Расчет тепловой схемы обжиговой машины



Nbsp; Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Криворізький технічний університет Кафедра металургії чорних металів та ливарного виробництва  

Методичні вказівки

До виконання практичних робіт з дисципліни

«Технологія виробництва окускованої залізорудної сировини»

для студентів спеціальності 6.090401

«Металургія чорних металів»

 

 

Кривий Ріг

2011


Зміст

 

  Стор.
Практична робота №1.Розрахунок схеми змелення добавок в шихту огрудкування 3
Практична робота №2.Розрахунок агломераційної шихти 9
Практична робота №3. Розрахунок теплової схеми випалювальної машини 15
Практична робота №4. Розрахунок аеродинамічного опору та схеми газопотоків випалювальної машини 22
Практична робота №5. Розрахунок питомої продуктивності випалювальних машин 26
   

 

 


Практическая работа № 1

Расчет схемы измельчения добавок в шихту окомкования

Краткие теоретические сведения

На фабриках окомкования для измельчения добавок (флюсующих, связующих, топливных) в шихту применяются установки сухого измельчения на базе шаровых вентилирующих мельниц (рис. 1.1). Одновременно с измельчением добавок производится их сушка горячим газом, образуемом в специальном топочном агрегате. Температура в топке достигает 800-1000 ºС. На входе в мельницу газы имеют температуру 400-500 ºС, а на выходе - 90-130 ºС.

Рис. 1.1. Схема газоочистки мельниц корпуса измельчения известняка Полтавского ГОКа: 1 – мельница ШБМ-370/850; 2 – сепаратор воздушно-проходной Ø 5500; 3 – циклон ЦН-15 Ø 3000; 4 – циклон ЦН-15 Ø 1050; 5 – вентилятор (дымосос); 6 – вентилятор мельничный ВМ-20А; 7 – агрегат для приготовления сушильного агента; 8 – аэрожелоб с вентилятором ВВД-8; 9 – пневмовинтовой насос; 10 – мигалка; 11 – клапан дроссельный; 12 – бункер готового продукта; 13 – электрофильтр; 14 – редлер; 15 – инжекционный смеситель; 16 – вентилятор топочный

 

Выходящий из мельниц материал подается в пылевой сепаратор, где происходит разделение пыли на крупную и мелкую фракции. Крупная пыль оседает на дно сепаратора и возвращается в мельницу на доизмельчение, а мелкая выносится из сепаратора и осаждается в пылевых циклонах. В первой группе циклонов осаждаются более крупные частицы, во второй – более мелкие. Для получения однородного по крупности материала, частицы, уловленные в первой и второй группах циклонов, собираются в один бункер, откуда пневмотранспортом подаются в бункеры шихтового отделения.

На установках сухого помола очистка от пыли технологического газа перед выбросом его в атмосферу является сложной технической задачей. Для ее облегчения часть запыленного газа возвращается снова в загрузочную течку мельницы. Основная часть газов выбрасывается в атмосферу после мокрой (фильтры) или сухой (электрофильтры и рукавные фильтры) очистки.

Методика расчета схемы измельчения

1. Исходные данные:

Свойства исходного материала (известняк):

- крупность – 0,01 м;

- влажность W=3%;

- насыпная плотность γ=2700 кг/м3.

1.2. Параметры мельницы:

- диаметр D=3,7 м;

- длина L=8,5 м;

- объем V=91,3 м3;

- площадь поперечного сечения F=10,75 м2;

- критическая скорость вращения nкр=22 об/мин;

- рабочая скорость вращения n=17,62 об/мин;

- степень заполнения шарами ψ=0,22 доли ед.;

- диаметр шаров d=0,04 м.

1.3. Параметры сушильного агента:

- расход Vс.а.=20000 м3/час;

- температура t=450 ºС.

1.4. Свойства измельченного материала:

- крупность (остаток на сите – 50 мкм) R50=0,1 доли ед.

2. Расчет расхода вентилирующего агента в мельницу

2.1. Рассчитываем оптимальную скорость вентиляции мельницы по формуле:

, м/с                                                         (1.1)

2.2. Вычисляем оптимальный расход вентилирующего агента по формуле:

, м3/час                                                 (1.2)

2.3. Принимаем экономичную вентиляцию мельницы в объеме, составляющем 85% от оптимального, т.е.

; м3/час                                                                   (1.3)

3. Расчет расходов пылегазового потока и подсосов воздуха по отдельным участкам схемы измельчения

3.1. Уточняем расход составляющих вентилирующего агента в мельницу, равного Vэк;

;                                                                          (1.4)

где Vс.а. – расход сушильного агента (из топки), Vс.а.= 20000 м3/час:

Vсеп – расход воздуха с возвратом из сепаратора (вентилятор аэрожелоба), м3/час, Vсеп = 10000 м3/час;

Vрец – расход рециркулирующего агента (в контуре «вентилятор – мельница – сепаратор – 1-я ступень очистки в циклонах»), м3/час;

откуда:

Vрец=Vэк.- Vс.а.- Vсеп=170000-20000-10000=140000 м3/час;

3.2. Принимаем подсос воздуха на тракте «мельничный вентилятор – 1-я ступень газоочистки» в пределах разности между оптимальной и экономичной вентиляцией мельницы (Δ=200000-170000=30000 м3/час), таким образом получаем производительность мельничного вентилятора, равную оптимальному расходу вентилирующего агента (200000 м3/час).

3.3. Расход газа на вторую ступень газоочистки вычисляем по формуле:

VІІ ступ=Vвент - Vрец  = 200000 – 140000 = 60000 м/час               (1.5)

4. Расчет производительности мельницы

4.1. Определяем производительность мельницы в открытом цикле работы по формуле:

,                 (1.6)

где Кл.о. – коеффициент измельчаемости материала, равный Кл.о = 0,74R50 + 0,21;

Кбр. – коеффициент формы брони (для волнистой неизношенной брони Кбр. = 1,0);

Коб – коэффициент использования оборудования (Кэк=0,8-0,9) – среднее 0,85;

П1, П2, Пдр – поправочные коэффициенты на влажность, крупность и дробимость материала, равные соответственно 1,0; 1,0; 1,064.

4.2. Определяем производительность мельницы в замкнутом цикле работы по формуле:

                                                                         (1.7)

;

при  получаем  т/час;

при  получаем Вmin = т/час.

Принимаем эксплуатационную производительность мельницы

5. Расчет параметров циркуляционного режима в контуре «мельница–сепаратор»

5.1. Определяем краткость циркуляции по формуле:

 = 135/45 – 1 = 2.                                                      (1.8)

5.2. Определяем циркуляционную нагрузку на мельницу (возврат сепаратора) по формуле:

,                                                                                    (1.9)

.

6. Выбор воздушно–проходного сепаратора

6.1. Выбор сепаратора производим в зависимости от напряжения объема по воздуху Vм.в./Vсеп. Для этого воспользуемся графиком зависимости Vм.в./Vсеп. от остатка на сите R90 (заданная в расчете крупность R50 = 10 % соответствует примерно R90, равной 8%). Имеем при R90  = 8% напряженность по воздуху (рис. 1.2)

Vм.в.=200000 м3/час – объем газов, проходящих через сепаратор.

Откуда  м3.

6.2. Для определения диаметра сепаратора строим график зависимости объема сепаратора от его диаметра (рис. 1.3) и определяем диаметр, соответствующий объему 74,2 м3. Это примерно 5,2 м.

Принимаем ближайший больший типоразмер, равный 5500 мм, объемом 91,8 м3. Он может пропустить объем газов:

Vmax = 91,8·2700=248000 м3/час при заданной крупности материала.

