Агломерационная машина

Агломерационная машина представляет собой бесконечную  ленту, состоящую из комплекта отдельных спекательных тележек (паллет), не связанных между собой и перемещающимся по направляющим на роликах.

 Агломашина состоит из следующих   составных частей: каркаса с обслуживающими  площадками привода, паллет, направляющих, зажигательного горна, вакуум-камер с уплотнителями, загрузочной части, укрытия, питателей привода и загрузочного устройства.

  Работа  агломашины осуществляется  по рабочей (верхней) части  агломашины. При движении под  зажигательным горном происходит  зажигание верхнего слоя шихты. Дальнейшее продвижение паллет сопровождается спеканием всей массы шихты за счет горения топлива в ней. При выходе паллет на криволинейные направляющие разгрузочной части пирог агломерата разламывается и сходит с паллет. Освободившиеся паллеты перемещаются на холостую ветвь агломашины, где под действием собственного веса они перемещаются в сторону главного привода. Паллета представляет собой литой трехсекционный корпус, снабженный бортами, четыремя ходовыми и четыремя грузовыми роликами, установленными на осях, запрессованные в соответствующие приливы корпуса. Соединение бортов и секций корпуса – болтовое. Ходовые ролики служат для перемещения паллет на прямых участках пути, грузовые – для подъема паллет зубьями звездочек привода на верхний горизонтальный путь и далее для плавного спуска в разгрузочной части.

   По  бокам, к нижней  части паллет крепятся пластины  скольжения, которые при  движении  контактируют с пластинами продольного  уплотнения вакуум-камер. Рабочую  поверхность паллеты (колосниковое поле) образует комплект колосников, уложенных в три ряда. Два последних колосника у борта крепятся пальцем, вставленным через отверстие в корпусе. Расстояние (щель) между колосниками 3-5 мм. Привод  ленты спекательных тележек предназначен для подъема с нижнего наклонного пути на верхний и последующего продвижения по горизонтальному пути. Привод разгрузочной части служит для плавного спуска спекательных тележек с верхнего на нижний путь. Для уменьшения вредных прососов воздуха, вакуум-камеры уплотняются по периметру  сопряжения с тележками. Основная часть  уплотнителя – пластины с пружинным нажимом.

 Разгрузочная  часть агломашины  служит для разгрузки  агломерата  с паллет на приемную плиту  и передачу его в дробилку, плавного перемещения паллет с верхнего горизонтального пути на нижний, а также для кинематического замыкания ленты паллет. Она включает в себя две щеки, между которыми установлена ось со звездочками. Между щетками укреплены бункера сбора просыпи после разлома агломерата. К боковым поверхностям щек крепятся направляющие с шипами.

 Загрузочное устройство состоит  из бункеров, питателей  и загрузочного  шибера (лотка). Выход  шихты из  бункера регулируется пятисекционным  секторным затвором – фартуком, а также скоростью вращения  барабанного питателя. Загрузочный лоток служит для выравнивания слоя шихты и регулировки его высоты через специальное устройство. Для  предохранения от износа на него устанавливается  сменная футеровка.

Каркас агломашины состоит из металлических  колонн, имеющих цилиндрическую опору в нижней части, соединенных по холостой и рабочей ветке агломашины продольными и поперечными балками. На эти балки крепятся направляющие, опираются вакуум-камеры и уложены обслуживающие площадки. Хвостовая часть агломашины укрыта герметичным  покрытием для уменьшения выбросов пыли.

Система смазки агломашины включает системы  централизованной густой смазки пластин  продольных уплотнителей и  подшипниковых  узлов, систему жидкой циркулирующей смазки редукторов привода  ленты тележек и привода разгрузочной части, устройства для смазки роликов спекательных тележек.

Характеристика  агломашины

 

Годовая производительность агломашины – Qгод ф = 3000 тыс. т/год.

 

            Номинальное время работы можно рассчитать по формуле:

 

tнвр = tкал – tкал*n / 100,

 

где: tнвр – номинальное время  работы, суток;

 

tкал – календарное время  работы, суток;

 

n – простои, составляют »  10% календарного времени работы, %.

 

tнвр = 365 – 365*10 / 100 = 328,50 суток

 

Суточная  производительность фабрики  составляет:

 

Qсут ф = Qгод ф / tнвр = 3000000/ 328,5 = 9132,42 т/сутки

 

Часовая производительность фабрики  определяется по формуле:

 

Qчас ф = Qсут ф / 24 = 9132,42 /24 = 380,52 т/час

 

Удельная  производительность фабрики Qуд = 1,05 т/(м*ч).

 

Полная  площадь спекания:

 

Sn = Qчас.ф / Qуд = 380,52 / 1,05 = 362,40 м2;

 

Определяем  необходимое количество агломашин  с площадью спекания 312 м2:

 

N = Qчас ф / S = 380,52 / 312 = 3 шт.

 

где: N – необходимое количество агломашин, шт.;

 

S – площадь спекания агломашины, м2.

 

Проверим  запас производительности на цех:

 

Qзап ф = (N * S) – Qчас ф = 940,00 – (312*3) = 4,00 м3 или 4,00*1,05 = 4,20 т/ч

 

Часовая производительность одной  машины:

 

Q = Qчас ф / N = 987,50 / 3 = 329,17 т/ч

Процесс спекания агломерата на агломашине

Под процессом спекания понимают совокупность превращений при которых сжигаемое просасываемое воздухом твердое топливо в слое шихты обеспечивает развитие высоких температур в зоне горения и оплавление материалов. В результате получается спек, обладающий необходимыми физико-химическими свойствами. Основными параметрами, характеризующими процесс спекания являются температура поверхности зажженной шихты, высота слоя, скорость спекания, температура в зоне горения, время пребывания шихты на ленте (скорость ленты) и степень законченности спекания.

Начальной стадией спекания является зажигание шихты, при котором  необходимо воспламенить частицы содержащегося  в ней топлива и внести в  слой количество тепла, обеспечивающее дальнейшее развитие горения. Наряду с  обеспечением необходимых температуры и количества тепла следует иметь в зажигательном горне соответствующий состав продуктов сгорания с тем, чтобы в них содержалось достаточное количество кислорода, идущего на сжигание топлива в слое. Чтобы в горн не подсасывался со стороны холодный воздух или не выбивалось из него пламя, особенно со стороны бортов тележек, необходимо поддерживать определенное давление, а для обеспечения перемещения зоны горения и просасывания газов через слой создавать в вакуум-камерах под горном соответствующее разрежение. При зажигании шихты основными факторами являются температура поверхности и количество тепла, аккумулируемое в верхнем слое шихты.

Определенное  влияние на процесс зажигания  оказывает величина разрежения под  зажигаемым слоем. При слишком малом  разрежении продукты горения просасываются медленно, что приводит к замедлению процесса зажигания, особенно скорости теплопередачи в нижние горизонты слоя, а также снижению скорости перемещения фронта горения твердого топлива. При повышенном разрежении теплопередача осуществляется слишком быстро, фронт горения отстает, концентрация тепла в зажигаемом слое снижается, в результате чего спек получается непрочным.

Спекание шихты ведется на колосниковой решетке паллет агломерационной  машины методом просасывания воздуха. Просасываемый через слой шихты воздух образует зону горения высотой 15-35 мм с температурой 1400-1600°С, передвигающуюся вниз с вертикальной скоростью спекания мм/с. Спекаемая шихта перемещается от головной к хвостовой части машины со скоростью движения аглоленты мм/с. В таких условиях зона горения приобретает форму наклонного плоского слоя (рисунок 2.).

Рисунок 2. – Схема спекания шихты  на агломашине

 

 

 

Основные параметры агломерационного процесса при установившемся режиме связаны соотношением:

 

  ,(2.1)

 

где h –  высота слоя шихты; - время спекания

 

Скорость  движения поддерживается такой, чтобы процесс спекания заканчивался на заданной длине спекания . В зоне горения спекаемый материал сплавляется, образуя пористый агломерат.

Температура регулируется в ходе всего процесса спекания, т.к. от этого зависит качество спекаемой шихты. При нормальном ходе процесса спекания агломерат равномерно спечен и при выдаче с ленты раскален не более чем на 1/3 высоты «пирога». На незаконченность процесса спекания указывает низкая температура отходящих газов в последних вакуум-камерах и наличие не спекшейся шихты в изломе «пирога» у колосников паллет. Повышение температуры отходящих газов в коллекторе происходит вследствие замедления скорости движения паллет или кратковременной остановки агломерационной машины; повышения газопроницаемости шихты. Понижение температуры отходящих газов в коллекторе имеет место при: уменьшении содержания топлива в шихте по сравнению с оптимальным; переоплавление поверхности слоя шихты из-за высокой температуры зажигания; наличие большого количества вредных прососов воздуха; завышение скорости движения паллет.

Материальный баланс

Уравнение материального баланса  имеет следующий вид:

K(900β_k+(FeO)_k+P(900β_p+(Feo)_p+И(900β_k+(FeO)_k)+Д(900β_д+(FeO)_д+Тβ_т(900+(FeO)_з)+

+Д_об(900β_д.об+(FeO)_д.об)=90000+100∙(FeO)_агл

Где (FeO)_агл и (FeO)_з – содержание оксида железа FeO в агломерате (принимают до начала расчета) и в золе топлива;

β β β β β β – коэффициенты выхода агломерата из соответствующих компонентов шихты.

Коэффициент выхода агломерата из шихты  рассчитывают по формуле:

Β = 0,01(100 - (CO₂) - 0,95(S_орг) - 0,342(FeO) - 0,24(SO₃) - (H₂O_гидр) – (С_нел)),

где CO_2,  S_{орг ,} FeO, SO_{3 ,} H₂O_гидр  и  С_нел  - соответственно содержание компонентов

(С_нел   - нелетучий углерод) в материале, %

Принято, что сульфидная и органическая сера выгорают при агломерации на 95%, а сульфатная – на 60%.

