125631 (Конструкция, методика расчёта конверторов цветной металлургии), страница 4

2) Удельная нагрузка фурм конвертора по воздуху q, нм³/см³·мин.

Находится по формуле

(2)

где p₁ – давление дутья на воздухоподводящем коллекторе, кг/см²;

H_гидр – среднее гидростатическое противодавление штейновой ванны, кг/см²; определяются по удельному весу штейна γ, кг/см³, и средней высоте слоя штейна над фурмами h, см:

H_гидр= γh

C – безразмерный коэффициент характеризующий гидравлическое сопротивление участка воздухораспределительной арматуры конвертора от закольцованного коллектора до конца фурменной трубки и степень зарастания рабочего конца фурменной трубки. Исследованиями установлено, что числовое значение коэффициента С для существующей конструкции воздухораспределительной системы горизонтальных конверторов составляет 6 –7.

При условии применения улучшенной конфигурации воздухораспределительной системы значение коэффициента С снижается до 2 – 4;

3) Площадь сечения всех работающих фурм конвертора, см²

.

4) Число работающих фурм n_p.

Определяется по формуле:

(3)

где d - диаметр фурменных трубок, мм.

По данным практики для фурменных труб обычно применяют стандартные железные трубы диаметром 1 ¹/₄ ^“ (36 мм), 1 ¹/₂ ^“ (41 мм), 1 ³/₄ ^“ (44 – 66 мм), 2^” (53 мм).

5) Число установленных фурм n_уст

n_уст=(1,2÷1,3) n_p, (4)

где (1,2÷1,3) – коэффициент запаса учитывающий возможный выход из строя некоторых фурм.

6) Тип и размеры конвертора.

На основании выполненных расчетов конвертор обычно подбирают из стандартных типов конверторов по табл. 3. Основными показателями при подборе конвертора являются величины , d, n_уст.

Таблица 1 - Характеристика конверторов

7) Размеры горловины

Сечение Головины выбранного конвертора F_горл, м² проверяют по действительной скорости газов в горловине ω_t, м/сек, и количеству отходящих из конвертора газов v_t, м³/сек:

Практикой установлено, что для нормальной работы конверторов значение ω_t≤8 – 12 сек. Величина v_t определяется по данным технологического расчета по уравнению

(5)

Здесь - удельное количество газов на 1 т штейна, нм³/т;

t – температура отходящих газов;

86400 – число секунд в сутках.

8) Параметры воздуходувной машины и расчет воздухопроводов.

Производительность воздуходувной машины V_возд , нм³/мин, рассчитывают из условия обеспечения подвода к фурмам конвертора воздуха в количестве

V_конв, нм³/мин, и восполнение потерь воздуха на возможных неплотностях воздухоподводящей трассы, которые по данным практики составляют 10 – 25% от V_конв. Следовательно, производительность воздуходувки

V_возд=(1,10÷1,25) V_конв нм³/мин. (6)

Давление дутья, создаваемое воздуходувкой p_возд , кг/см³, должно на

10 – 20% превышать давление на коллекторе p₁:

p_возд=(1,10÷1,20) p₁ кг/см² (7)

Диаметр воздухопроводов d, м определяют по максимальному секундному объему воздуха, проходящего по воздухопроводу V_tp м³/сек, и действительной его скорости ω_tp, м/сек, по формуле:

Действительная скорость воздуха в конверторных воздухопроводах принимается обычно равной 15 – 25 м/сек.

Пример расчета конвертора.

1. Пропускная способность конвертора по воздуху

На основании сводного материального баланса (таблица 144) [1] находим теоретическое удельное количество воздуха на 1т штейна:

Приняв по данным практики коэффициент использования конвертора под дутьем k=0,7, найдем потребную пропускную способность конвертора по формуле (1):

2. Удельная нагрузка фурм конвертора.

Находится по формуле (2):

Примем на основании данных заводской практики давление воздуха на коллекторе p₁=1,2 кг/см², противодавление ванны H_гидр=0,3 кг/см², значение показателя гидравлического сопротивления применяемой в настоящее время воздухоподводящей системы конвертора С=0,6:

3. Площадь сечения работающих фурм

4. Число работающих фурм

Приняв на основании практических данных диаметр фурменных трубок d=41мм, получим по формуле (3) необходимое число одновременно работающих фурм:

5. Число установленных фурм

С учетом резерва 20% число установленных фурм по формуле (4):

n_уст=1,2 n_p=1,2·29=35

6. Тип и размеры конвертора

Исходя из найденных значений площади сечения фурм =375 см²; диаметр фурмы d=41мм и числа фурм n_уст=35, по табл.1 выбираем стандартный горизонтальный конвертор с размерами по кожуху 3,6×6,1 м и емкостью по файнштейну 40т.

7. Расчет эффективности применения фурм усовершенствованной конструкции

Как выявлено в результате исследований лаборатории печей Ленинградского горного института, имеется возможность существенно увеличить пропускную способность фурм в результате усовершенствования конструкции воздухораспределительной системы конвертора, Предложена конструкция, имеющая показатель гидравлического сопротивления С=3.

Определим по формуле (2) удельную нагрузку фурм при использовании усовершенствованной конструкции воздухораспределительной системы.

Тогда суммарное рабочее сечение фурм составит

=

Рабочее число фурм

n_p=127·

Установленное число фурм

n_уст=1,2·20=24

Таким образом, при использовании усовершенствованной конструкции воздухораспределительной системы заданную производительность конвертора можно обеспечит при меньшем числе фурм. В результате облегчится обслуживание конвертора и улучшатся условия службы огнеупорной кладки, Если же сохранить рассчитанной выше число фурм n_уст=35, то использование усовершенствованной конструкции воздухораспределительной системы позволит увеличить производительность конвертора на единицу времени дутья пропорционально повышению удельной пропускной способности фурм, т.е на

8. Определение числа операций

При определении числа операций следует ориентироваться не на количество файнштейна, а на количество обогащенной массы, накапливаемой в конвертере за период набора.

При заданной производительности конвертора 210 т/сутки по горячему и холодному штейну обогащенной массы будет получено

Емкость конвертора по файнштейну и по массе будет примерно одинакова, поскольку удельные веса этих продуктов разнятся незначительно.

При этих условиях число операций число операций в сутки составляет

9. Проверка размера горловины

По формуле (5) для суточной производительности А=210 т/сутки при коэффициенте использования конвертора под дутьем k=0,7 секундное количество газов при t=1000⁰

Общее удельное количество газов получено снижением количества газов по отдельным периодам операции переработки штейна (см. табл. 137, 139, 142) [1] и делением суммы на 0,014

Выбор стандартного конвертора

F_горл=1,7·1,9=3,23м²

Скорость газов в сечении горловины

Поскольку скорость газов находится в пределах, допускаемых практикой, стандартные размеры горловины приемлемы и не нуждаются в изменениях.

3.1 Тепловой баланс конвертора

Исходными данными для расчета теплового баланса конвертора являются материальные балансы по периодам (см. табл. 141 и 143), [1] тепловые эффекты реакций (см. табл. 136), [1] температуры и теплоемкости материалов и продуктов (см. табл. 2).

Таблица 2 - Температуры и теплоемкости материалов и продуктов процесса конвертирования никелевых штейнов

Балансовое время, т.е время переработки 140 кг штейна, находится из суточной производительности: