раздел 2.1) показали, что температура газов в центре печи значительно (в среднем на 300°С) выше, чем на наружных участках. Поэтому, если на наружных участках тепло передается от электрода в окружающую среду, то в центре печи можно говорить об обратном процессе.
4. Тепловые потери на охлаждение контактных щек. Из табл. 2.2 видно, что потери с водой с внутренних и наружных щек приблизительно одинаковы.
Тепловой баланс электрода, составленный по схеме на рис. 2.7 не позволяет учитывать эти факторы. Для большей наглядности схему тепловых потоков следует несколько усложнить.
На рис. 2.8 показана схема тепловых потоков для электрода условно разделенного на две части - внутреннюю (обращенную к центру печи) и наружную. Тепловое воздействие между этими частями не учитывается.
Рис. 2.8. Схема тепловых потоков самообжигающегося электрода
Обозначения и нумерация тепловых потоков и длин соответствуют рис. 2.7.
Потоки со штрихом соответствуют потокам в обращенных к футеровке участках электродов, без штриха - обращенным к центру печи.
В табл. 2.5 приведен тепловой баланс электрода по данной схеме. Статьи прихода и расхода разделены пропорционально в соответствии с вышеописанным распределением потоков. Поток условно принят равным , так как он занимает незначительное место в тепловом балансе.
Так как теплопередача между участками электрода не учитывается, подобный тепловой баланс количественно не отражает реальную картину обжига, но позволяет качественно оценивать причины асимметрии теплового и температурного поля электрода и наметить пути симметрирования.
Из теплового баланса видно, что основной причиной асимметрии теплового поля электрода является неравномерность распределения тока по сечению электрода и контактным щекам.
Таблица 2.5
Тепловой баланс электрода
Внутренний участок электродаНаружный участок электродаПотокприход, кВтпотокприход, кВтq16,56,5q2 135,3 46,7q3 65,422,6q4 80,226,8Итого:287итого:102,6Потокрасход, кВтпотокрасход, кВтq5 140,5140,5q620,0 20,0q720,020,0Итого:180,5итого:180,5Разница на обжиг электродной массы 106,9разница на обжиг электродной массы -77,9
Далее анализируются пути симметрирования температурного поля, к которым следует отнести:
1. Выравнивание потоков (+) и (). Для трехфазной системы добиться равномерного или симметричного распределения плотности тока по сечению электрода невозможно, потому что установка магнитных экранов на действующей печи для ликвидации эффекта близости неосуществима.
2. Выравнивание потоков и . Перераспределение токовой нагрузки щек представляется осуществимой задачей за счет изменения конструкции вторичного токоподвода.
3. Перераспределение потерь с водой на охлаждение контактных щек. Для этого следует уменьшить поток по сравнению с потоком , чего можно добиться увеличением теплового сопротивления перехода электрод-контактная щека-вода.
4. Перераспределение потерь с боковой поверхности незашихтованной части электрода. На круглых трехэлектродных РВП уменьшение потока по сравнению с потоком по технологическим и конструктивным особенностям не представляется возможным, потери с боковой поверхности электрода - 40 кВт - составляют лишь 15 % от джоулева тепла электрода и контактных щек - 277 кВт, поэтому влияние потоков и на асимметрию температурного поля невелико.
Таким образом, реально можно выделить два способа симметрирования температурного поля самообжигающегося электрода:
а) выравнивание потоков и путем перераспределения токовой нагрузки контактных щек;
б) уменьшение потерь путем увеличения теплового сопротивления перехода электрод-щека-вода.
Следующие разделы этой главы посвящены исследованию этих двух способов.
2.5. Исследование влияния установки контактных щек с уменьшенной площадью контакта на температурное поле самообжигающегося электрода
Предпринимались попытки симметрирования температурных полей электродов путем уменьшения тепловых потерь с водой, охлаждающей контактные щеки, (поток ). Авторами [43, 44, 45] предложены различные конструкции контактного узла, которые должны были обеспечить уменьшение отбора тепла наружными щеками, и симметрировать тем самым температурное поле электрода. Однако эти конструкции не нашли применения.
Исследована конструкция контактного узла с установкой на наружных участках электродов более узких щек, чем стандартные щеки.
Исследования проводились на печи мощностью 22,5 MB·А (см. табл. 2.1).
На первом этапе замерено температурное поле электрода (рис.2.5), оборудованного электрододержателем с контактными щеками одинакового размера (1,2 х 0,45 м). Затем во время ремонта печи контактный узел был оборудован четырьмя "узкими" щеками (1,2 х 0,3 м), и измерения температур в электроде были повторены.
Усредненные результаты измерений температур в электродах, показанные на рис. 2.8, убеждают, что установка "узких" щек не привела к симметрированию температур в электроде (разность уровней изотермы 500 0С для обычного контактного узла ?l = 0,500 м, а с "узкими" щеками - ?l= 0,740 м), хотя это привело к некоторому общему повышению уровня изотермы 500 0С.
Повышение уровня изотермы коксования можно объяснить уменьшением теплоотбирающей поверхности щек и увеличением площади электрода, омываемой горячими печными газами, за счет увеличения зазора между щеками. Резкий подъем уровня изотермы коксования на внутреннем участке электрода можно объяснить только перераспределением токовой нагрузки контактных щек, связанным с изменением сопротивления "узкая щека" - электрод. Полученные результаты подтверждают выводы гл.1 о малой эффективности и трудностях эксплуатации конструкций контактного узла, направленных на симметрирование темпертурного поля самообжигающегося электрода.