Рис. 1.2. Зависимость  от остатка на сите 90 мкм
Рис. 1.3. График зависимости объема сепаратора от его диаметра

7. Расчет системы пылеулавливания

7.1. Уточняем исходные данные:

а) объем очищаемого воздуха 170000 м3/час (Vэк.);

б) запыленность газов перед І группой циклонов

;

в) удельный вес пыли j=2,7 т/м3;

г) насыпной вес jнас.=1,2 т/м3;

д) удельный вес воздуха jв=1,285 кг/м3.

7.2. Расчет количества и диаметра циклонов І стадии газоочистки производим по формуле:

;

где Dц – диаметр циклона, м

W – условная скорость прохождения газов через циклон, W = 3,5 м/с;

N – количество циклонов;

Откуда .

7.3. На основании этой формулы, составляем табл. 1.1, в которой показана зависимость количества циклонов от их стандартных диаметров. Согласно табл. 1.1 принимаем два циклона ЦН-15 диаметром 3000 мм. Фактическая скорость газов, проходящих через циклон

.

7.4. Расчет количества и диаметра циклонов ІI стадии газоочистки производим по формуле:

Составляем таблицу зависимости числа серийно выпускаемых циклонов и их диаметров. Согласно табл. 1.2. принимаем восемь циклонов D=1050 мм. Фактическая скорость газов проходящих через циклон

.

Таблица 1.1

Зависимость необходимого количества циклонов (N)

от их стандартных диаметров (Dц)

Dц, м 1,85 2,15 2,35 2,65 3,0 3,25
N, шт 5,0 3,7 3,1 2,45 1,9 1,6

 

 


Практическая работа №2

Расчет агломерационной шихты

 

Исходные данные для расчета:

1. Химический состав компонентов аглошихты: концентрата, известняка, коксика (см. табл. 2.1)

2. Расход коксика – 4 кг (на 100 кг аглошихты)

3. Основность агломерата (СаО+MgO)/(SiO2+Al2O3)=1,20

Пример расчета

Определяем расход концентрата и известняка для получения 100 кг агломерата и химического состава агломерата.

1. По данным о химическом составе компонентов аглошихты вычисляем потери каждого компонента при спекании (без учета окислительно-восстановительных процессов связанных с оксидами железа). Расчет сводим в табл. 2.2.

Таблица 2.1

Химический состав компонентов аглошихты

Компоненты аглошихты Fe Mn P S Fe2O3 FeO SiO2 Al2O3 CaO MgO MnO P2O5 C п.п.п
Концентрат 61,78 0,22 0,03 0,14 58,56 26,73 5,58 3,06 2,93 1,20 1,28 0,08 1,44
Известняк 0,12 0,01 0,01 0,18 0,89 0,37 54,40 0,68 0,03 43,44
Коксик 2,15 0,10 0,02 1,80 3,07 4,83 3,07 0,39 0,15 0,14 0,05 85,5 1,60

 

Таблица 2.2

Потери массы компонентов при спекании (без учета окислительно-восстановительных процессов связанных с окислением железа, %)

Статьи потери массы Концентрат Известняк Коксик
Удаление летучих (п.п.п.) 1,44 43,44 1,60
Горение углерода коксика 85,5
Суммарная потеря массы (d) 1,44=dx 43,44=dy 87,10=dк

 

2. Находим, какая часть килограмма каждого компонента шихты входит при спекании в состав агломерата:

концентрат – (100-dx)/100

известняк – (100-dy)/100

коксик – (100-dк)/100.

Обозначим через Х расход концентрата (кг/100кг агломерата), а через Y расход известняка (кг/100кг агломерата). Тогда выражение Х покажет, какая часть концентрата (в кг) входит в состав шихты, необходимой для получения 100 кг агломерата.

Проделав аналогичную операцию для каждого компонента шихты, составим уравнение для расчета массы шихты, которая останется после спекания всех ее компонентов взятых в количество необходимое для получения 100 кг агломерата:

А= Х+ Y+ ∙ 4,

где А – выход агломерата из шихты (без учета окислительно-востановительных реакций), кг;

4 – заданный расход коксика в шихту.

3. Задавшись содержанием железа в агломерате, равным 12%, приходим к выводу, что в ходе спекания масса аглошихты, содержащая FeO в концентрате, увеличится в результате окисления магнетита до гематита, т.е. произойдет увеличение массы концентрата за счет присоединения некоторой части кислорода по реакции 4FeО+O2=2Fe2O3.

В соответствии со стехиометрическим соотношением получаем, что на окисление 4 молей FeO [M(FeО)=56+16=72] расходуется 1 моль O2 [M(O2)=2∙16=32], т.е. при окислении 4∙72=288 кг FeO присоединяется 32 кг О2. Следовательно, количество присоединенного кислорода составит FeO. Тогда увеличение массы концентрата за счет присоединения кислорода составит

, кг/100кг агломерата.

4. Окончательное уравнение материального баланса спекания имеет вид:

0,01∙[(100-dx)∙X+(100-dy)∙Y+(100-dk)∙4] + =100.

В результате преобразования получим искомое уравнение материального баланса

1,0153∙Х+0,5656∙Y=100,8173.

5. По заданной основности агломерата составим уравнение баланса основности. Оно имеет следующий вид:

.

После подстановки соответствующих значений получим:

.

После преобразования получим:

4,13Х+55,08Y+2,16+1,2(8,64X+1,26Y+31,6);

4,13Х+55,08Y+2,16=10,368X+1,512Y+37,92;

-6,268X+53,568Y=35,76.

6. Решая систему двух уравнений

найдем X и Y: X=92,595; Y=11,502.

7. Проверку расчета произведем, вычислив основность агломерата:

=

= .

Т.о. ошибка равна

8. Определяем содержание в агломерате железа, марганца, фосфора и серы, умножая расход каждого компонента шихты в нем соответствующего элемента и складывая полученные значения:

Feагл=92,595∙0,6178+11,502∙0,0013+4∙0,0215=57,3061%,

Mnагл=92,595∙0,0022+4∙0,001=0,208%,

Рагл=92,595∙0,0003+11,502∙0,0001+4∙0,0002=0,029%.

При определении содержания серы в агломерате учтем, что при спекании удаляется 95% всей серы шихты:

Sагл=(92,595∙0,0014+11,502∙0,0001+4∙0,0002)∙0,05=0,010%.

9. По данным о содержании в агломерате марганца, серы и фосфора и известных соединениях, в которых эти элементы находятся в агломерате (соответственно закись марганца MnO, троилит FeS и оксид фосфора P2O5), вычисляем содержание этих соединений в агломерате:

MnOагл=0,208∙(71/55)=0,269%,

FeSагл=0,01∙(88/32)=0,0275%,

P2O5агл=0,029∙(142/62)=0,0664%.

10. По данным о содержании железа в FeO и FeS, содержании этих соединений в агломерате и содержании в агломерате железа (Feагл) находим содержание в агломерате Fe2O3:

Содержание железа в FeO, находящемся в агломерате:

.

Содержание железа в FeS, находящемся в агломерате:

.

Содержание железа в Fe2O3, находящемся в агломерате:

.

Содержание Fe2O3 в агломерате:

Fe2O3агл=47,9553∙ .

11. По данным о расходах компонентов шихты и содержанию в них CaO, MgO, SiO2 и Al2O3 находим содержание этих оксидов в агломерате:

CaОагл=92,595∙0,0293+11,502∙0,544+4∙0,0039=8,9857%,

MgOагл=92,595∙0,012+11,502∙0,0068+4∙0,0015=1,1954%,

SiO2агл=92,595∙0,0558+11,502∙0,0089+4∙0,0483=5,4624%,

Al2O3агл=92,595∙0,0306+11,502∙0,037+4∙0,0307=2,9988%.

12. Результаты расчета химического состава агломерата оформляем в виде таблицы (табл. 2.3).

Таблица 2.3

Химический состав агломерата, %

Соединение Fe2O3 FeO SiO2 Al2O3 CaO MgO MnO Fe2O5 FeS
Содержание 68,508 12,000 5,462 2,999 8,986 1,195 0,269 0,066 0,0275

 

Из таблицы 2.3 видно, что количество агломерата (99,514 кг) мало отличается от заданного (100 кг). Ошибка (<0,5%) вызвана тем, что химические составы шихтовых компонентов, приведенные в табл. 2.1, не дают в сумме 100% (отклонение в меньшую сторону составляет от 0,01 до 1,19%).

 

Задание. Используя исходные данные, приведенные в табл. 2.4., рассчитать шихту для производства железорудного агломерата и определить его химический состав. Химический состав шихтовых материалов приведен в табл. 2.1.

 

Контрольные вопросы:

1. Какие исходные данные необходимы для расчета шихты и что определяется в результате расчета?

2. Какие уравнения составляются при расчете шихты, в чем их сущность?

3. Каков смысл коэффициента 1/9 в уравнении материального баланса?

4. Какая степень десульфурации шихты принимается при расчете химсостава агломерата?

5. Какие неточности допущены в выполненном расчете аглошихты?

 

 


Таблица 2.4

Показатели

Номер варианта

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Основность агломерата 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 2,7 2,9 1,25 1,35 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6
Расход коксика, кг/100кг агломерата 3,8 3,9 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 3,85 3,90 3,95 4,05 4,15 4,25 4,35 4,45 4,55

 

Показатели

Номер варианта

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38
Основность агломератата 2,8 1,45 1,55 1,65 1,75 1,15 1,20 1,25 1,30 1,35 1,40 1,45 1,50 1,55 1,60 1,65 1,70 1,75 1,80
Расход коксика, кг/100кг агломерата 4,65 4,2 4,3 4,4 4,5 3,93 4,02 4,07 4,13 4,18 4,23 4,28 4,33 4,38 4,43 4,49 4,53 4,59 4,63

Практическая работа № 3

Расчет тепловой схемы обжиговой машины

Общие сведения

Методика расчета тепловой схемы обжиговых конвейерных машин позволяет производить поверочный и конструктивный расчет схемы газовоздушных потоков. В поверочном тепловом расчете по принятой конструкции и размерам обжигового агрегата при задании технологических параметров оценивают его возможную производительность и необходимые режимные параметры. Расчетное задание для поверочного расчета должно содержать следующие сведения и исходные данные:

1) геометрические размеры колосникового поля агрегата (длину, ширину, площадь);

2) схему газовоздушных потоков обжиговой машины;

3) распределение полезной площади агрегата по технологическим зонам;

4) параметры теплоносителя в отдельных технологических зонах (температура, скорость фильтрации);

5) технологические требования к обрабатываемому сырью;

6) химический состав компонентов шихты.

В технологических требованиях должны быть указаны допустимые скорости нагрева материала, допустимые скорости охлаждения материала, минимальная температура нижней части обрабатываемого слоя на границе слой–постель.

При конструктивном (проектном) расчете, исходя из технологических требований, рассчитывают размеры агрегата в целом, размеры отдельных технологических зон, режимные параметры зон, необходимые для получения номинальной производительности агрегата при заданном качестве продукции. При конструктивном (проектном) тепловом расчете задание должно содержать следующие исходные данные:

1) производительность агрегата;

2) ширину колосникового поля;

3) параметры теплоносителя в отдельных технологических зонах (температура, скорость фильтрации);   

4) технологические требования к обрабатываемому сырью.

Остальные исходные данные, необходимые для расчета теплообмена в слое материала, принимают в соответствии с требованиями, изложенными ниже. Расчеты производят в следующем порядке:

1) составление материального баланса процесса обжига окатышей;

2) расчет горения топлива;

3) определение температуры слоя окатышей, колосников и отходящих газов;

4) оценка аэродинамического сопротивления газовоздушных трактов;

5) обоснование схемы газовоздушных потоков;

6) составление материального и теплового балансов агрегата.


Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 1204; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!