Расчет профиля доменной печи

Курсовая работа

«Проект доменной печи полезным объемом 3400 м³»

Вариант № 2

Выполнил студент гр.3ВСЧМ-31

Афанасьев А.А.
Проверил преподаватель:
Суворин Н.Н.

г. Череповец, 2013 год

Содержание

Введение

Цель доменного производства состоит в получении чугуна из железных руд путем их переработки в доменных печах. Доменная печь – это непрерывно работающий плавильный агрегат шахтного типа основанный на противотоке шихтовых материалов и газов. Современная доменная печь представляет собой печь шахтного типа, состоящую из колошника, шахты, распара, заплечиков и горна.

Метод Павлова, в котором даётся описание методики расчёта профиля доменной печи, является сугубо эмпирическим. Особенность его состоит в том, что основные размеры определяются с учётом работы доменной печи и характеров процессов, протекающих в доменной печи.

Расчёт профиля доменной печи начинается с выбора отношения полезной высоты печи к диаметру распара: . Диаметр распара определяется исходя из полезного объёма печи: .

– суточный расход кокса, зависящий от сечения горна и интенсивности горения кокса i. Отношение диаметра распара к диаметру горна должно быть: . Диаметр горна вычисляется по формуле: . Высота металлоприёмника зависит от объёма выплавляемого чугуна – на 1 тонну выплавляемого чугуна приходится 0,05 - 0,07 м³ объёма горна. Высота горна: , (а – конструкционный размер, равный 0,4 м). Высота заплечиков: . Значения высот заплечиков и распара выбираются с учётом характера протекающих в этих элементах рабочего пространства механических и физико-химических процессов и практических данных. Размеры шахты и колошника определяются по отношению диаметра колошника к диаметру распара: . Диаметр колошника равен: . Угол наклона заплечиков , угол наклона шахты . Высота шахты зависит от её объёма: . Объёмы отдельных частей печи вычисляются как объёмы цилиндров и усечённых конусов. В конце расчёта выполняется проверка приемлемости исходных данных - полный объём печи и её полная высота по расчетам не должны отличаться от исходных данных больше чем на .

Условия проектирования

Объем печи – 3400м³;
Производительность– 8290 т/сут;
Расход кокса – 423 кг/т;
Расход природного газа – 115 м³/т_чуг;
Содержание кислорода в дутье – 29 %;
Давление под колошником – 2 ати (3,0 атм.).

Расчет количества воздушных фурм, чугунных леток и выпусков

Жидких продуктов

Расчет количества воздушных фурм

d_г = 12,6 м

Количество воздушных фурм определяем по формуле 20.

(20)

Расчет количества выпусков через чугунную летку

Р = 8290 т/сут;

U = 0,29 т/т чугуна;

h_ф = 3,3 м;

d_г = 12,6 м;

ρ_шл = 2-2,8 т/м³

ρ_ч = 7-7,5 т/м³

Количество выпусков определяется по формуле 21:

, (21)

где Z – коэффициент запаса, обеспечивающий безопасную работу печи, Z = 2; V_пл – объем жидких продуктов плавки, м³/сут; V_м – объем металлоприемника, м³; ε – порозность кокса, находящегося в горне, ε = 0,6-0,7 м³/м³

Объем жидких продуктов плавки определяется по формуле 22:

(22)

где V_ч – объем жидкого чугуна, м³; V_шл – объем жидкого шлака, м³.

Объем жидкого чугуна определяется по формуле 23:

(23)

Объем жидкого шлака определяется по формуле 24:

(24)

м³

Объем металлоприемника определяется по формуле 25:

(25)

м³

выпусков.

Описание конструкции лещади

В настоящее время лещади делают либо цельноуглеродистыми, либо комбинированными из углеродистых и высокоглиноземистых огнеупоров. Применение углеродистых огнеупоров вызвано тем, что из-за их высокой теплопроводности снижается перегрев и вследствие этого уменьшается разрушение кладки лещади. Высота лещади составляет примерно 5,6 м; это необходимо, поскольку за многие месяцы эксплуатации печи происходит разрушение кладки жидким чугуном, и в лещади образуется заполненная жидким чугуном полость, которая может достигать фундамента печи. Способ футеровки лещади: крестом (кирпичи выкладываются под углом 90º друг к другу) и параллельными рядами (под углом 30-40º).

Выбираем комбинированную лещадь из высокоглиноземистых и графитизированных блоков.

Описание конструкции горна

Виды горнов:

а) Цилиндрический; б) Конический.

Футеровку горна до уровня фурм выполняют из углеродистых блоков, а в районах фурм и чугунных и шлаковых леток из шамотного кирпича, поскольку углерод здесь может окисляться кислородом дутья, диоксидом углерода, а также парами воды из огнеупорных масс. При работе на безводных леточных массах район чугунных леток делают из углеродистых блоков. Толщина футеровки у низа горна достигает 1600 мм. Снаружи кладку горна охлаждают гладкими плитовыми холодильниками. Выбираем конический горн с комбинированной футеровкой. Толщина на стыке заплечиков горна 575 мм, а на уровне чугунных леток 1380 мм. Нижняя часть выложена высокоуглеродистыми блоками. Верхняя – шамотными кирпичами.

Расчет футеровки печи

Расчет футеровки горна

Полезный объем печи = 3400 м³

Диаметр горна = 12,6 м.

Высота металлоприемника h_ф = 3,3 м.

Высота шлаковой зоны , м, определяется по формуле:

где - высота металлоприемника, м.

.

Схема горна представлена на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема горна

Количество углеродистых блоков определяется:

,

где - высота шлаковой зоны, мм; 550 – высота углеродистого блока, мм; 0,5 – толщина шва, мм.

шт.

Принимаем .

Высота углеродистых блоков h_угл, мм, определяется:

Высота горна до откоса

мм.

Пояса футеровки горна от откоса представлены на рисунке 5.

Рисунок 5. Пояса футеровки горна от откоса

Высота 1 пояса: мм.

Количество рядов кладки в 1 поясе: рядов.

Рисунок 6. Структура футеровки 1 пояса горна

Количество кирпичей в ряду определяется в следующем порядке.

а) Общее количество кирпичей в ряду N, шт., определяется по формуле

где l – диаметр части доменной печи, включая ряды футеровки, мм; 150 – ширина кирпича, мм; 0,5 – толщина шва, мм.

б) Количество клиновых кирпичей N_клин, шт., определяется по формуле

где l_к – длина клинового кирпича, мм (230 или 345 мм); b – ширина задней стенки клинового кирпича, мм (150 мм); b₁ – ширина передней стенки клинового кирпича, мм, выбирается в зависимости от длины кирпича. Если l_к = 230 мм, то b₁ = 135 мм; если l_к = 345 мм, то b₁ = 125 мм.

в) Количество прямых кирпичей в ряду, N_пр, шт., определяется по формуле

Общий вид огнеупорного кирпича представлен на рисунке 7.

Рисунок 7. Общий вид огнеупорного кирпича

Маркировка огнеупорных шамотных кирпичей в зависимости от их размеров представлена в таблице 3.

Таблица 3 – Маркировка огнеупорных шамотных кирпичей

1 пояс (1 ряд = 3 ряд = 5 ряд, = 7 ряд, 2 ряд = 4 ряд = 6 ряд)

1 ряд:

1.1.:

шт.

шт. (D4)

шт. (D3)

1.2.:

шт.

шт. (D2)

шт. (D1)

1.3.:

шт.

шт. (D4)

шт. (D3)

2 ряд:

2.1.

шт.

шт. (D2)

шт. (D1)

2.2.

шт.

шт. (D2)

шт. (D1)

2.3.

шт.

шт. (D2)

шт. (D1)

2.4.

шт.

шт.(D2)

шт. (D1)

Количество огнеупорных кирпичей для футеровки 1 пояса горна представлено в таблице 4.

Таблица 4 - Количество огнеупорных кирпичей для футеровки 1 пояса горна

2 пояс (1 ряд = 3 ряд = 5 ряд, 2 ряд = 4 ряд).

Высота 2 и 3 пояса: мм.

Количество рядов кладки во 2 и 3 поясе:

Структура 2 ряда футеровки горна представлена на рисунке 8.

1 ряд:

1.1.

шт.

шт. (D2)

шт. (D1)

1.2.

шт.

шт. (D2)

шт. (D1)

1.3.

шт.

шт. (D4)

шт. (D3)

2 ряд:

2.1.

шт.

шт. (D4)

шт. (D3)

2.2.

шт.

шт. (D2)

шт. (D1)

2.3.

шт.

шт. (D2)

шт. (D1)

Количество огнеупорных кирпичей для футеровки 2 пояса горна представлено в таблице 5.

Таблица 5 - Количество огнеупорных кирпичей для футеровки 2 пояса горна

Структура футеровки 3 пояса горна представлена на рисунке 9.

3 пояс (1 ряд = 3 ряд = 5 ряд, 2 ряд = 4 ряд).

Рисунок 9. Структура футеровки 3 пояса горна

1 ряд:

1.1.

шт.

шт. (D4)

шт. (D3)

1.2

шт.

шт. (D4)

шт. (D3)

2 ряд:

2.1.

шт.

шт. (D2)

шт. (D1)

2.2.

шт.

шт. (D2)

шт. (D1)

2.3.

шт.

шт. (D2)

шт. (D1)

Количество огнеупорных кирпичей для футеровки 3 пояса горна представлено в таблице 6.

Таблица 6 - Количество огнеупорных кирпичей для футеровки 3 пояса горна

Количество огнеупорных кирпичей соответствующих марок для футеровки горна представлено в таблице 4.

Таблица 8 - Количество огнеупорных кирпичей для футеровки горна

Расчет футеровки распара

Высота распара = 1700 мм.

Диаметр распара = 13600 мм.

Толщина футеровки 920 мм.

Количество рядов футеровки N_р определяется по формуле

,

где - высота распара, мм; 75 – высота огнеупорного кирпича, мм; 0,5 – толщина шва, мм.

ряда.

Структура футеровки распара представлена на рисунке 11.

Рисунок 11. Структура футеровки распара

1 тип (11 рядов: 230∙4)

1.1.

шт.

шт. (D2)

шт. (D1)

1.2.

шт.

шт. (D2)

шт. (D1)

1.3.

шт. (D2)

шт. (D1)

1.4.

шт.

шт. (D2)

шт.(D1)

2 тип (11 рядов: 345∙2+230)

2.1.

шт.

шт. (D4)

шт. (D3)

2.2.

шт.

шт. (D2)

шт. (D1)

2.3.

шт.

шт. (D4)

шт. (D3)

Количество огнеупорных кирпичей соответствующих марок для футеровки распара представлено в таблице 9.

Таблица 9 - Количество огнеупорных кирпичей для футеровки распара

Расчет футеровки шахты

Диаметр распара = 13,6 м.

Диаметр колошника = 9,5 м.

Высота шахты = 20,3 м.

Общий вид футеровки шахты представлен на рисунке 12. Высота охлаждаемой части шахты с толщиной футеровки 690 мм. Высота неохлаждаемой части шахты с толщиной футеровки 920 мм.

Рисунок 12. Общий вид футеровки шахты

Диаметр d_х, м, определяется по формуле:

,

где – диаметр колошника, м; D – диаметр распара, м.

мм.

Расчет футеровки заплечиков

Высота заплечиков = 3,0 м.

Диаметр распара = 13,6 м.

Диаметр горна = 12,6 м.

Число рядов кладки:

Структура футеровки 1 ряда заплечиков представлена на рисунке 17.

Рисунок 17. Структура футеровки 1 ряда заплечиков

шт.

шт. (D4)

шт. (D3)

Рисунок 18. Структура футеровки 40 ряда заплечиков

шт.

шт. (D4)

шт. (D3)

Количество огнеупорных кирпичей соответствующих марок для футеровки заплечиков представлено в таблице 11.

Таблица 11 - Количество огнеупорных кирпичей для футеровки заплечиков

Общее количество кирпичей соответствующих марок для футеровки печи приведено в таблице 12.

Таблица 12 - Общее количество кирпичей для футеровки печи

Заключение

В курсовой работе был произведен расчет профиля доменной печи полезным объемом 3400 м³. Были выбраны конструкции доменной печи, лещади, горна, заплечиков и распара, а так же шахты и колошника.

Была рассчитана кладка для каждой части профиля доменной печи за исключением колошника, а так же определен разгар лещади проектируемой печи и рассчитан конвейерный подъемник.

Выполнен проект доменной печи полезным объемом 3400 м³. Проект включает пояснительную записку и чертеж вертикального разреза доменной печи.

В пояснительной записке представлен:

- расчет профиля доменной печи по методу М.А.Павлова;

- выбор металлоконструкции доменной печи;

- выбор конструкции футеровки лещади, горна, заплечиков и распара, шахты;

- расчет количества воздушных фурм для подачи дутья;

- расчет количества чугунных леток для выдачи жидких продуктов плавки;

- расчет количества огнеупорного кирпича для футеровки доменной печи;

- расчет разгара лещади в процессе эксплуатации доменной печи;

- расчет степени загрузки конвейерного подъемника для подачи шихтовых материалов на колошник проектируемой доменной печи.

Литература

М.А.Стефанович, В.К.Кропотов, В.Г.Дружков. проектирование доменной печи [Текст]:Учебное пособие. Свердловск, изд.УПИ им.С.М.Кирова, 1983, 60с.

Курсовая работа

«Проект доменной печи полезным объемом 3400 м³»

Вариант № 2

Выполнил студент гр.3ВСЧМ-31

Афанасьев А.А.
Проверил преподаватель:
Суворин Н.Н.

г. Череповец, 2013 год

Содержание

Введение

Цель доменного производства состоит в получении чугуна из железных руд путем их переработки в доменных печах. Доменная печь – это непрерывно работающий плавильный агрегат шахтного типа основанный на противотоке шихтовых материалов и газов. Современная доменная печь представляет собой печь шахтного типа, состоящую из колошника, шахты, распара, заплечиков и горна.

Метод Павлова, в котором даётся описание методики расчёта профиля доменной печи, является сугубо эмпирическим. Особенность его состоит в том, что основные размеры определяются с учётом работы доменной печи и характеров процессов, протекающих в доменной печи.

Расчёт профиля доменной печи начинается с выбора отношения полезной высоты печи к диаметру распара: . Диаметр распара определяется исходя из полезного объёма печи: .

– суточный расход кокса, зависящий от сечения горна и интенсивности горения кокса i. Отношение диаметра распара к диаметру горна должно быть: . Диаметр горна вычисляется по формуле: . Высота металлоприёмника зависит от объёма выплавляемого чугуна – на 1 тонну выплавляемого чугуна приходится 0,05 - 0,07 м³ объёма горна. Высота горна: , (а – конструкционный размер, равный 0,4 м). Высота заплечиков: . Значения высот заплечиков и распара выбираются с учётом характера протекающих в этих элементах рабочего пространства механических и физико-химических процессов и практических данных. Размеры шахты и колошника определяются по отношению диаметра колошника к диаметру распара: . Диаметр колошника равен: . Угол наклона заплечиков , угол наклона шахты . Высота шахты зависит от её объёма: . Объёмы отдельных частей печи вычисляются как объёмы цилиндров и усечённых конусов. В конце расчёта выполняется проверка приемлемости исходных данных - полный объём печи и её полная высота по расчетам не должны отличаться от исходных данных больше чем на .

Условия проектирования

Объем печи – 3400м³;
Производительность– 8290 т/сут;
Расход кокса – 423 кг/т;
Расход природного газа – 115 м³/т_чуг;
Содержание кислорода в дутье – 29 %;
Давление под колошником – 2 ати (3,0 атм.).

Расчет профиля доменной печи

Полезный объем доменной печи , м³ определяется по формуле 1.

, (1)

где k – коэффициент, показывающий отличие профиля доменной печи от цилиндра, k=0,54; H₀ – полезная высота доменной печи, м; D – диаметр распара, м.

Отношение полезной высоты доменной печи к диаметру распара определяется соотношением:

Тогда диаметр распара D, м будет определяться по формуле 2.

(2)

Высота распара . В расчете принято

Условный расход топлива К_усл, т/сут определяется по формуле 3.

, (3)

где - расход кокса, кг/т_чуг; m – расход дополнительного топлива, м³/т_чуг; э – коэффициент замены топлива, представленный в таблице 1.

Таблица 1 – Коэффициенты замены топлива

Интенсивность горения топлива i _г, т/м²∙сут, определяется по формуле 4.

i _г = i _o + D i. (4)

где i _o - максимальная интенсивность горения кокса без интенсификаторов, i _o = 26,4 %; D i - изменение интенсивности горения кокса за счет использования интенсификаторов (определяется по формуле 5):

, (5)

где - изменение интенсивности горения кокса за счет применения кислорода в дутье, %; - изменение интенсивности горения кокса за счет давления под колошником, %.

т/м²∙сут.

Площадь сечения горна F, м² определяется по формуле:

(6)

где - условный коэффициент расхода топлива, т/сут; i _г – интенсивность горения топлива, т/м²∙сут.

.

Площадь сечения горна F, м² определяется по формуле 7.

, (7)

где - диаметр горна, м.

Откуда определяется диаметр горна , м по формуле 8:

(8)

Проверка: определяется соотношение диаметров распара D и диаметра горна :

Для современных доменных печей принято соотношение: . Полученное при расчете соотношение находится в указанном диапазоне.

Пересчет площади горна:

Высота горна , м определяется по формуле 9.

, (9)

где - высота от уровня горна до уровня воздушных фурм, м (определяется по формуле 10); - конструктивный размер, = 0,4 м.

, (10)

где Р - производительность печи, т_чуг/сут; - объем горна, приходящийся на 1 т выплавленного чугуна, м³/т_чуг, м³/т_чуг ; F - площадь горна, м².

.

Тогда

Высота заплечиков . В расчете принято .

Угол наклона заплечиков , ° определяется по формуле 11.

, (11)

где D - диаметр распара

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: