный критерий
tгI — tпов
/>QповI = tгI — tмн
tпов –температура поверхности
975 — 600
/> QповI = =0,4
975 — 20
Время нагрева металла в I интервале
/> τI = F0I S2 , С
а
где F0I – критерийФурье в I интервале
а – коэффициенттемпературопроводности стали
0,12
/>τI =0,8 0,000001 = 9600: 3600 = 2часа
Температура в центре заготовки вконце I интервала периода нагрева
tцентI = tгI — QцентI*( tгI — tмн),С
QцентI – температурный критерий вцентре заготовки в конце I интервала
tцентI = 975 – 0,68*(975 – 20) = 325,6 С
Средняя по сечению температуразаготовки в конце I интервалапериода нагрева
tмIк + tцентI 600 + 325,6
/>/>tI-II = 2 , С tI-II = =462,8 С
2
3.2 Расчетнагрева металла во II интервале
Температура поверхности металлаизменяется от tмIIн, С = 600 С, до tмIIк, С = 1000 С.
Температура газа изменяется от tгIIн, С =1150 С, до tгIIк, С = 1300 С.
Средние за интервал температуры:
tнмII + tкмII 600+ 1000
/>/>tмII = 2 , С tмII = 2 = 800 C
tнгII + tкгII 1150 + 1300
/>/>tгII = 2 , С tгII = 2 = 1225 С
tмII + tгII 800 + 1225
/>/>tкII = 2 , С tкII = 2 = 1013 С
Средняя во II интервале плотность потока результирующего излучения металла
/>/>/>/>qмIIрез = С0*А [( tгII + 273)4 – ( tмII + 273)4 ] + С0*В[( tкII + 273 )4– ( tмII + 273)4]
100 100 100 100
1125 + 273 800 + 273 1013 + 273
/>/>/>qмIIрез = 5,7*0,76[( )4– ( )4] +5,7*0,3 [( )4–
100 100 100
800 + 273
/>( )4] = 132097,9 Вт/м2
100
Средний за II интервал коэффициент теплоотдачи излучением
qмIIрез 132097,9
/>/> £IIизл = , Вт/м2*К £IIизл = = 310,8 Вт/м2*К
/>/> tгII – tмII 1225 — 800
Примим коэффициент теплоотдачи конвекцией £конвII = 15 Вт/м2*К
Суммарный коэффициент теплоотдачи
£∑1I = £IIконв+ £IIизл, Вт/м2*К , £∑1I= 15 + 310,8 = 325,8 Вт/м2*К
Критерий Био
£∑II*S 325,8 * 0,35
/>/>ВiII = = 30,2 =3,8
λ
Температурный критерий
tгII — tкмII 1225 — 1000
/>/>QповII = tгII – tI-II = =0,3
1225 – 462,8
Продолжительность II интервала периода нагрева
0,4*0,12
/>/> τII = F0II S2 , С τII = = 18182 С, 18182: 3600 = 5часов
а 0,0000055
Температура в центре заготовки вконце II интервала периода нагрева
tцентII = tгII — QцентII *( tгII – tI-II), С tцентII = 1225 – 0,6*(1225 – 462,8) = 767,7 С
Средняя по сечению температуразаготовки в конце II интервалапериода нагрева
/> tкмII + tцентII 1000 + 767,7
/>/>/>tII -III = ,С tII -III = 2 = 884 C
2
IIIинтервал
Температура поверхности металла изменяется от tнмIII, С = 1000, до tкмIII, С = 1250
Температура газа изменяется от tнгIII, С = 1300, до tкгIII, С =1400.
Средние за интервал температуры:
/>
/> tнмIII + tкмIII 1000 + 1250
/>/>/>tмIII = 2 , С tмIII = = 1125 С
2
tнгIII + tкгIII
/>/>/>tгIII = , С 1300 + 1300
/> 2 tгIII = = 1300 С
2
/> tмIII + tгIII 1125 + 1300
/>/>/>tкIII = , С tкIII = 2 = 1213 C
2
Средняя в III интервале плотность потока результирующего излучения металла
/>/>/>qмIIIрез = С0*А [( tгIII + 273)4 – ( tмIII + 273)4 ] + С0*В [( tкIII + 273 )4–
100 100 100
tмIII + 273
/>( )4], Вт/м2
100
1300 +273 1125+ 273 1213 +173
/>/>/>qмIIIрез = 5,7*0,76 [( )4 – ( )4] + 5,7*0,3[ ( )4–
100 100 100
1125 + 273
/>( 100 )4] = 117767,6 Вт/м2
Средний за IIIинтервал коэффициент теплоотдачи излучением
qмIIIрез 117767,6
/>/> £IIIизл = tгIII – tмIII , Вт/м2*К £IIIизл = = 673 Вт/м2*К
1300- 1125
Суммарный коэффициент теплоотдачи
£∑1II = £IIIконв+ £IIIизл, Вт/м2*К, £∑1II = 15 + 673 = 688 Вт/м2*К
Критерий Био
£∑III*S 688*0,35
/>/>ВiIII = = 28,5 = 8,5
λ
Температурный критерий
tгIII — tкм 1300 — 1250
/>/>QIIIпов = = =0,1
tгIII – tII-III 1300 — 884
Продолжительность III интервала периода нагрева
0,6 * 0,12
/>/> τIII = F0III *S2, С τIII = = 18154 :3600 = 5часов
а 0,0000055
Температура в центре заготовки в конце III интервала периода нагрева
tцентIII = tгIII — QцентIII *( tгIII – tII-III), С tцентIII = 1300 – 0,8(1300 – 884) = 1009 С
Перепад температур по сечениюзаготовки в конце периода нагрева
∆tнач =tкм – tцентIII, С ∆tнач = 1250 – 1009 = 241 С
Общая продолжительность периода нагрева
τн = τI + τII + τIII, C τн= 2 + 5 + 5 = 12часов
3.3 Период выдержки. Общее время пребывания металла впечи
В течение периода выдержки средняя температурапродуктов
сгорания
tг = tкм + 50 = 1250 + 50 = 1300 С
кладки
tг + tкм 1300+ 1250
/>/> tк = ,С tк = =1275 С
2 2
В конце периода выдержки перепад температур по сечениюзаготовок ∆tкон, С. Тогда степеньвыравнивания.
∆tкон 1250
/>/> δвыр = . δвыр = = 5,2
∆tнач 241
/>Продолжительность периода выдержки τв = F0II * S2 , С = 5часов
а
Общее время пребывания металла в печи
τ∑ = τн + τв, С τ∑ = 12 + 5 = 17 часов
4. Температурная диаграмма нагреваметалла печи
5. Расчет основных размеров печи
Примим расстояние междусадкой и боковыми стенками, равным аI = 0,5 м, садкой и сводом а2 = 1,0 м и садкой и торцевыми стенами а3 =0,25 м.
Рабочее пространствоимеет следующие размеры:
Ширина В = в + 2аI, м В = 0,7 + 2*0,5 = 1,7 м
Высота Н = h + а2, м Н = 0,80 +1 = 1,80 м
Длина L = l + 2а3, м L = 2,40 + 2*0,25 = 2,9 м
Примим, что выкатной под,стены и свод печи выполнены из шамота толщиной 0,15 м и диатомитового кирпичатолщиной 0,30 м.
С учетом этогоопределите размеры печи:
Ширину В,, м В= 1,7 + 0,9 = 2,6 м
Высоту Н,, м Н= 1,80 + 0,9 = 2,7 м
Длину L,, м L =2,9 + 0,9 = 3,8 м
6.Мероприятия по охране труда и окружающей среде
Длябезопасной работы персонала, обслуживающего нагревательные печи, обязательновыполнение правил по технике безопасности.
Взрывчатаясмесь 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 ипоследующая проверка содержания в нем кислорода — обязательные операции,предотвращающие взрыв.
Прирезком снижении давления газа воздух через горелки может попасть в газопровод иобразовать взрывчатую смесь. Для предупреждения этого необходимо газопровод ипечь отключать при давлении менее 200-400 Н/м2.
Взрывчатаясмесь образуется во время ремонта при плохой продувке газопровода или припроникновении в него газа через неплотности в задвижках. Во избежание этого надоустанавливать заглушку, отсекающую ремонтируемый участок газопровода отдействующей сети, и своевременно продувать его.
Взрывчатаясмесь образуется при попадании в воздухопровод газа или паров мазута через горелкупри небольшом давлении воздуха, а также при неправильном пуске печи сотключенным вентилятором, т. е. когда вначале подают газ и поджигают его, азатем включают вентилятор. При этом газ может проникнуть в воздухопровод иобразовать взрывчатую смесь, попадание которой на костер, горящий в печи, илифакел запальника приводит — к взрыву.
Дляпредупреждения взрывов при пуске печи предварительно включают вентилятор,продувают воздухопровод, а затем уже включают горелки.
Взрывыгазов в печи, топке и борове могут произойти в следующих случаях:
· при недостаточнойплотности запорных задвижек у горелок, через которые газ просачивается изаполняет печь;
· при нарушенииинструкции при пуске печи, когда вначале подают
· газ, а потомподносят к горелке факел, который может погаснуть;
· внизкотемпературных печах, работающих при температурах иго
· выше 500°С (ниже предела воспламенения газа), когда газ подается с избытком; при этомгаз, не успевший сгореть в топке; может образовать взрывчатую смесь в рабочемпространстве печи;
· при прекращениигорения топлива в низкотемпературных печах с автоматическим регулированиемтемпературы при выключении и включении горелок;
· при работе печи снедостатком воздуха, когда топливо, не сгоревшее в печи, смешивается в боровахс воздухом, засасываемым через неплотности в шиберах и кладке, и образуетвзрывчатую смесь;
· при испарениимазута, когда его подают в большом количестве, особенно в начальный периодпуска печи; при испарении его образуется взрывчатая смесь.
· при перекрытиивентилей, установленных на трубах, подающих и отводящих воду от водоохлаждаемойарматуры (рам, заслонок, глиссажных труб ), оставшаяся в арматуре водаиспаряется, давление в трубах резко повышается, что может привести к разрывувентилей. Для предупреждения этого регулировочные вентили следует устанавливатьтолько на трубах, подводящих воду к арматуре; на
Цилиндрыпневмотолкателей и подъемников могут взорваться в том случае, если толщина ихстенок, мала, и не рассчитана на давление, оказываемое на стенки. Разрывычугунных крышек и взрыв цилиндров особенно опасны.
Воизбежание взрывов пневмоцилиндров толщину стенок следует
определять расчетом.
Послесборки цилиндры должны подвергаться особым гидравлическим испытаниям приповышенном давлении.
Испытыватьих компрессорным воздухом или паром запрещается.
Взрывв селитровых ваннах может произойти при прогорании стенок тигля. Притемпературах свыше 600° С селитра интенсивно испаряется, осаждается на одеждеперсонала, обслуживающего ванны, стенах здания и оборудовании, что небезопасно.Поэтому при эксплуатации селитровых ванн необходимо соблюдать правила потехнике безопасности. Нельзя использовать ванны с наружным обогревом, онидолжны быть с внутренним обогревом специальными трубчатымиэлектронагревателями. Должно быть исключено попадание в селитру аммонийных ифосфатных солей, алюминиевой и магниевой стружки и органических соединений, скоторыми, соединяясь, селитра образует взрывчатые соединения
Вмасляных ваннах возможны перегрев и воспламенение масла. Для безопасной работы температуравоспламенения масла должна быть на 80-100° С выше температуры нагрева деталей.В масляных ваннах имеются устройства для гашения пламени паром и сливные бакидля аварийного спуска масла. Для предупреждения перегрева селитры или маслапредусмотрены автоматическое регулирование температуры и автоматическаясигнализация, предупреждающие обслуживающий персонал о повышении температурыселитры или масла выше допустимой. При разогреве соль, застывшая на днехолодной соляной ванны, быстро плавится, тогда, как верхние ее слои находятсяеще в твердом состоянии. При этом объем расплавленной соли увеличивается,гидростатическое давление на стенки тигля повышается, и он может взорваться. Воизбежание этого соль в ваннах нельзя доводить до полного затвердевания. Если жеона затвердела, то, используя специальные приспособления, расплавляют верхниеслои соли. Влага в виде льда, снега или воды, попадая в расплавленную ванну,быстро испаряется, что приводит к взрыву и выбросу соли из ванны. Дляпредупреждения взрывов запрещается, загружать ванну деталями, поверхностькоторых покрыта льдом или снегом. Во избежание попадания влаги селитровые,масляные и щелочные ванны снабжают крышками и экранами.
Газовоетопливо, продукты неполного горения и контролируемые атмосферы не имеют запаха,цвета и способны проникать через любые неплотности и даже фильтры противогазов.
Постепени воздействия на организм человека вредные вещества подразделяют на 4класса.
1)чрезвычайно опасные; 3) умеренно опасные;
2)высокоопасные; 4) малоопасные.
Окисьуглерода — наиболее опасная составляющая газообразного топлива и продуктовнеполного горения газа. Она не имеет запаха, цвета и раздражающих свойств,которые могли бы своевременно сигнализировать о ее присутствии в атмосферецеха.
