3. Технико-экономические показатели электрических печей тема № 2
Технико-экономические показатели – это система параметров:
- характеризующая данное устройство;
- применяемая для анализа его работы;
- показывающая степень использования энергетических ресурсов;
- уровень механизации, специализации и автоматизации.
Для электрических промышленных печей основными параметрами являются величины, характеризующие затраты мощности, геометрические размеры, производственные показатели и технологические особенности процесса.
Так, под номинальной мощностью, нагрузкой, температурой, а также номинальным напряжением понимаются расчетные величины, показываемые установкой при длительной эксплуатации ее в рабочем режиме.
Под установленной мощностью понимается сумма номинальных мощностей всех потребителей энергии, входящих в состав печной установки (включая привод различных механизмов печи, электромоторы насосов, дымососов, вентиляторов, приборов контроля и управления).
Мощность – энергетическая характеристика, представляющая отношение работы к интервалу времени ее совершения. Различают мощность активную, реактивную и полную. Активная мощность – среднее за период значение мгновенных мощностей переменного тока, характеризующее среднюю скорость преобразования электромагнитной энергии в тепловую во всех участках цепи. Реактивная мощность цепи переменного тока характеризует скорость накопления энергии в конденсаторах и индуктивных катушках, а также обмен энергией между отдельными участками цепи и, в частности, между источником и приемником. Геометрическая сумма активной и реактивной мощности называется полной мощностью.
Основным параметром, характеризующим печь, является ее тепловая (потребляемая) мощность, т.е. наибольшее количество тепла необходимого потенциала, которое может быть подведено в печь в единицу времени в результате преобразования в тепло электрической энергии. Тепловая мощность включает мощность полезную и мощность тепловых потерь. Мощность полезная затрачивается на нагрев изделий или плавление материалов, а мощность тепловых потерь учитывает затраты энергии на компенсацию тепловых потерь в окружающее пространство, вследствие теплопроводности футеровки и излучения через щели и открытые рабочие окна, с уходящими газами, на нагрев транспортирующих устройств и поддонов, с охлаждающей водой и т.д.
Если работающая печь не загружена, то потребляемая мощность называется мощностью холостого хода.
Количество энергии, которое фактически подводится в печь в единицу времени, называется тепловой (электрической) нагрузкой.
Весьма важным показателем, характеризующим печь как энергетический объект, является удельный расход, представляющий собой количество вещества или энергии, отнесенной к единице продукции.
Удельная мощность трансформатора – отношение полной мощности печного трансформатора к 1 т емкости (садки) печи.
Если теплоусвоение – это общее количество тепла, получаемого всей садкой за единицу времени, то отношение теплоусвоения к тепловой нагрузке за один и тот же промежуток времени называют тепловым коэффициентом полезного действия (КПД).
Печь характеризуется следующими показателями:
- емкость, загрузка или садка печи – масса материала, подвергающегося тепловой обработке в рабочем пространстве печи за один цикл.
Рабочее пространство печи – внутренний объем, в котором размещаются нагревательные устройства и осуществляется вся совокупность тепловых процессов с целью получения конечного продукта с заданными свойствами. Рабочее пространство печи может состоять из нескольких электрических или тепловых зон, представляющих отдельные участки с независимыми подводами энергии и собственными регуляторами температуры.
Нижняя поверхность рабочего пространства печи, на которой размещается садка или загрузка, называется подом. Общая (полная) площадь пода – поверхность, ограниченная боковыми ограждениями (стенами) печи. Активный (полезный) под – площадь пода под нагреваемыми изделиями или материалом. Отношение активной площади пода к общей – коэффициент использования пода. Количество материала, обработанного в печи в единицу времени, отнесенное к площади пода (активного или общего), называется напряженностью пода.
Производительность печи – количество полученной продукции, прошедшей полный цикл соответствующей тепловой обработки в единицу времени с учетом простоев из-за ремонтов, а также нарушений ритма работы печи по разным причинам эксплуатационного характера.
Под продолжительностью цикла понимается промежуток времени, необходимый для завершения всей совокупности тепловых процессов, совершаемых над обрабатываемым телом, включая загрузку, выгрузку и подготовку печи к новому циклу.
Продолжительность периода (нагрева, плавления, переплава, доводки, выдержки) – промежуток времени, в течение которого температура и свойство обрабатываемого тела достигают заданного значения.
Температура печи – температура, которую показала бы термопара, расположенная в непосредственной близости от загрузки печи, но защищенная от нее экраном и «видящая» только поверхность рабочего пространства с нагревательными элементами. Под рабочей температурой понимается температура печи, при которой осуществляется данный технологический процесс.
Годовую производительность электропечи (тонны слитков) можно подсчитать по формуле:
Где Т – вместимость печи по жидкой стали, т;
t – длительность плавки, ч;
α – выход годных слитков по отношению к массе жидкой стали, %;
n – число рабочих суток печи в году;
24 – число часов в сутках.
Длительность плавки в печах вместимостью 5-200 т с невысоко мощными трансформаторами на отечественных заводах составляет 3,5-6,5 ч. Длительность заправки возрастает с 15-20 до 35 мин при росте емкости печи, длительность завалки равна 5-10 мин. Продолжительность периода плавления составляет 1,2-3,0 ч, возрастая при увеличении емкости печи и снижаясь при увеличении удельной мощности трансформатора. Длительность окислительного периода изменяется в пределах 0,3-1,2 ч. Продолжительность восстановительного периода на печах вместимостью 5-40 т составляет 1-1,5 ч; на 80-200-т печах он либо отсутствует, либо делается укороченным (20-40 мин).
Для вновь сооружаемых печей длительность плавки рекомендуется принимать следующей: