Расчет и проектирование доменного цеха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

Нижнетагильский технологический институт (филиал)

Департамент технологический

Кафедра металлургической технологии

Оценка работы

Зав. кафедрой МТ О. И. Шевченко

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОМЕННОГО ЦЕХА

Преподаватель Б.С. Тлеугабулов

Группа 520603 МЧМ

Студент Д.Ю. Батурин

2017



СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. План доменного цеха

2. Состав доменного цеха

2.1 Расчет количества печей

3. Рудный двор и бункерная эстакада

3.1 Определение количества и объема бункеров

4. Колошниковый подъемник

5. Литейный двор

6. Ковшевое хозяйство. Расчет потребного количества чугуновозов

7. Выбор воздуходувной машины

8. Определение некоторых технологических параметров воздухонагревателя

9. Система газоочистки доменной печи



ВВЕДЕНИЕ

Выполнить проект доменного цеха с годовым производством 7 млн. тонн чугуна. Рассчитать профиль доменной печи. Предполагается использование в шихте 10 млн. тонн агломерата с содержанием железа 56,5 и закупать окатыши с содержанием железа 64,5. Ожидаемый удельный расход железа 0,985т/т чугуна. Окатыши - 1,930 млн. тонн.

Работающая на аналогичном сырье доменная печь объемом 3000 (dг=11,6 м), выплавляет чугун со следующими технологическими параметрами:

Среднесуточная производительность - 6300 т; расход кокса - 475 кг/т чугуна; температура дутья 1045; содержание кислорода в дутье - 23,5; давление под колошником 1,85 ати; расход природного газа 95/т чугуна.

При проектировании необходимо предусмотреть увеличение температуры дутья до 1175, давление под колошником 2,5 ати; содержание кислорода в дутье - 25, расход природного газа - 135/т чугуна, расход флюсов и добавок 90 кг/т чугуна.



1. ПЛАН ДОМЕННОГО ЦЕХА

При выборе района строительства металлургического завода, в состав которого входит и доменный цех, руководствуются следующими соображениями:

1) потребностью в металле для экономического развития данного района;

2) наличием сырьевой, топливной, энергетической и гидротехнической баз и их характеристиками;

3) населенностью и степенью трудовой занятости населения данного района.

Объем производства должен полностью удовлетворять потребности района в металле. Запасы месторождений руд и топлива должны быть достаточными для снабжения доменного цеха в течение длительного времени. Рабочая сила должна быть обеспечена в основном за счет местного населения.

Строительную площадку завода выбирают так, чтобы удаленность от источников сырья и потребителей металла была минимальной, а источники водоснабжения располагались бы непосредственно у строительной площадки и обеспечивали необходимое количество технически пригодной к использованию воды. Качество грунта заводской площадки должно обеспечить прочность и устойчивость сооружений. Массивы для строительства жилых районов выбирают с учетом розы ветров (преимущественного направления ветра) так, чтобы выделяющиеся на заводе газ и пыль не загрязняли атмосферу жилых районов.

Расположение доменного цеха на площадке завода должно быть рационально связано, прежде всего, с расположением цехов, потребляющих жидкий чугун, и цехов, снабжающих доменный цех шихтовыми материалами. В свою очередь сооружения доменного цеха должны быть расположены так, чтобы обеспечить наиболее рациональную организацию производства чугуна.

Общие требования, предъявляемые к плану доменного цеха, сводятся к следующему:

Расположение железнодорожных путей и их разветвленность должны обеспечивать рациональные грузопотоки, не допускать встречных перевозок и иметь возможность при необходимости использовать один и тот же путь для перевозки различных грузов.

Площадь цеха, протяженность коммуникаций и связанных с ними сооружений (пути, эстакады, транспортеры, трубопроводы, электросети, переходы) должны быть минимальными.

Связь доменного цеха с другими цехами завода должна обеспечивать наиболее рациональную организацию металлургического производства.

Относительное расположение агрегатов и подъездных путей к ним должно быть таким, чтобы во время ремонтов или строительства соседние агрегаты работали бесперебойно, и имелась возможность реконструкции печей с увеличением их полезного объема.

Относительное расположение транспортных путей и сооружений должно обеспечить безопасные габариты приближения.

Бытовые, административные помещения и помещения с автоматической аппаратурой должны быть удалены от мест интенсивного выделения тепла, вредных газов и пыли.

Примыкающая к цеху территория должна обеспечить возможность строительства новых доменных печей.

Железнодорожный транспорт в доменном цехе является основным видом транспорта, а для перевозки чугуна и шлака -- единственным. В связи с этим расположение доменных печей, литейных дворов, воздухонагревателей, бункерной эстакады и газоочистки зависит прежде всего от расположения путей для уборки чугуна и шлака, которые должны обеспечить необходимую маневренность транспорта и высокую пропускную способность.

