5646

Проектирование линии производства чугуна в доменных печах

Практическая работа

Производство и промышленные технологии

Проектирование линии производства чугуна в доменных печах Цель работы: Выбор полезного объема и числа доменных печей, расчет потребного количества основного и вспомогательного оборудования доменного цеха заданной производительности. Оборудование: Ма...

Русский

2012-12-16

145.5 KB

37 чел.

Проектирование линии производства чугуна в доменных печах

Цель работы: Выбор полезного объема и числа доменных печей, расчет потребного количества основного и вспомогательного оборудования доменного цеха заданной производительности.

Оборудование: Макет доменной печи

1.Технологическая схема производства чугуна

Доменный цех представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных агрегатов, зданий, сооружений и транспортных систем. Цех включает несколько доменных печей с относящимся к каждой из них и расположенным вблизи них комплексом объектов (центральный узел), а также бункерную эстакаду, систему транспортных путей, газопроводов и ряд общих для цеха или нескольких печей отделений — отделение разливки чугуна, склад холодного чугуна, воздуходувная станция доменного дутья, иногда станция подачи воздуха горения, отделение приготовления огнеупорных масс (глиномялка), депо ремонта чугуновозных ковшей и иногда отделение подготовки ковшей, участок или установки переработки жидкого шлака, электроподстанции, насосная и системы оборотного водоснабжения, центральная приточная станция, вытяжные станции литейного двора и бункерной эстакады, административно-бытовой корпус, ремонтные мастерские и др.

В состав центрального узла, кроме доменной печи с колошниковым устройством, входят литейный двор, воздухонагреватели с газовоздухопроводами, система газоочистки, скиповой подъемник с машинным зданием, здание управления печью, иногда установки припечной грануляции шлака и некоторые другие.

Для доменных цехов характерны большой объем и сложная система грузопотоков. Основными линиями грузопотоков являются: грузопотоки шихтовых материалов к бункерной эстакаде с агломерационных фабрик, фабрик окомкования, коксохимического цеха и ряда других источников снабжения за пределами завода; грузопотоки материалов от бункерной эстакады к колошниковому загрузочному устройству; грузопотоки уборки продуктов плавки — чугуна, шлака, колошниковой пыли; уборки коксовой мелочи; грузопотоки материалов, используемых при ремонтах объектов цеха; трубопроводная подача к печам кислорода и природного газа и отвод колошникового газа. Устройство доменного цеха, характер размещения в нем основных объектов во многом определяются выбранной системой грузопотоков и транспорта,  изменение этих систем существенно сказывается на планировке цеха.

Доменная печь – металлургический агрегат непрерывного действия, шахтного типа для выплавки чугуна из железорудных материалов (агломерата, окатышей, железной руды) с использованием твердого топлива – кокса. Весь комплекс сложных взаимосвязанных явлений доменного процесса осуществляется в условиях противотока: шихтовые материалы опускаются вниз, а горячие газы движутся снизу вверх.

Одна из существующих технологических схем производства чугуна представлена на рисунке.

Технологическая схема производства чугуна с конвейерной подачей к скиповому подъемнику:

1 - полувагон; 2 - вагоноопрокидыватель; 3 - приемная траншея; 4 - перегрузочный кран; 5 - штабель; 6 - перегрузочный вагон; 7 - бункеры эстакады; 8 - грохот-питатель; 9 - конвейер; 10 - перекидной лоток; 11 - весовая воронка; 12 - скип; 13 - воронка; 14 - конвейер; 15 - бункер мелочи; 16 - тележка 17 - перегрузочный вагон; 18 - бункер для кокса; 19 - грохот-питатель; 20 - весовая воронка; 21 - воздуходувная машина; 22 - воздухонагреватель; 23 - трубопровод дутья; 24 - доменная печь; 25 - пылеуловитель; 26 - скруббер; 27 -трубы Вентури; 28 - задвижка; 29 - наполняющий межконусное пространство газопровод; 30 - дроссельное устройство; 31 - водоотделитель; 32 - задвижка; 33 - коллектор газовой сети завода; 34 - полувагон для колошниковой пыли; 35 - сверлильная машина: 36 - электропушка; 37 - стационарный желоб для чугуна; 38 - качающийся желоб; 39 - чугуновоз; 40 - кран литейного двора; 41 - разливочная машина; 42 - миксер; 43 - желоб для слива шлака; 44 - шлаковоз; 45 - грануляция шлака.

Выбор полезного объема и числа доменных печей

Объём печи V,(м3),приближенно можно определить по формуле

V= ПcyтКИПО,

где КИПО коэффициент использования полезного объема печи, м3∙сут/т. На хорошо работающих печах КИПО = 0,45-0,40 и иногда менее; для проектировавшихся в последние годы печей большого объема, работающих на повышенном давлении и с применением природного газа и кислорода, величина КИПО в пределах 0,370-0,385; Vсут – суточная производительность цеха, т/сут.

Потребное число доменных печей в цехе определяется из соотношения

n=V/Vп ,

где Vп –полезный объем выбранной доменной печи, м3.

Полезный объем выбранной печи должен соответствовать установленному в Российской Федерации типовому ряду: 1033, 1386, 1513, 1719, 2000, 2300, 2700, 3000, 3200, и 5000 5500 м3.

Оборудование рудного двора

При расчетах исходят из допущения, что все шихтовые материалы аглофабрики полностью проходят через рудный двор, а доменные печи обеспечиваются материалами как с рудного двора, так и с аглофабрики.

Часовая производительность рудногрейферного крана по какому-либо материалу

qi = 60kVгрri/(T1 + Т2),

где k коэффициент заполнения грейфера, k=0,7; Vгр  объем грейфера, м3, Vгр=6,0м3; ri  насыпная масса материала, т/м3, (табл. 1); T1 и Т2 - время перегрузки материала из траншеи в штабель и из штабеля в бункер или вагон, мин.

Время перегрузки материала из траншеи

T1 = τ1 + τ2 + τ3+ τ4,

где τ1 = 0,1 0,2 мин - время захвата материала; τ2 = 0,5 0,6 мин -время подъема и передвижения грейфера; τ3 = 0,5 0,6 мин - время возврата грейфера к траншее; τ4 = 0,05 мин пауза.

Время перегрузки материала из штабеля в бункер или вагон

Т2 = τ 5 + τ 6 + τ 7 + τ 8 + τ 9,

где τ 5 = 0,15 0,2 мин - время захвата материала; τ 6 = 0,55 0,6 мин -время подъема и передвижения грейфера; τ 7 = 0,18 0,2 мин - время выгрузки материала; τ 8 = 0,45 0,5 мин время возвратного движения грейфера с опусканием; τ 9= 0,05 мин пауза.

Количество рудногрейферных кранов для обеспечения перегрузки материалов на рудном дворе и отгрузки их в бункеры и на аглофабрику

Nкр = KH(Mкц/qкц + Мр/ qр + Mмр/qмp + Mи/qиобщ, 

где Кн коэффициент использования, Кн=1,4; Мкц, Мр , Ммр, Ми - массы концентрата, аглоруды, марганцевой руды, известняка, поступающих на рудный двор соответственно, т/сут; qкц, qp, qмp, qи - часовые производительности крана при их перегрузке, т/ч; Тобщ - суммарное время работы крана в сутки, ч, Тобщ=20ч.

Суточная потребность в составляющих агломерата, поступающих на рудный двор:

в концентрате

Мкц = Пцmаƒк/100,

 где Пц  производительность цеха, т; mа- удельный расход агломерата с учетом его выноса из печи, т/ т чугуна, mа=1,37 т/ т ; fK - принятое содержание концентрата в агломерационной шихте, %; fK -1,0%;

в аглоруде

Ма = Пцmа(1 -ƒк)/100;

в марганцевой руде

Ммр = Пцmмр;

в известняке

Ми = Пцx(1+ 0,01 ƒи)bu /(1 + b)СаО,

где x суммарное содержание СаО и SiO, в шлаке, %, x=80% ; ƒи  вынос известняка из печи, %, ƒи=5% ; b- CaO/SiО2- основность шлака; b=1; и  удельный выход шлака на тонну чугуна, 20%; СаО содержание СаО в известняке, %, СаО=65% .

Производительность цеха

Пц = Псутּnп,

где nп число доменных печей.

Количество вагоноопрокидывателей

Non = KнF/(Q)Tобщ,

где Кн  коэффициент использования, Кн=1,4; F  количество вагонов, разгружаемых в сутки; Q производительность вагоноопрокидывателя, ваг/ч, Q=30 ваг/ч; Тобщ суммарное время работы вагоноопрокидывателя, ч/сут.

Количество вагонов, разгружаемых в сутки,

F = М/е,

где М  суточная потребность доменного цеха в шихтовых материалах, т/сут; е  емкость вагона, т, е=60, 93,125т.

М= Псут∙Кi,

где Кi насыпная масса, т/м3.

Таблица 1

Удельный расход материалов и их насыпная масса при производстве чугуна

Показатель

Расход, т/т

Насыпная масса, т3

Агломерат

1,380

1,85

Окатыши

0,244

2,00

Известняк

0,141

1,60

Марганцевая руда

0,017

2,00

Итого

1,782

7,45

Кокс

0,433

0,45

Вся загрузка

2,215

7,90

Оборудование бункерной эстакады

При скиповой загрузке материалов на колошник бункерная эстакада состоит из одной или двух линий бункеров вдоль линии доменных печей. При использовании конвейерной подачи шихты на колошник бункерная эстакада может располагаться под любым углом к линии доменных печей с удалением от нее на значительное расстояние (до 500 м).

Бункеры шихтовых материалов

 Количество рудных бункеров в линии при скиповой загрузке в расчете на одну печь

N6 = (L-2bK)/bр,

где L расстояние между печами, м, расстояние между печами при их объеме от 1000 до 1300 м3 составляет не менее 100 м; для печей объемом более 1300 м3 – не менее 110 м; при объеме печей 2000 –3200 м3 – от 123 до 165 м; bк = 15 м и bр = 4,7 м ширина коксового и рудного бункеров.

Суммарный объем рудных бункеров для одной доменной печи

V=xNбVб,

где V6 = 100 м3  объем рудного бункера; х число линий бункеров в эстакаде.

Производительность скипового подъемника

В связи с неравномерностью загрузки во времени и возможным увеличением производительности доменной печи рассчитывают с запасом, чтобы фактическая загруженность подъемника не превышала 60-76% возможной ее производительности. Эту зависимость выражают с помощью расчетного коэффициента загруженности подъемника Кр, который определяют как отношение потребного для печи с заданной производительностью числа подач Zn к теоретически возможному числу подачи ZT при непрерывной работе подъемника, т.е.

Кр = (Zn/ZT) 100 < 60 75%.

Теоретически возможная производительность скипового подъемника подач в сутки 

ZT = 24∙60∙60/t,

где t  время подъема одной подачи, с.

t =nk(tп+ tk)+ nж(tп+ tж),

где tп  время подъема скипа на колошник, с; tк и tж  время остановок скипа при загрузке соответственно кокса и железосодержащей части шихты в скип, с; пк и пж  число скипов кокса и железосодержащих материалов в подаче.

Время подъема скипа составляет 35-50, время стоянки скипа при загрузке кокса составляет 12-15 с, при загрузке железосодержащей части шихты 16-20 с.

Необходимое число подач Zn определяют по заданной суточной производительности доменной печи Пс, т/сут. При этом с учетом величины удельного расхода кокса и железосодержащей шихты на 1 т чугуна суточный расход кокса QK = (0,35-0,50)Псут, т/сут, а суточный расход железосодержащей шихты QЖ = (1,75-2,1)Псут, т/сут.

Необходимое число подач по коксу

Zn = QK (PKnK),

 где Рк - масса кокса в скипе, т.

Аналогичным образом определяют необходимое число подач по железосодержащей части шихты.

Масса материала в скипе

Р = VCKqk,

 где VCK - объем скипа, м3; q -насыпная плотность материала, т/м ; к = 0,85 - коэффициент заполнения скипа.

Насыпная плотность кокса составляет около 0,45; агломерата 1,9; окатышей 1,9 т/м . Требуемая производительность скипового подъемника обычно достигается при объеме скипа

VCK=0,0065∙Vn,

 где Vn полезный объем печи.

Ширина ленты конвейера

Ширина ленты конвейера В, м, определяется по формуле

где Пч – часовая производительность конвейера, т/ч, максимальная производительность 4000 т/ч;

      К – коэффициент, учитывающий продолжительность простоев на ремонт,     обслуживание конвейера, К=1,2 – 1,5;

      С – коэффициент, зависящий от угла естественного откоса материала,         С=200 – 250 с/ч;

      V – скорость перемещения материала, м/с;

       γ – насыпная масса материала, т/м3.

Скорость движения ленты, в зависимости от свойств материала следует принимать следующей: руда, окатыши, агломерат, известняк – 2 – 3 м/с; кокс – 1,5 – 2 м/с.

Полученные расчетом значения ширины ленты В следует округлять до ближайшего большего из стандартного ряда, мм: 500, 650, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000.

Число чугуновозных ковшей

Необходимое в доменном цехе число ковшей или парк ковшей (открытых и миксерных)

n= nоб + nрем + nрез ,

где nоб , nрем ,nрез - число ковшей, находящихся в обороте, ремонте и резерве соответственно.

Число ковшей, находящихся в обороте

nоб = ПсутtобК/24Pb,

где П  суточная производительность цеха, т/сут; tоб  длительность цикла оборота ковша (5 ч для открытого ковша и 7 ч для миксерного); К = 1,25 коэффициент неравномерности выпусков чугуна; Р номинальная вместимость ковша, т; b  коэффициент заполнения ковша чугуном (0,8 для открытых ковшей и 0,9 для миксерных).

Типовые ёмкости: 100, 140 т для открытых чугуновозных ковшей и 450 т для миксерных ковшей.

Число ковшей, одновременно находящихся в ремонте

nрем= nоб(tгр/(m1tоб)+ tхр/(m2tоб)),

где tгр и tхр  длительность горячего и холодного ремонтов соответственно, ч; m1 и m2  стойкость футеровки (число наливов) между горячими и холодными ремонтами соответственно, шт.

В соответствии с нормативами соответственно для открытых 100 140 - тонных ковшей и для 450 - тонных миксерных ковшей длительность холодных ремонтов составляет 62 и 144 ч, горячих 6 и 8 ч; число наливов между холодными ремонтами m2 равно 420 и 550, между горячими m1 180 и 250.

Число резервных ковшей в соответствии с нормами технологического проектирования:

где Пmах  максимальная производительность одной печи, т/сут; m расчетное число выпусков чугуна в суки на печи с максимальной производительностью; n - число печей в цехе; К = 1,25 - коэффициент неравномерности выпусков чугуна; Р – емкость ковша, т.

Типовые ёмкости: 100, 140 т для открытых чугуновозных ковшей и 450 т для миксерных ковшей. Расчетное число выпусков чугуна m в соответствии с нормами проектирования принимают следующим: на печах с одной леткой m = 8 10; при двух чугунных летках до 14; при трех-четырех летках до 24.

Число шлаковозных ковшей

Число шлаковозных ковшей nшл. , шт. определяется по формуле

nшл= nоб+ nрем+ nрез,

где nоб  число ковшей, находящихся в обороте, шт.;

     nрем число ковшей, находящихся в ремонте, шт.;

     nрез число ковшей, находящихся в резерве, шт.;

Число ковшей в обороте

nоб=(Пгgшлk1tоб)/(365 k224Vшлρшл),

где Пг годовая производительность цеха, т/год,

      gшл выход шлака, gшл=0,3 0,6 т/т чугуна;

      k1 коэффициент неравномерности выпусков шлака, k1=1,25;

     tоб продолжительность цикла оборота ковша, tоб=5ч;

      Vшл  объем шлакового ковша,м3;

      ρшл  плотность жидкого шлака, ρшл ≈1,6 т3;

     k2  коэффициент заполнения ковша, k2=0,8.

Типовые объемы шлаковых ковшей 11 и 16,5 м3.

Число ковшей в ремонте

nрем=( nоб(tкрtсрtтр)/t,

где tкр,tср,tтр продолжительность капитальных и текущих ремонтов, сут.;

      t - продолжительность кампании ковша между капитальными ремонтами, сут,    t=6лет.

Продолжительность капитальных, средних и текущих ремонтов соответственно 3; 2,5 и 1 сут.

Число ковшей в резерве:

nрез=(Пгgшлk1)/(365 k2Vшлρшлzµ),

где µ - кратность выпуска шлака выпуску чугуна ( на печах объемом до 1700 м3 µ=3; объемом 2000 2700 м3 µ=1.

z - число выпусков чугуна в сутки.

Число выпусков чугуна в сутки на печах с одной леткой составляет 8 10, при двух летках – 10 14, при трех-четырех летках 15 20.

2.Техника безопасности

Во время проведения занятий студент должен соблюдать технику безопасности с росписью за технику безопасности в кафедральном журнале 

3.Порядок выполнения работы

  1.  Ознакомиться с целью работы и задачами решаемыми в процессе выполнения лабораторной работы.
  2.  Изучить теоретическую часть и выполнить все сопутствующие расчеты.
  3.  Подготовить отчет по работе.

4.Содержание отчета

  1.  Цель и задачи работы
  2.  Изучить устройство доменного цеха и принцип работы доменной печи.
  3.  Сделать расчеты по заданной годовой производительности.
  4.  Краткие выводы по работе.

5.Контрольные вопросы

  1.  Каково устройство доменного цеха?
  2.  Из каких материалов производится чугун?
  3.  Перечислите отделения из которого состоит цех.
  4.  Перечислите основное и вспомогательное оборудование цеха.

Библиографический список

  1.  Лисиенко В. Г., Щелоков Я. М., Ладыгичев М. Г. Сооружение промышленных печей. Проектирование плавильных комплексов: Справочное издание. Книга 1,2,3, том I / Под ред. В.Г. Лисиенко. М.: Теплотехник, 2006.
  2.   Якушев А. М. Проектирование сталеплавильных и доменных цехов. М.:Металлургия, 1984- 216 с.

1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

72094. Эффективность использования финансовых ресурсов предприятия ООО «Маджерик» 274.75 KB
  Цель дипломной работы - провести анализ эффективного использования финансовых ресурсов предприятия ООО «Маджерик», а также предложить мероприятия по совершенствованию использования финансовых ресурсов. Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи: Рассмотреть теоретические основы управления финансовыми ресурсами предприятия...
72095. Разработка и проектирование локальной вычислительной сети для ООО “Карнавал” 3.67 MB
  Характеристика подразделений и видов их деятельности Данная организация состоит из: коммерческой службы финансовой службы административно-хозяйственной части и руководство исполнительной дирекцией рисунок 1 Коммерческая служба объединяет ряд отделов: Отдел рекламы определяет планирование и направление рекламных...
72096. Левобережная Украина в составе России: проблемы интеграции со времен Петра I до Екатерины II. Присоединение к России Правобережной Украины и Белоруссии 17.52 KB
  После смерти Петра Великого политический курс Петербурга по отношению к Украине меняется в связи с обострением отношений с Османской империей усиливается тенденция к централизации управления. принимаются Решительные пункты устанавливавшие правовую основу управления Украиной.
72097. Российско-украинские отношения и гражданская война на Украине (1657-1687) 16.88 KB
  По условиям этого договора: 1 Украина вошла в польско-литовское государство на правах ограниченной автономии; 2 прямых выборов гетмана не было: Украина могла лишь выбирать кандидатов из числа которых король назначал гетмана; 3 в сенат Речи Посполитой вошли православные епископы...
72098. Русская Америка в контексте российско-американских отношений (1809-1867 гг.) 16.54 KB
  В 1776 году было образовано независимое государство Соединенные Штаты Америки в 1807 году между Россией и США были установлены дипломатические отношения. Шеффер предложил Александру I завладеть островом на Гавайях и сделать его промежуточным портом для кораблей РАК но император крайне...
72099. Итоги освободительной борьбы украинского народа (1648-1654 гг.) и «цена» воссоединения Украины с Россией для Московского государства 18.58 KB
  Важнейшими пунктами на которые Москва дала согласие были: права и вольности всякого звания людей на Украине подтверждаются всякие выборные суды казачьи и выборные городские должности должны и впредь отправляться свободно. Существовало противоречие между крепостным правом в России и свободой на Украине...
72100. Сибирь и Дальний Восток в политике царизма и особенности управления данными территориями (конец XVI – начало XX вв.) 18.61 KB
  Высший администратор власти Сибири обладал большими полномочиями нежели в других частях империи. К 1917 на территории Сибири и Дальнего Востока использовались формы административного управления: Тобольская и Томская губернии; Иркутское и Приамурское генералгубернаторства Якутская область казачьи и горные округа...
72101. Характеристика взаимоотношений царской администрации с народами Сибири и Дальнего Востока 19.23 KB
  На территории Сибири и Дальнего Востока проживало огромное количество народов с разными уровнями развития и которые вели разный образ жизни оседлый живущие в городах или селениях кочевой кочующие земледельцы и бродячие свободно переходящие из губернии в губернию...