При расходе природного газа 70–90 м 3 /т чугуна расход кокса уменьшился на 10–14% (рисунок 8.2). Природный газ подают в печь через фурмы в зоны горения вместе с нагретым дутьем. Природный газ состоит в основном из метана СН4 (свыше 90%), остальное – более тяжелые углеводороды состава CmHn и незначительные количества ( 3 на 1 кг сгорающего у фурм углерода (100–120 м 3 /т чугуна) уменьшает степень ПВ с 0,55 до 0,27–0,29. В соответствии с изменением степени прямого восстановления изменяется и относительный расход кокса.
Расход природного газа при выплавке передельного чугуна в зависимости от условий работы печей составляет от 60 до 130 м 3 на 1 т чугуна. Относительный расход кокса сокращается на 10–14%. Эквивалент замены кокса природным газом составляет от 0,8 до 1,5 кг на 1 м 3 газа, составляя обычно 0,9–1,1 кг/м 3 газа. При выплавке литейного чугуна расход природного газа и экономия кокса несколько ниже.
Замена углерода кокса углеродом природного газа не равноценна в тепловом отношении. Сравним результирующую реакцию горения углерода метана с реакцией горения углерода кокса:
Количество тепла, выделяющееся при горении единицы углерода метана в горне доменной печи, в три раза меньше, чем при горении единицы углерода кокса. Разница в тепловых эффектах реакций (8.2 и 8.3) объясняется затратой тепла на разложение метана и численно равна тепловому эффекту этой реакциях.
Сравним количества газов, образующиеся при горении одинаковых количеств углерода кокса и метана. При сгорании единицы углерода кокса получается 2,88 объема газа, а при сгорании единицы углерода метана 4,88 объема, т. е. в 1,7 раза, или на 70%, больше. Па нагрев большего количества газа до температуры в зоне горения потребуется соответственно и больше тепла. Если учесть, что приход тепла в горн от горения единицы метана в три раза меньше, а количество образующегося газа на 70% больше, чем при горении единицы углерода кокса, то станет ясно, что с применением природного газа температура горна значительно понижается. Понижению температуры в горне способствует также и то, что кокс приходит в зону горения нагретым до 1400–1500 °С, а природный газ вдувается холодным. Кроме того, при вдувании природного газа для сохранения оптимального газодинамического режима приходится уменьшать количество дутья, подаваемое в единицу времени в горн печи, а следовательно, уменьшать вносимое им количество тепла.
Компенсировать понижение температуры в горне можно увеличением нагрева дутья, уменьшением содержания влаги в нем или обогащением дутья кислородом. Для поддержания нормального нагрева горна температура дутья должна быть увеличена из расчета 4 град на каждый 1 м 3 вдуваемого природного газа на 1 т чугуна. Если не компенсировать понижение температуры горна, то возможная при вдувании природного газа экономия кокса будет меньшей или ее может не быть вовсе. Поэтому лучший эффект от применения природного газа получили на тех печах, где оказалось возможным наиболее увеличить температуру дутья. По этой же причине содержание влаги в дутье понизили до уровня естественной.
Отрицательной стороной применения природного газа является ухудшение газодинамических условий процесса вследствие увеличения объема горновых газов и снижения газопроницаемости, вызванного уменьшением расхода кокса. Для сохранения условий нормального опускания шихты при вдувании природного газа уменьшают расход дутья, вследствие чего интенсивность хода печи по сжигаемому коксу уменьшается, а понижение расхода кокса не сопровождается соответствующим повышением производительности.
В качестве добавок к дутью с целью экономии дорогостоящего кокса вдувают в печь коксовый газ, мазут, угольную пыль и угольную суспензию, состоящую из мазута и измельченного малосернистого угля.
Вдувание в печь газообразных и жидких углеводородов вызывает изменения в ходе доменного процесса и показателях работы, аналогичные изменениям при вдувании природного газа, с той лишь разницей, что эти изменения могут быть больше или меньше – в зависимости от состава углеводородов.
Более успешно применяется жидкое топливо, особенно мазут. Действие его такое же, как и природного газа, с той лишь разницей, что из-за более высокого отношения углерода к водороду в мазуте эффект замены углерода кокса при вдувании мазута больше, а снижение прямого восстановления меньше, чем при вдувании природного газа. Вдувание мазута в количестве 30–35 кг на 1 т чугуна сокращает расход кокса на 8–16% и повышает производительность печи на 2–9%. Эквивалент замены кокса мазутом составляет 1,4–1,6 кг на 1 кг мазута.
Вдувание измельченного угля в зону горения позволяет частично использовать некоксующиеся угли и сократить расход кокса. При вдувании угольной пыли требуется повышение нагрева дутья для компенсации затрат тепла на подогрев пыли. Эффект применения пылеугольного топлива зависит от его состава и условий работы печи. При вдувании угольной пыли в количестве 80 кг на 1 т чугуна эквивалент замены составил 1 кг углерода кокса на 1 кг углерода пылеугольного топлива. Производительность увеличилась на 1,5–2%.
Вдувание угольной пыли требует больших капитальных и эксплуатационных затрат на измельчение угля и транспортировку пыли. Большие затруднения при использовании этого вида топлива возникают вследствие абразивного действия пыли на систему пылепроводов. В некоторых странах для уменьшения абразивного износа узлов системы пылепроводов применяют вдувание угольной пасты, содержащей 30–50% угля и 50–70% мазута. Расход пасты составляет 40–50 кг на 1 т чугуна.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: На стипендию можно купить что-нибудь, но не больше. 9028 — 
| 7255 — 
или читать все.
91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
Отвечая на вопросы посетителей, мы на сайте неоднократно рассказывали о кузнечном горне. В статье «Устройство кузнечного горна» мы рассказали об оборудовании открытого и закрытого типа. Топливо, на котором работает горн, мы обсудили в статье «Топливо для горна». Отвечая на вопросы «самоделкиных», мы в рубрике «Горн кузнечный» поместили подрубрику о строительстве горна своими руками. И, продолжая отвечать на ваши, уважаемые посетители нашего сайта, вопросы, сегодня расскажем про горн на пропане.
Газ в кузнечном горне
Для промышленного кузнечного горна применяется очищенный моногаз — пропан. Он состоит из отличных восстановителей: углерода и водорода. Эти газы, при соединении с кислородом, имеют очень высокую теплотворность. Для ещё большего улучшения этого их параметра, газ смешивают с кислородом воздуха заранее (при попадании в горелку).
Однако, это справедливо только для чистых моногазов промышленного назначения, имеющих высокую стоимость. Бытовой природный газ имеет несколько недостатков:
-
во-первых, он состоит из смеси ненасыщенных и насыщенных углеводородов. Главная особенность их различия в том, что для полного сгорания они потребляют разное количество кислорода и, при этом, выделяют разное количество тепла.
Регулировка подачи воздуха.
В связи с такой их особенностью, подобрать оптимальную подачу воздуха для нагрева металла под качественную закалку или цементирование, практически, не представляется возможным;
Фосфор и кремний, при условии точной дозировки, могут быть полезны:
- фосфор – для фосфатирования поверхностного слоя нагреваемых деталей;
- кремний – для улучшения магнитных свойство обрабатываемого металла.
Но сера является злейшим «врагом» стали. Её присутствие в металле начисто убивает его хорошие эксплуатационные свойства. Причем, изменяет их необратимо, и для восстановления нужна полная его переплавка. Поэтому, бытовой газ в виде топлива для горна можно применять без ограничений только при условии его очищения от серосодержащих соединений. Простейший способ заключается в пропускании газа через ёмкости с нафталином. Этот метод очистки имеет высокую себестоимость. Поэтому, в бытовых условиях применяется только бутан-пропан.
Практически, в горне используют газ только для обработки не ответственных и не нагружаемых в дальнейшем деталей. Примером могут служить декоративные элементы художественных металлоизделий.
Простой газовый горн.
Конструкция горна на пропане
Мы рассказывали про конструкцию горна на страницах нашего сайта и поэтому повторяться не будем. Лишь заметим, что газовый горн должен быть закрытого типа, и он несколько проще в строительстве горна на других видах топлива (в нём, например, отсутствует колосник). Следует обратить особое внимание на качество монтажа подводки газа (газопровод и вентили), т. к. утечка может привести к пожару и взрыву (это требование особенно актуально при эксплуатации горна в закрытом помещении).
«Плюсы» и «минусы» горна на пропане
Горн на пропане имеет целый ряд достоинств:
- сооружение подобного «очага» во многом проще аналогичного оборудования, работающего на других видах топлива. Объясняется это, например, тем, что в нём не применяется колосниковая решетка;
- изменять подачу газа и, следовательно, регулировать температуру горения намного проще, чем в других типах горнов;
- оборудование, в целом ряде случаев, имеет небольшой вес и по праву может считаться мобильным. Его можно легко демонтировать и транспортировать в нужное место;
- правильная эксплуатация, своевременное обслуживание и профилактический ремонт создадут условия для длительной «трудовой жизни» горна;
- низкая стоимость и доступность пропана-бутана несравнимы с другими видами топлива для горнов.
Но, у газового горна имеются и недостатки:
- главный из них – это повышенная пожаро- и взрывоопасность. При первых признаках запаха бутана (т. к. пропан не имеет запаха, он добавляется к нему специально — как индикатор утечки газа) следует прекратить работу, перекрыть вентилем на баллоне расход газа и проветрить помещение. Только после этого можно приступить к ремонту газопровода и остального оборудования;
- газовые горны, как правило, закрытого типа. Это не позволяет использовать их для обработки крупногабаритных заготовок.
Популярные бренды и модели
Популярными являются следующие бренды и модели газовых горнов:
Одним из видов необходимого оборудования для нашей мастерской является кузнечный горн. Если заниматься не одной лишь холодной ковкой (о ней писали здесь), то без него никак не обойтись. В принципе, купить сейчас возможно практически все, в том числе и это изделие. Но когда видишь стоимость (а цена на самые дешевые модели от 48 000 рублей), то невольно возникает мысль, а нельзя ли сделать его своими силами? Ответ простой – можно, и довольно просто.
Традиционно для такой «топки» используется уголь (древесный или каменный). Но учитывая, что у нас в стране нет проблем с газом, рассмотрим именно такую конструкцию. С практической точки зрения она гораздо удобнее, да и проще в изготовлении. Стоит заметить, что в данном случае нет никакой разницы, какой это будет газ – магистральный или из баллонов.
Достоинства газового горна
- Простота сооружения. Хотя бы уже потому, что привычных колосников в такой печке не будет.
- Возможность регулирования температуры нагрева.
- Дешевизна и доступность топлива.
- Низкие затраты на изготовление.
- Мобильность. Учитывая небольшой вес, его легко переносить с места на место.
вариант чертежа горна
Следует сразу отметить, что какого-то единого стандарта на подобный горн не существует. Необходимо лишь соблюдать определенные требования к работе с газовым оборудованием. Главное – понять принцип функционирования печи и разогрева заготовок. А размеры, расположение основных составляющих элементов – на усмотрение пользователя.
Каждый самодеятельный кузнец устраивает горн «под себя», как удобнее и целесообразнее его использовать. Например, вместо привычной каменной кладки под печку можно установить металлический толстостенный резервуар. Некоторые умельцы приспосабливают для этих целей даже обычное ведро.
Собственно, все зависит от фантазии «конструктора»-любителя и его возможностей. Что необходимо знать? Существуют 2 типа таких печей, причем нельзя однозначно утверждать, какая из «моделей» лучше. Рассмотрим вкратце принцип устройства каждой из них, а выбор – на усмотрение желающего заняться горячей ковкой металлов.
Все приведенные ниже описания – всего лишь отдельные примеры конструктивных исполнений.
Открытая
Представляет собой металлическую «форму», которая устанавливается на пожаробезопасном основании. Это может быть небольшая бетонированная площадка (пол), несколько огнеупорных кирпичей, уложенных рядом. Целесообразно смонтировать подставку, в нижней части которой и располагается поддон для размещения деталей, подлежащих нагреву. По бокам – вертикальные стойки, которые являются элементами крепления для установки сверху газовой горелки. Естественно, что ее сопло должно быть направлено вниз.
Дым при таком конструктивном исполнении удаляется естественным путем, поэтому нет необходимости монтировать «вытяжку», что значительно упрощает конструкцию. Однако нужно учесть, что такой горн должен размещаться или на открытом воздухе, или в хорошо вентилируемом помещении, где нет риска возникновения задымления.
Горелка
Требует отдельного описания. Этот элемент конструкции является составной частью любого кузнечного горна. Для ее корпуса (как вариант) берется труба из «нержавейки». Один конец или заваривается наглухо, или закрывается съемной крышкой.
На другом конце монтируется металлическая сеточка. Диаметр отверстий подбирается экспериментально, в зависимости от того, какой «факел» требуется получить. Материал – также «нержавейка», достаточно толщины в 2 мм.
Сбоку, недалеко от «заглушенного» конца, «вваривается» труба, по которой будет подводиться смесь газа и воздуха. К ней, в свою очередь, приваривается еще 1 труба малого диаметра, по которой подается газ (по основной – воздух). Он поступает от компрессора, к которому подсоединяется подводящий (основной) трубопровод.
Как правильно отрегулировать работу горелки – отдельная большая тема, которую мы еще обсудим.
Закрытая
Отличается, прежде всего, видом тяги. Она осуществляется принудительно, при помощи вентилятора. Кстати, этот вариант, по мнению специалистов, предпочтительнее, так как обеспечивает более качественное проветривание помещения.
Корпус печи (в форме куба) выкладывается из огнеупорного кирпича (применяется так называемый «шамотный», способный выдерживать высокие термические воздействия). Размеры горна для бытового использования небольшие – достаточно стороны в 0,8 – 1 м. Сверху устанавливается металлическая «крышка», которую часто называют зонтом. Рекомендуемая толщина листа – 4 мм. Необходимое условие качественной работы горна – полная герметичность внутреннего объема.
Что необходимо для поддержания процесса горения? Во-первых, газ. Следовательно, в боковой стенке должно быть отверстие для ввода горелки. Во-вторых, необходимо смонтировать и систему дымоудаления. Минимальные размеры канала – 30 х 30 см. При этом нужно учесть, что его высота – от 4,5 м, не менее.
Для того чтобы можно было загружать в горн детали для разогрева, нужно предусмотреть дверцу. Следовательно, понадобится оставить в стене «окно», в которое вмонтировать металлическую раму.