В современных доменных цехах печи располагают в линию. Параллельно линии печей располагают бункерную эстакаду. Между бункерной эстакадой и печами проложены пути для уборки шлака и коксовой мелочи, а между пылеуловителями и печами -- пути для уборки чугуна и колошниковой пыли. Железнодорожные пути в доменном цехе делятся на приемные, или постановочные, и ходовые, или транзитные. Первые служат для постановки подвижного состава для приема груза и подачи груза под разгрузку, а вторые -- для доставки грузов потребителям и тары к постановочным путям. Различные варианты планировки сооружений и коммуникаций доменного цеха определяются характером взаимного расположения постановочных и ходовых железнодорожных путей.

По характеру расположения печей в СССР наибольшее распространение получили доменные цехи с блочным и островным расположением печей в плане.

При блочном расположении (рис. 1) две печи имеют общий литейный двор, обслуживаемый общим мостовым краном. Воздухонагреватели двух печей также находятся на одной площадке, имея общий дымовой боров и общую дымовую трубу. В цехе с блочным расположением печей постановочные пути для чугуна и шлака располагаются параллельно линии печей с разных сторон: пути для шлака -- со стороны бункерной эстакады, а пути для чугуна -- со стороны пылеуловителей. Заезды с чугуновозных на шлаковозные пути возможны только с торцов цеха.

Рудный двор



Рис. 1. План доменного цеха с блочным расположением печей:

1 -- доменные печи; 2 -- воздухонагреватели; 3-- дымовые трубы; 4-- литейный двор; 5 -- наклонный мост; 6 -- рудные бункера; 7 -- коксовые бункера; 8 -- пылеуловители; 9 -- железнодорожные пути для уборки чугуна; 10-- железнодорожные пути для' уборки пыли; 11 -- железнодорожные пути для уборки шлака; 12 -- железнодорожный путь для уборки коксовой мелочи; 13 -- хозяйственный путь; 14 -- проездные пути

Недостатком такой планировки является отсутствие возможности переезда с чугуновозной стороны на шлаковозную между печами, что затрудняет маневрирование транспорта и организацию грузопотоков. Кроме того, затрудняется выполнение горновых работ: во время выпуска чугуна на одной доменной печи по условиям техники безопасности нельзя выполнять операции у другой печи, так как чугунные летки направлены друг другу навстречу и могут быть выбросы жидких продуктов плавки.

При островном расположении (рис. 2) каждая доменная печь с литейным двором и блоком воздухонагревателей представляет как бы остров. Благодаря расположению комплекса каждой доменной печи под некоторым углом к продольной линии доменного цеха между смежными печами имеется переезд с чугуновозной стороны на шлаковую и обратно. Кроме того, каждая печь имеет индивидуальные постановочные пути для чугуна и шлака. По сравнению с блочным островное расположение печей обеспечивает гораздо большую маневренность железнодорожного транспорта и более высокую пропускную способность железнодорожных путей. Преимуществом островного расположения является также возможность постановки под выпуск большого числа ковшей.

К недостатку островного расположения относится увеличение протяженности доменного цеха вследствие увеличения расстояния между печами, вызванного необходимостью соблюдения норм укладки железнодорожных путей, однако этот недостаток компенсируется рациональной организацией работы транспорта. Современные доменные цехи сооружают только с островным расположением печей в плане. В состав доменного цеха входят: доменные печи с литейными дворами и воздухонагревателями; рудный двор; отделение разливочных машин; склад холодного чугуна; грануляционные устройства, шлаковый отвал, депо ремонта ковшей и отделение для приготовления заправочных материалов (глиномялка). Взаимное расположение этих агрегатов, отделений и участков определяется технологической схемой производства и расположением транспортных путей.



Рис. 2. План доменного цеха с островным расположением печей:

1 -- доменные печи; 2 -- воздухонагреватели; 3 --дымовые трубы; 4 -- литейные дворы; 5 -- пылеуловители; 6 -- железнодорожные пути для уборки пыли; 7 -- проездные пути; 8 -- железнодорожные пути для уборки чугуна; 9 -- то же, шлака; 10 -- то же, коксовой мелочи; // -- наклонный мост; /2--рудные бункера; 13 -- коксовые бункера; 14 -- хозяйственные пути

Воздухонагреватели располагаются у печи в зависимости от общей планировки цеха. При блочном расположении печей воздухонагреватели для двух доменных печей размещают на общей площадке между блоками печей. При островном расположении доменных печей воздухонагреватели размещают у каждой доменной печи со стороны, противоположной литейному двору, под некоторым углом к линии печей.

Расположение сооружений для очистки газа, обусловлено применяемой системой очистки. Сухие пылеуловители всегда размещают у печи со стороны, противоположной бункерной эстакаде. Аппараты полутонкой и тонкой очистки размещают либо у печи, либо в стороне.

Рудный двор может располагаться либо непосредственно у доменного цеха, примыкая к бункерной эстакаде, либо входить в состав фабрик окускования сырья. Отделение разливочных машин и склад холодного чугуна всегда находятся в стороне от доменного цеха, чаще располагаясь в торце цеха так, чтобы иметь независимые от других грузопотоков пути и обеспечить независимое движение чугуновозов и составов холодного чугуна. Для каждой машины обычно предусматривают индивидуальный уборочный путь, поэтому расстояние между разливочными машинами должно быть таким, чтобы обеспечить укладку съездов с уборочных путей на ходовые. Грануляционные устройства располагают у доменной печи (реже) или за пределами расположения печей (чаще). Шлаковый отвал располагают за пределами площадки завода.

Депо ремонта ковшей сооружают в торце доменного цеха, а отделение для приготовления заправочных материалов -- у отделения разливочных машин (удобно для попутных перевозок).

Надземные коммуникации (газопроводы, паропроводы и воздухопроводы) размещают так, чтобы опоры, на которых они покоятся, не загромождали территории. Подземные коммуникации (водоводы, кабельные туннели) располагают по прямым линиям; над ними не должны находиться здания. Все железнодорожные пути на площадке доменного цеха должны иметь по обе стороны колеи свободные габариты не менее 1,65 м от головки рельсов. Вдоль железнодорожных путей должен быть обеспечен безопасный проход для обслуживающего персонала, а в местах массового перехода людей через пути -- мосты или туннели.

В плане доменного цеха предусматривают расположение автомобильной дороги к каждому участку. Это необходимо для подвоза различных материалов, проезда пожарных машин и машин скорой помощи. Участки повышенной опасности -- грануляционные бассейны, газоочистительные сооружения, пути с автоматическим движением транспорта -- должны быть ограждены.



2. СОСТАВ ДОМЕННОГО ЦЕХА

Основные участки:

1. Доменные печи с литейными дворами.

2. Рудный двор.

3. Бункерная эстакада и система нижней загрузки.

4. Наклонный подъемник с машинным залом.

5. Блок воздухонагревателей.

6. Система газоочистки.

7. Разливочные машины и склад чугуна.

8. Депо ремонта ковшей.

9. Глиномялка.

10. Участок грануляции шлаков.

11. Мех. Мастерские.

12. Пульт управления.

13. Административно бытовой комплекс.

2.1 Расчет количества печей

Важным является вопрос о количестве печей, входящих в доменный цех. Печи большого объема имеют ряд преимуществ перед печами малого объема: на них возможна плавка с высокими технико-экономическими показателями, в частности, с низким удельным расходом кокса, надо иметь меньше печей, но большего объема, что сопровождается меньшими удельными капитальными затратами, а следовательно, и меньшими эксплуатационными затратами.

С другой стороны, следует учитывать, что доменный цех является поставщиком металла, шлака, доменного газа смежным производствам, и остановка печи на капитальный ремонт или по другим причинам нарушает нормальную работу в сталеплавильных и шлакоперерабатывающих, прокатных и других цехах.

Исходя из этих положений, целесообразно иметь в доменном цехе не менее трех печей.

Для рассматриваемого примера принимаем в составе доменного цеха четыре доменные печи. В этом случае объем каждой из них будет равен:

Vпол. печи = Vпол.цеха/n,

где n - число печей.

Vпол. печи = 8222,53 /4 = 2055 м3

Типовые печи м3 : 1033; 1242; 1513; 1719; 2002; 2300; 2700; 3200; 5037; 5580.

Выбираем 3 печи объемом 2002 м3 и 1 печь объемом 2300 м3.

Суточная производительность для выбранных печей будет равна:

,

дальнейшие расчеты по профилю печи, ведем для печи объемом 2300.



3. РУДНЫЙ ДВОР И БУНКЕРНАЯ ЭСТАКАДА

Рудный двор доменного цеха предназначен для приема, хранения и усреднения сырых материалов доменной плавки. В связи с тем что доменные печи работают на окускованном и офлюсованном сырье, основная масса поступающих на рудный двор сырых материалов представляет собой мелкую агломерационную руду, концентрат железных, руд и флюсы. Эти материалы из рудного двора поступают на фабрики окускования сырья, а затем уже в доменные печи.

Рис. 3. Поперечный разрез доменного цеха;

/ -- доменная печь; 2--.скиповой подъемник; 3 --галерея коксового транспортера;4 -перегрузочный вагон; 5 --бункерная эстакада; 6 -- рудный перегружатель; 7 --вагоноопрокидыватель: 8--приемная траншея; 9 -- штабель руды; 10 -- вагон-весы; 11 -- скиповая яма; 12 -- скип

Только незначительная часть кусковых руд, флюса и добавок поступает в доменные печи непосредственно с рудного двора. Поэтому рудные дворы доменных цехов используются в основном в качестве складов сырья для фабрик окускования.

Учитывая происшедшие изменения грузопотоков сырья и изменения в планировке новых заводов, где склады сырья относятся к фабрикам окускования, рассмотрим устройство и оборудование рудного Двора в сокращенном виде.

Рудный двор располагается вдоль линии доменных печей. С одной стороны он ограничен бункерной эстакадой (рис. 3), ас другой -- приемной траншеей 8. Емкость рудного двора определяется производительностью доменного цеха, удаленностью источников сырья и способом доставки материалов на металлургической завод. Запас материалов на рудном дворе должен обеспечить непрерывную работу доменного цеха в течение 1,5--2 месяцев при доставке сырья железнодорожным транспортом и в течение 3--4 месяцев при периодической доставке сырья водным транспортом. Кроме того, только при достаточных запасах сырья можно обеспечить тщательное усреднение материалов. Для разгрузки поступающих в железнодорожных открытых вагонах материалов рудный двор оборудован вагоноопрокидывателем 7 и приемной траншеей 8. Саморазгружающиеся вагоны можно подавать на консоль бункерной эстакады 5. Складирование материалов в штабеля на рудном дворе осуществляется рудными перегружателями 6, перекрывающими своими пролетами всю ширину рудного двора и передвигающимися по всей его длине.

Разгрузка материалов, прибывающих в речных или морских рудовозах, производится специальным грейферным краном.

Для разгрузки железнодорожных вагонов применяют три типа вагоноопрокидывателей: башенный передвижной, роторный стационарный и роторный передвижной.

3.1 Определение количества и объема бункеров

Доменная печь потребляет большое количество агломерата, окатышей, кокса и добавок (флюсов, руды, металлодобавок…). Указанные материалы хранятся в бункерах эстакады, где создается оперативный запас сырья для бесперебойной работы печи.

Для определения количества бункеров на бункерной эстакаде и их емкости необходимо знать производительность доменной печи, удельные расходы материалов на получение чугуна, а также нормативные запасы шихтовых материалов.

При указанных исходных данных часовой расход материалов будет равен:

Агломерат:

Окатыши:

Добавки:

Кокса:

Таблица 1. Нормативные запасы шихтовых материалов в бункерах

Материал	Нормы запасов (ч)
Агломерат Окатыши Кокс Добавки (флюсы, руды …)	9 20 8 24 8-10

Нормативные запасы сырья в бункерах доменной печи для приводимого примера будут равны:

Окатыши:

Агломерата:

Добавки:

Кокса:

.

Для определения емкости бункеров необходимо выразить нормативные запасы сырья в объемном виде. Для этого нужно знать насыпные массы шихтовых материалов.

Таблица 2. Насыпные массы шихтовых материалов

Материал	Насыпная масса, т/м3
Агломерат	1,69
Окатыши	2,17
Кокс	0, 47
Добавки	1,6

С учетом приведенных данных нормативный запас сырья в бункерах в объемном выражении будет равен:

Окатыши:

1268/2,17 = 584,3 м3,

Агломерата:

2954,7/1,69=1748,3м3

Добавки:

496,8/1,6=310,5м3,

Кокса:

794,4/0,47=1690,2 м3.

Обычно емкость бункеров для железорудных материалов составляет 90 - 100 м3, а объем коксовых бункеров достигает для мощных печей 650 м3 и более.

Число бункеров определяется не только максимальной емкостью бункера, но и принимаемой системой шихтоподачи.

Количество бункеров для:

Окатыши:

584,3/100 = 5,9 = 6 бункеров,

Агломерата:

1748,3/100 =17,5 = 18 бункеров,

Добавки:

310,5/50 =6,21 = 6 бункеров

Кокса:

1690,2/650= 2,6= 3 бункера.

Для доменных печей полезным объемом 2000 - 3200 м3 часто применяется транспортерная шихтоподача, которая в отличие от подачи шихты вагон-весами позволяет произвести отсев мелочи и от железорудной части шихты, заменить вагон-весы системой непрерывно действующих конвейеров, увеличив тем самым производительность шихтоподачи, и улучшить условия труда обслуживающего персонала. План бункеров и схема транспортерной шихтоподачи к скипам показана на рис. 4.

Рис. 4. План бункерной эстакады и схема подачи шихты при конвейерной подаче материалов:

1 - приемные бункера кокса, 2 - приемные бункера для железорудных материалов, 3 - грохот железорудных материалов, 4 - сборный конвейер, 5 и 7 - конвейера для уборки железорудной мелочи, 8 - бункер коксовой мелочи, 9-весовая воронка кокса, 10 - малый скип для уборки коксовой мелочи, 11 - весовая воронка железорудных материалов, 12 - скип, 13 - коксовый грохот

Для доменных печей полезным объемом 2000 - 3200 м3 часто применяется транспортерная шихтоподача, которая в отличие от подачи шихты вагон-весами позволяет произвести отсев мелочи и от железорудной части шихты, заменить вагон-весы системой непрерывно действующих конвейеров, увеличив тем самым производительность шихтоподачи, и улучшить условия труда обслуживающего персонала. План бункеров и схема транспортерной шихтоподачи к скипам показана на рис. 4.



4. КОЛОШНИКОВЫЙ ПОДЪЕМНИК

доменный печь газоочистка литейный

В настоящее время существует два основных вида колошникового подъема: скиповый и конвейерный. Первый из них применяется для доменных печей, имеющих полезный объем до 3200м3

Определяем производительность скипового подъемника для доменной печи полезным объемом 2300м3.

Емкость скипа (Vск) зависит от полезного объема доменной печи (Vо) и для приближенных ориентировочных расчетов может быть определена из простого выражения:

Vск = 0,0065·Vо.

Для проектируемой печи объем скипа будет равен:

Vск = 0,0065·2300 = 14,95м3.