Коэффициент выхода агломерата из топлива  совпадает с его зольностью, которая  определяется техническим анализом.

Уравнение баланса основности агломерата имеет вид:

K((CaO)_k - B(SiO₂)_k) + P((CaO)_p – B(SiO₂)_p + И((CaO)_и – B(SiO₂)_и + Д((CaO)_д – B(SiO₂)_д) +

+ Tβ_t((CaO)₃) – B(SiO₂)₃) + Д_об((CaO)_доб – B(SiO₂)_доб) = 0,

Где (CaO)₃ и (SiO₂)₃ – содержание соответствующих соединений в золе топлива.

Уравнение теплового баланса агломерации  имеет следующий вид:

 

Где  q – теплота сгорания углерода шихты ( размерности этой и следующих составляющих кДж/100кг агломерата);

q - теплота воздуха, поступающего в агломерате;

q - теплота шихты;

q - теплота окисления серы шихты;

q   - теплота зажигания шихты пламенем горна;

q - теплота дополнительного обогрева пирога агломерата;

q  - теплота окисления железа и его оксидов, содержащихся в шихте;

q - теплота образования силикатов железа;

q - теплота испарения гидроскопической влаги шихты .

1. Для определения q_c задаются долей углерода, сгоревшего с образованием CO₂.

Теплоту сгорания углерода определяют по формуле, кДж/100% агломерата:

 

Q_c =(X_CO2 ∙33355 + (1- X_CO2)9780)(C)_ш,

 

где X_CO2 - доля углерода, сгоревшего с образованием СО₂.

2. Теплота воздуха , поступающего к аглоленте, рассчитывают по формуле:

 

Q_в =V_bT_bC_b,

где V_{b –} объем воздуха, просасываемого через слой, м³/100кг агломерата;

t_{b –} температура воздуха,поступающего в слой,

с_{b –} теплоемкость воздуха, кДж/(м³∙С).

 

Объем влажного воздуха определяют по формуле, м³/100кг агломерата:

V_b = (1+(m/100))∙3,333αQ^o_o2,

где m -  абсолютная влажность воздуха, %

       α -  коэффициент  избытка кислорода;

       Q^o_{o2 – количество} кислорода, теоретически необходимое для спекания ,кг/100кг агломерата:

3. Теплоту шихты определяют по формуле, кДж/100 кг агломерата:

q_ш = 1,05(1-У/100^-1(К+Р+И+Д+Т+В_з+Д_об)∙t_ш,

где 1,05 –теплоемкость аглошихты, кДж(кг∙С);

       t_ш – температура шихты, С

4. Теплоту сгорания серы рассчитывают по формуле, , кДж/100 кг агломерата:

q_s = ((S_орг)_ш ∙9265 + (FeS)_ш∙6950)∙0,95 = 8880(S_орг)_ш + 6605(FeS)_ш

5. Теплоту зажигания принимают равной q_заж = (14600+16700) кДж/100 кг агломерата.
6. Учитывают теплоту дополнительного обогрева агломерата.
7. Теплоту окисления оксидов железа определяют по формуле:

Q_ok=2028((FeO)_ш–(FeO)_агл)

8. Расход тепла  на разложение гидратов и спарения гидратной воды определяем по формуле, кДж/100 кг агломерата:

q_гидр = 4180(H₂O_гидр)_ш

9. Расход тепла на диссоциацию карбонатов шихты определяется по формуле:

Q_карб = 4038(CO₂)_ш(CaO3)+2650(CO₂)_ш(MgCO3)+1935(CO₂)_ш(FeCO3)

10. Теплоту разложения сложных минералов исходнлй шихты принимают равную нулю.
11. Тепло, уносимое отходящими газами, определяют по формуле, кДж/100 кг агломерата:

q_от.г = t_от.г∙1,359V_ог.г- V_прC_вt_в,

Где q_от.г - температура отходящих газов перед эксгаустером, принята равной 90-130 С;

       V_{ог.г –} объем газов, отсасываемых эксгаустером, м³/100кг агломерата;

       1,359 - теплоемкость отходящих газов, кДж(м³∙К);

       C_в - теплоемкость воздуха кДж(м³∙К);

       V_пр – объем воздуха, поступающего к эксгаустеру в результате вредных прососов, м³/100кг агломерата.

12. Теплоту, уносимую пирогом агломерата, определяют по формуле:

Q_n = (33500÷50000)(1+(B_з/100))

Где 33500÷50000 – энтальпия пирога агломерата, кДж/100 кг аглоспека.

13. Теплоту, затраченную на образование силикатов и ферритов, принимают равной 2% от общего прихода тепла.
14. Тепловые потери агломерации составляют 4-12% от общего расхода тепла.