Выбор воздуходувной машины для осуществления доменного процесса

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. Категорически запрещен выбор воздуходувной машины по ее паспортным данным.

Удельный расход дутья – 1110 / т чугуна, суточная производительность доменной печи – 6300 т, предполагаемое давление колошникового газа – 250 кПа.

Исходя из удельного расхода дутья и суточной производительности печи, минутный расход дутья составляет:

м³/мин

Потери дутья по тракту от воздуходувной машины до доменной печи принимаются равными 5 – 6 % для новых печей.

С учетом потерь дутья по тракту потребное количество дутья будет равно:

 м³/мин

Помимо расчетного объемного расхода дутья, воздуходувная машина должна обеспечить избыточное давление, необходимое для преодоления сопротивления воздухопроводящего тракта (), столба шихты () и избыточного давления газа на колошнике печи (). Таким образом, давление дутья (), развиваемое воздуходувной машиной, определяется из выражения:

                     .                                    

Сопротивление  дутью  на  тракте  подвода его к воздушным фурмам печи () составляет обычно 20 – 40 кПА, а давление газа на колошнике () 260 кПа.

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

,

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

               – высота столба шихты в печи, м.

Значение  для реальных шихтовых материалов принимает значение 5 – 7 кПа / м (получено при статистической обработке  данных 42 доменных печей СНГ).

Высота столба шихты в печи может быть определена из выражения:

,

где  – полезная высота доменной печи, м;

         – уровень засыпи шихты в печи, м.

     Для нашего примера при  равной 32,96 м и уровне засыпи 1,5 м  высота столба шихты в печи будет равна:

 м.

Таким образом, для приводимого численного примера

кПа.

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

  кПа.

В соответствии с полученными данными по расходу дутья () и необходимым давлением выбираем воздуходувную машину К-5500-1.

 Таблица 4 - Характеристики воздуходувных машин К-5500-1 [1]

Объемная производительность, м3/мин, при режиме:	Значение
максимальном минимальном Конечное давление, кПА,	5000 3000 529,6

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 .

Одной из важнейших технологических характеристик воздухонагревателя является удельная поверхность нагрева, т.е. поверхность нагрева на 1 полезного объема доменной печи (). Согласно современным требованиям она должна составлять 75 – 90 . Исходя из этого, для доменной печи полезным объемом 3000 суммарная поверхность нагрева блока воздухонагревателей () должна составлять:

 м²

 

     Для непрерывной подачи в печь высоконагретого дутья необходимо иметь 3 – 4 воздухонагревателя. При попарно-параллельной их работе должно быть установлено 4 аппарата, поверхность нагрева каждого из них () будет равна:

 м²

 

Нагрев насадки воздухонагревателя производится за счет сжигания доменного газа, для повышения калорийности которого подмешивают природный или коксовый газ.

Расход газа на нагрев насадочной части воздухонагревателя () определяется из выражения:

                                 ,          

где          – расход газа на нагрев насадки, %(от расхода дутья);

             – теплосодержание горячего дутья, кДж/;

             – теплосодержание холодного дутья, кДж/ ;

             – теплотворная способность газа, кДж/ ;

           h     – тепловой к.п.д. воздухонагревателя, доли единицы (равен »0,8).

Входящее в выражение значение теплотворной способности газа может быть найдено из выражения:

где      – теплотворная способность газа, кДж/ ;

          ..... – содержание  ..... в газе, / .

Значения теплосодержаний горячего и холодного дутья при различных температурах представлены в таблице 5. Значение  принимается при температуре 150, что связано с нагревом холодного дутья при его сжатии в воздуходувной машине.

 Таблица 5 - Теплосодержание дутья при различных температурах [1]

Температура,	150	1000	1100	1200	1300	1400
Теплосодержание, кДж/	194,4	1410,8	1565,0	1720,4	1877,5	2035,5

 Определение расхода газа на обогрев воздухонагревателя для доменной печи объемом 3000 :

Температура горячего дутья – 1200. Для повышения калорийности доменного газа подмешивается 10% (по объему) природного газа теплотворной способностью 37000 кДж/. Содержание горючих составляющих в доменном газе, % : СО – 22;  – 6;  – 0,5. Расход дутья – 5400 /мин.

Теплотворная способность доменного газа будет равна:

кДж/.

Теплотворная способность смеси () доменного и природного газа (10 %) составит:

 кДж/.

Расход газа на обогрев воздухонагревателей будет равен:

.

При объемном расходе дутья, равном 5400 /мин, расход смеси доменного и природного газа () составит:

м³/мин,

в том числе доменного газа ():

 м³/мин

и природного газа ():

 м³/мин

 Таблица 6 - Примерные составы доменного и коксового газов [1]

Газ	Содержание горючих составляющих, %(объемн.)
	СО
Доменный Коксовый	23,0–28,0 5,0–7,0	4,0–12,0 55,0–60,0	0,1–0,5 22,0–28,0

9 Кожух и футеровка доменной печи

9.1 Кожух доменной печи

Увеличение объемов доменных печей, режим повышенного давления на колошнике и другие факторы интенсификации процесса требуют тщательного подхода к выбору металла для изготовления кожуха. Прочность и способность его противостоять деформациям должны быть рассчитаны также и на нагрузку крепящихся к нему различных вспомогательных сооружений. В современном исполнении кожух представляет собой сварную конструкцию, состоящую из конических и цилиндрических поясов (царг), изготовленных из низколегированных, нормализованных марок листовой стали: 14Г2, 10Г2С1, 09Г2С, 15ХСНД, 16Г2АФ, характеризующихся высокой ударной прочностью, достаточной пластичностью и термостойкостью. Так на данной доменной печи кожух выполнен из листовой стали марок 10Г2С1, 16Г2АФ и 16Г2Ф соответственно толщиной 10-60 мм различной по высоте печи. Сталь улучшена шлаковым переплавом.

9.2 Кладка лещади доменной печи

         Лещадь вновь строящихся и реконструируемых доменных печей должна выполняться цельноуглеродистой конструкцией с четырьмя или тремя рядами муллитовых блоков в верхней части, с обкладкой по периферии радиальными углеродистыми блоками.

Углеродистая футеровка выполняется из двух рядов: нижний – из графитированных блоков высотой от 800 до 1200 мм и сечением 400х400 мм, верхний – из углеродистых блоков высотой 1600 мм того же поперечного сечения. Рекомендуется использование блоков общей пористостью не более 14-16%. Ниже блоков предварительно оборудуется двойное донышко и подлещадное воздушное охлаждение из цельнотянутых труб.