Следует иметь в виду, что в зависимости от объема печи геометрическая емкость скипов унифицирована и составляет: 8,0; 10,0; 13,0 и 20,0 м3. Следует иметь в виду также, что полезная емкость скипа меньше геометрической (Vск) и равна (0,8-0,85) Vск.

Таким образом, при насыпной массе кокса, равной 0,47 т/м3, грузоподъемность скипа (его вместимость -qс) будет равна:

qс = 11,96·0,47 = 5,62 т.

Тогда количество скипов для загрузки печи коксом в сутки составит:

nс = 2382,4/5,62 = 423,9

Поскольку подача включает и железорудную часть шихты, и число скипов с этим материалом равно nк, то общее число скипов для загрузки в печи будет равно

423,9·2=847,8.

Время подъема одного скипа определяется из выражения:

ф = (24 · Зб00 · ш · б) / nобщ , (4.4)

где ш - коэффициент времени работы скипового подъемника (равен 0,60 - 0,65),

б - коэффициент загруженности, учитывающий возможность увеличения производительности печи (принимается равным 0,7).

Для нашего примера время подъема скипа будет равно:

ф = (24·3600·0,62·0,7)/847 = 44,27 с.

Для нормального функционирования системы загрузки печи это время должно составлять 40 - 50 секунд.

Представленный расчет времени подъема скипа не характеризует в полной мере производительность скипового подъемника, поскольку скиповый подъемник работает в последовательной связи с другими механизмами подъемника, и время подъема скипа к колошнику - это лишь небольшая часть времени набора и загрузки полной подачи.

Определим время, необходимое для набора одной подачи.

Время набора одной подачи:

масса коксовой подачи = 2* gk

при подаче руда руда кокс

кокс = 2*5,62=11,24

Выход чугуна из подачи:

11,24/0,432=26,02

В этом случае при суточной производительности печи 5515 т количество подач в сутки (n) будет равно:

n = 5515/26 =212 подачи/сут

Количество подач в час:

N = (n·1.3) / 24 = 212/24 =8.8

что составляет примерно 9 подач в час. Тогда время, отводимое для загрузки в печь одной подачи, составит:

фп = 60 / 8.8 = 6,9 мин.

Обычно время, отводимое для загрузки в печь одной подачи, составляет 5-8 минут.



5. ЛИТЕЙНЫЙ ДВОР

Для уборки жидких чугуна и шлака у доменной печи сооружают площадку, называемую литейным двором. На литейном дворе размещают, чугунные и шлаковые желоба, по которым жидкие продукты плавки из леток горна направляются к ковшам. Ковш устанавливают под сливными носками желобов на железнодорожных путях. Размеры литейного двора определяются условиями расстановки ковшей.

На площадке, примыкающей к чугунной летке, размещают также механизмы для вскрытия и забивки чугунной летки.

Рабочую площадку литейного двора выполняют из железобетонных плит, опирающихся на колонны. Под площадкой литейного двора размещают склад заправочных материалов, огнеупоров и сменного оборудования, к которым имеется доступ через проемы в площадке литейного двора.

Здание литейного двора состоит из металлоконструкций, опирающихся на фундамент, и перекрыто сверху крышей, вдоль которой расположен аэранионный фонарь. Стены здания литейного двора выше уровня площадки выложены кирпичом. В стенах имеются вентиляционные проемы, закрытые решетками типа «жалюзи»:

Вдоль стен литейного двора расположены балконы для обслуживания желобов, управления отсечными устройствами желобов и наблюдения за наполнением ковшей чугуном и шлаком. Балконы связаны с площадкой литейного двора переходными мостиками. Балконы, мостики и площадка литейного двора имеют ограждения в виде перил.

Для выполнения операций на литейном дворе и проведения монтажных работ литейный двор оборудован мостовым магнитно-грейферным краном, имеющим тележки главного подъема грузоподъемностью 20 т и вспомогательного подъема грузоподъемностью 5 г.

Расположение желобов на литейном дворе доменной печи с одной леткой показано на рис. 6.1 и с двумя чугунными летками-- на рис. 5.

К чугунной летке примыкает главный желоб длиной 12-- 14 м. Уклон желоба для обеспечения стока чугуна равен 8-- 10%. Желоб состоит из отдельных секций, представляющих собой чугунные отливки, устанавливаемые на кирпичном фундаменте. Внутри желоб футеруют шамотным или огнеупорным кирпичом, а сверху набивают огнеупорной массой.

В главном желобе происходит разделение чугуна и шлака, выпускаемых из доменной печи. Разделение чугуна и шлака основано на различии их удельных масс и осуществляется при помощи создаваемого в главном желобе сифона (рис. 6). Для этого главный желоб /перекрывают разделительной (скимерной) плитой 2 так, что между дном желоба и нижней кромкой плиты остается проход. Сразу же за плитой в желобе устанавливают перевал 3, уровень которого выше нижней кромки разделительной плиты. При заполнении желоба чугуном вследствие подпора перевала 3 и погружения в чугун разделительной плиты создается сифон, заполненный только чугуном. Поэтому шлак, располагающийся слоем над чугуном, не может пройти через сифонное отверстие. Он направляется через шлаковый перевал по шлаковому желобу 4 в шлаковые ковши.

Для обеспечения нормального выпуска чугуна и шлака и их разделения всегда необходимо соблюдать следующие условия:

1) перевал за разделительной плитой должен быть выше нижней кромки скимерной плиты, т. е. нижняя кромка плиты должна быть погружена в чугун;

2) шлаковый перевал шлакового ~жёлоба должен быть выше перевала за разделительной плитой, в противном случае чугун пойдет в шлаковые ковши;

3) сифонное отверстие под плитой должно обеспечить проход чугуна при самом бурном его ходе из доменной печи.

Спуск из главного желоба остатков чугуна и шлака после закрытия чугунной летки производят по обводным желобам, отделенным от главного желоба во время выпуска чугуна отсечными лопатами.

Для облегчения условий ремонта огнеупорной набивки главного желоба, которая разрушается под действием огромной массы чугуна и шлака, сейчас применяют съемные главные желоба. Ремонт их производят на специальном стенде вне пределов горновой площадки, применяя специальные вибромеханизмы для разрушения старой футеровки и набивки новой. Устанавливают сменные желоба у доменной печи в специальный приямок.

От главного желоба отводятся чугунные и шлаковые желоба, по которым чугун и шлак направляются в ковши. Эти желоба также состоят из отдельных секций чугунных отливок. Желоба для чугуна футеруют шамотным, кирпичом на плашку, а сверху заправляют песком или углеродистой массой. Шлаковые желоба набивают огнеупорной углеродистой массой. Располагают желоба с уклоном в пределах 6--8%; у шлаковых леток такой уклон равен 20%.

Для последовательного направления чугуна и шлака по ковшам на желобах у сливных носков установлены отсечные устройства (рис. 5), представляющие собой чугунную лопату 7, подвешенную к рычагу 2 на цепи 3 и перемещающуюся в пазах рамы 4. Расстояние между сливными носками определяется длиной ковшей.

Рис. 5. Отсечное устройство

Рабочая площадка литейного двора является продолжением рабочей площадки вокруг печи, предназначенной для обслуживания шлаковых и фурменных приборов. Эта площадка располагается на 1,5, м ниже оси воздушных фурм и перекрывается с одной стороны печи специальным зданием, которое называется поддоменником. Здание поддоменника также опирается на колонны и имеет два этажа. На первом этаже располагаются фильтры водоводов системы охлаждения печи, подкачивающие насосы высокого давления для подачи воды на колошник, вентиляционное оборудование, система кондиционирования воздуха. На втором этаже, выполняемом на одном уровне с рабочей площадкой печи, располагаются щиты контрольно-измерительных приборов, щиты сигнализации, щиты освещения, пульты управления машиной для разделки чугунной летки, пушки для забивки чугунной летки, лебедки управления атмосферными клапанами, отсечным клапаном печи и воздушно-разгрузочным клапаном для выпуска воздуха в атмосферу.

На доменных печах полезным объемом 2002 м3 и» выше здание контрольно-измерительных приборов размещают на колоннах обособленно от доменной печи на одном уровне с рабочей площадкой. Здание КИП и рабочая площадка соединены переходными мостиками.

Рис. 6. План расположения желобов для чугуна (1) и шлака (2) на доменной печи с одной чугунной леткой

Рцс. 7. План расположения желобов для чугуна и шлака на доменной печи - с двумя чугунными летками

Рис. 8. Устройство для разделения чугуна и шлака в главном желобе



6. КОВШЕВОЕ ХОЗЯЙСТВО. РАСЧЕТ ПОТРЕБНОГО КОЛИЧЕСТВА ЧУГУНОВОЗОВ

Для уборки чугуна используется футерованные емкости-чугуновозы.

Количество работавших чугуновозов (К1) для транспортировки жидкого чугуна от доменной печи определяется из выражения:

К1 =(P·б·в):(24·c·г),

К1= (5515·1,25·5) / (24·140·0,8)=12 (ковшей)

где Р - производительность доменной печи, т/сут;

б -коэффициент неравномерности выпусков по массе чугуна, 1,25;

в - время оборота ковшей, 5 ч;

c - номинальная емкость ковша, 140 т;

г - коэффициент заполнения ковша, 0,8 доля ед.

Т.к в цехе предполагается установить 3 печи одинакового объема, принимаем количество работавших чугуновозов (К1) для транспортировки жидкого чугуна от доменной печи равной 45 (ковшей),

Количество чугуновозов, одновременно находящихся в ремонте (К2), находится из выражения:

К2= К1· ((t1/в·Т1)+(t2/в·Т2))

К2= 12· ((96/5·350)+(8/5·115))=0,72(ковшей)

где t1 и t2 - соответственно продолжительность "холодного" (капитального) и “горячего” ремонтов, 96 ; 8 ч;

Т1 и Т2 - соответственно стойкость футеровки чугуновоза между капитальными и "горячими" ремонтами, 350 ; 115 кол-во наливов.

Количество чугуновозов, находящихся в резерве (К3), определяется следующим образом:

К3 = (Р· б)/(m·c· г),

К3 = (5515·0,8) / (12·100·0,8) = 3,28 (ковшей)

где m - число выпусков чугуна в сут 10…12.

Т.к в цехе предполагается установить 3 печи одинакового объема, принимаем количество чугуновозов, находящихся в резерве 18 (ковшей),

Потребное количество чугуновозов (К) для цеха составит:

К = К1 + К2 + К3

К = 12+0,72+3,28 = 16 (ковшей)

Определение потребного количества шлаковозов

В настоящее время применяется два вида уборки жидкого шлака от доменной печи. В первом варианте жидкий шлак сливается в шлаковозы, а затем транспортируется в цеха шлакопереработки. Второй вариант предусматривает строительство около доменной печи установок по придоменной грануляции шлака с последующей транспортировкой полученного продукта на склады и отправке потребителям. Придоменная грануляция шлака осуществлена на одной из доменных печей полезным объемом 3200 м3, а также на печах объемом 5000 и 5580 м3. Безусловно, что в случае применения придоменной грануляции шлака не требуется парка шлаковозных ковшей.

Количество работающих шлаковозов (N1) для транспортировки жидкого шлака от доменных печей определяется из выражения:

N1= (Р· (0,35…0,5) · б1·в)/24· г1· С1

где

С1 - номинальная емкость ковша, 28 т;

б1 - коэффициент неравномерности выпусков по массе шлака, 1,25 д. ед;

в - соответственно время оборота ковшей с нижним и верхним шлаком, 5 ч ;

г1 - коэффициент заполнения ковшей, доли 0,8 ед.;

N1= (5515·0,4·1,25·5)/24·0,8·28 = 24 (ковшей)

Количество шлаковозов, находящихся одновременно в ремонте (N2), рассчитывается по выражению:

N2 = (N1 · t1'): T1'

где t1' - продолжительность ремонтов (капитального, текущих и средних) шлаковоза, 14 сут ;

T1' - межремонтный период, 2176 сут.

N2= (24·14)/2176 = 1 (ковшей)

Количество шлаковозов, находящихся в резерве (К3):

N3= (P·(0.3…0.35) · б1) / C· г1*m

где m - число выпусков шлака 10…12.

N3 =5515·0.35·1.25 / 32·0.8·12 = 9 (ковшей)

Потребное количество шлаковозов (К') равно:

N ' = N 1' + N 2'+ N 3'.

N '=24+1+9 = 34 (ковшей)

7. ВЫБОР ВОЗДУХОДУВНОЙ МАШИНЫ

Для осуществления доменного процесса необходима подача в печь большого количества дутья с высоким избыточным давлением. Подача дутья в печь производится воздуходувными машинами, выбор которых делается на основе выполненных ранее материальных балансов доменной плавки. Расчитаем объем дутья:

Vд =(1.8…2.2) ·Vпол·1,1

Vд = 2·2300·1,1 =5060 м3

Воздуходувная машина должна обеспечить избыточное давление, необходимое для преодоления сопротивления воздухоподводящего тракта (ДРв.т.), столба шихты (ДРш) и избыточного давления газа на колошнике печи (ДРк). Таким образом, давление дутья (Рд), развиваемое воздуходувной машиной, определяется из выражения:

Рд = ДРв.т + ДРш + ДРк

Сопротивление дутья на тракте подвода его к воздушным фурмам печи (ДРв.т) составляет обычно 20 - 40 кПа, а давление газа на колошнике (ДРк) в настоящее время на доменных печах большого объема (свыше 2000 м3) достигает 240 - 295 кПа.

Что касается сопротивления газу со стороны столба шихтовых материалов (ДРш), то в настоящее время расчет численного значения этой величины не поддается расчету, и для инженерных расчетов рекомендуется следующее выражение:

ДРш = ДРшуд · Hш ,

где ДРшуд - сопротивление 1 м столба шихты потоку газа, кПа/м;

Нш - высота столба шихты в печи, м.

Значение ДРшуд для реальных шихтовых материалов принимает значение 5 - 7 кПа/м (получено при статистической обработке 42 доменных печей СССР).

Высота столба шихты в печи может быть определена из выражения:

Нш = Hо - hз ,

где Но - полезная высота доменной печи, м ;

hз - уровень засыпи шихты в печи, м.

Нш = 30,11 - (4,25-0,45)-1 = 25,31 м.

Таким образом, для приводимого численного примера

ДРш = 6 · 25,31 = 151,86 кПа.

В конечном итоге необходимое давление, развиваемое воздуходувной машиной будет равно:

Pд = 30 + 250 + 151,86 = 431,86 кПа .

В соответствии с полученными данными по расходу дутья (Q'д) и необходимым давлением можно выбрать воздуходувную машину К-5500-41-1.



8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЯ

Подача высоконагретого дутья в доменную печь позволяет снизить удельный расход кокса. В настоящее время повсеместно используются регенеративные воздухонагреватели, позволяющие довести температуру дутья до 1350 °С.

Одной из важнейших технологических характеристик воздухонагревателя является удельная поверхность нагрева, т.е. поверхность нагрева на 1 м3 полезного объема доменной печи (Fуд). Согласно современным требованиям она должна составлять 75 - 90 м2/м3. Исходя из этого для доменной печи полезным объемом 2002 м3 суммарная поверхность нагрева блока воздухонагревателей (FУ) должна составлять:

FУ = 90 · 2300 = 207000 м2.

Если иметь в виду, что для непрерывной подачи в печь высоконагретого дутья необходимо иметь 3-4 воздухонагревателя, а для осуществления попарно-параллельной их работы должно быть установлено 4 аппарата, то поверхность нагрева каждого из них (Fв) будет равна:

Fв = 207000 / 4 = 51750 м2



9. СИСТЕМА ГАЗООЧИСТКИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Газ, выходящий из доменной печи, содержит большое количество пыли, масса которой может достигать 100 г/м3 газа, уменьшаясь до 30 - 35 г/м3 при использовании шихты с хорошими гранулометрическими характеристиками и при высоком давлении газа на колошнике печи.

Различает три стадии очистки газа от пыли: грубую, полутонкую и тонкую.

Схема расположения газопроводов и аппаратов очистки доменного газа показана на рис. 9.

Грубая очистка осуществляется в сухих пылеуловителях (3). Этот вид очистки основан на резком уменьшении скорости движения газа и его направления. Скорость движения газа в цилиндрической части пылеуловителя должна быть в пределах 0,25 - 0,75 м/с, а время пребывания газа в нем около 40 секунд. Исходя из объемного выхода газа из печи возможно определение основных размеров сухого пылеуловителя - диаметра и высоты цилиндрической части. Для предохранения кожуха от истирающего действия грязного газа сухой пылеуловитель футеруется шамотным кирпичей (230 мм) или огнеупорным торкрет-бетоном (толщина слоя 60 мм). Содержание пыли после сухой очистки составляет 1 - 3 г/м3. Пыль, осевшая в сухом пылеуловителе, называется “уловленной” и направляется в дальнейшем на агломерационную фабрику.

Полутонкая очистка газа осуществляется в скрубберах (4). Здесь происходит охлаждение газа и осаждение пыли из-за смачивания ее водой с последующей каогуляцией (укрупнением) частиц и удалением пыли в виде шлама. Скорость движения газа в скруббере принимается обычно равной 0,5 - 1,5 м/с. Подвод газа осуществляется через боковую стенку внизу скруббера. Газ орошается водой из форсунок, которые устанавливаются в три-четыре ряда по высоте скруббера. Вода распыляется в направлении движения потока газа. Очищенный газ выходит через купольную часть скруббера. Шламы удаляются через нижний конус и направляются в отстойники. Содержание пыли в газе после его выхода из скруббера составляет 0,1-0,5 г/м3.

Тонкая очистка газа осуществляется электростатическим способом в электрофильтрах, а также в трубах-расширителях (6). Повсеместный перевод доменных печей на работу с высоким давлением газа на колошнике, реализуемый с помощью установки дроссельной группы (7), показал, что эффективная доочистка газа происходит и в этой группе. В связи с высокой эффективностью тонкой очистки газа в трубах-расширителях и в дроссельной группе оказалось, что надобность включения в схему газоочистки электрофильтров для каждой печи отпала. Блок электрофильтров устанавливается в настоящее время на группу доменных печей и включается в работу только на период перевода отдельной печи на низкое давление колошникового газа, когда падает эффективность очистки газа в дроссельной группе. Принцип тонкой очистки газа в трубах-расширителях и в дроссельной группе заключается в следующем. Скорость движения газа в горловине трубы-расширителя и в зазорах между стенками труб и дросселей дроссельной группы приближается к звуковым. Вследствие значительной турболизации газового потока происходит срыв адсорбированной газовой оболочки с поверхности пылинок, которые при увлажнении газа каогулируют (укрупняются) и выпадают из газа в виде шлама. Увлажнение газа в трубах-расширителях и в дроссельной группе производится путем установки форсунок, распыляющих воду в направлении движения газового потока. Оптимальный расход воды составляет 1,4 - 1,5 кубических метров на 1000 м3 газа.



Рис. 9. Схема очистки доменного газа:

1 - газоотводы доменной печи, 2 - нисходящий газопровод, 3 - сухой пылеуловитель, 4 - скруббер, 5 - труба-расширитель (труба Вентури), 6 - газопровод получистого газа для заполнения межконусного пространства печи, 7 - дроссельная группа, 8 - водоотделитель, 9 - листовая задвижка, 10 - коллектор газовой сети завода

После отделения воды из газа в водоотделителе (8) чистый доменный газ поступает в коллектор газовой сети завода.

Листовая задвижка (9) служит для отделения доменной печи от газовой сети при задувке печи после ремонта и во время остановок.

Для маневрирования большим и малым конусом загрузочного устройства доменной печи после полутонкой очистки газа осуществляется забор получистого газа, который по газопроводу (6) соединяется с межконусным пространством доменной печи.

Размещено на Allbest.ru

...