Сернистыесоединения (сероводород, сернистый газ, содержащиеся в газообразном топливе илив продуктах горения) вызывают раздражение слизистых оболочек и верхнихдыхательных путей. Однако даже ничтожные концентрации сернистых соединений ватмосфере цеха быстро обнаруживаются по запаху. Углекислый газ, содержащийся впродуктах горения топлива, в полтора раза тяжелее воздуха, он можетскапливаться на дне колодцев, в приямках и боровах. Отравление этим газомсопровождается головной болью, шумом в ушах, сердцебиением и обмороком.Хронических отравлений не бывает.
Метан,ацетилен, этан и этилен — это составная часть промышленного газового топлива ив первую очередь природного газа. Метан иногда встречается в канализационныхколодцах и трубах.
Аммиак- сильно пахнущий газ. Раздражает верхние дыхательные пути.
Окислыазота могут образовываться при эксплуатации цианистых ванн для азотированияизделий. Удаляют их за пределы цеха с помощью мощной вентиляции.
Изцианистых соединений наиболее опасен цианистый водород, образующийся, привзаимодействии цианистых солей с влагой или соляной кислотой. При обслуживаниицианистых ванн необходимо выполнять все правила.по технике безопасности.
Вбольшинстве случаев отравление происходит через органы дыхания. Поэтомуосновное внимание должна быть обращено на обеспечение безопасных концентрацийвредных веществ в воздухе рабочей зоны, что достигается герметичностьюаппаратуры и соответствующей вёнтиляцией промышленных помещений.
Длявоздуха рабочей зоны производственных помещений устанавливают предельно допустимыеконцентрации вредных веществ, утверждаемые Минздравом РФ, превышение которых недопускается.
Предельнодопустимыми концентрациями вредных веществ в воздухе рабочей. зоны являютсятакие, которые при ежедневной работё в пределах.8 ч в течение всего рабочегостажа не могут вызвать у работающих заболеваний или отклонений в состоянииздоровья.
Концентрациигазов в атмосфере цеха определяют различными методами. Наиболее простым из нихявляется_ метод определения с помощью бумаги (индикаторной), пропитаннойразличными реактивами,, цвет которых изменяется в зависимости от концентрациигаза. Например, индикаторная бумага, пропитанная l%-ным раствором хлористогопалладия и обработанная 5о/о-ным раствором уксуснокислого натрия, при внесениив атмосферу, загрязненную окисью углерода, чернеет. При концентрации ватмосферё цеха 760 мг/м3 СО индикаторная бумага сразу же чернеет,при концентрации 76 мг/м3 — через 1 мин -, а при концентрации 7,6мг/м3 — через 20 мин.
Спомощью различных газоанализаторов определяют концентрации газов в газопроводеили в печи перед ремонтом. Однако эти приборы не сигнализируют о повышенииконцентраций газов в рабочей зоне. Поэтому в таких помещениях, как, например,машинные залы на газоповысительных станциях, необходимо устанавливатьавтоматические газоанализаторы, сигнализирующие о повышении концентраций вышедопустимых.
Повышение концентрацийгазов чаще всего связано с проникновением их в производственные помещения приналичии неплотностей в газопроводах, при недостаточной продувке их или печейперед ремонтом. Безопасные концентрации достигаются абсолютной герметичностьюгазопроводов и запорной аппаратуры, тщательно контролируемой присистематических осмотрах газовых коммуникаций.
Кузнечныеи термические печи и раскаленный металл излучают большое количество теплоты.Интенсивность теплового излучения достигает 25-40 кДж/(см2 • мин).При интенсивности 16 кДж/(см2 • мин) на незащищеннойповерхности тела могут появиться ожоги.
Для борьбы степловыделением применяют различные предохранительные устройства: душирующиепереносные вентиляторы, защитные очки, футерованные заслонки, экраны с водянойили воздушной завесой.
Для очистки воздухаприменяется газоочистные аппараты: циклоны, фильтры, электрофильтр ипылеуловители мокрого типа.
Защита гидросферы отвредных сбросов осуществляется применением следующих методов: механическаяочистка, физико – химические методы очистки, биологическая очистка.
Списоклитературы
1. Телегин А.С, ЛебедевН.С. Конструкции и расчет нагревательных печей. – М.: Машиностроение, 1975. –С. 280.
2. Кривандин В.А. Теория,конструкции и расчеты металлургических печей. – М.: Металлургия, 1986. – С.359.
3.Мастрюков Б.С. Теория,конструкции и расчеты металлургических печей. – М.: Металлургия, 1986. – С.271.
4. Долотов Г.П., КондаковЕ.А. Печи и сушила литейного производства. – М.: Машиностроение, 1990. – С.303.