Агломерационная машина

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 29 Мая 2013 в 13:23, курсовая работа

Описание работы

Агломерация впервые была применена в цветной металлургии для спекания сернистых и медных руд, а также руд, содержащих свинец и цинк. Агломерация в промышленном масштабе развивалась на основе двух методов: продувкой воздуха через шихту и просасыванием воздуха.
В данном курсовом проекте была рассмотрена агломерационная машина. Приведен пример, расчет материального и теплового балансов, а так же расчет Сужающего устройства. Для расчета использованы справочные данные и общая методика расчета, изученная в процессе обучения. Для расчетов использован табличный процессор MS Excel. Пояснительная записка оформлена в Microsoft Word.

Содержание работы

Введение 4
Назначение агломерационной машины 5
Технологические процессы, осуществляемые на аглофабрике 5
Характеристика и конструкция агломашины 10
Характеристика агломашины 11
Процесс спекания агломерата на агломашине 12
Материальный баланс 14
Тепловой баланс 17
Расчет сужающего устройства 24

Скачать архив (487.39 Кб) Сколько стоит заказать работу?

Файлы: 1 файл

Агло Утков КСЮ №1 проект.doc

— 655.50 Кб (Скачать файл)

Тепловой баланс

Приход тепла:

Тепло, вносимое скрапом

Q_cн= с_сн D_сн Gt_сн = 0,469∙0,35∙250∙10³ ∙20= 0,82 ГДж

Здесь с_ск = 0,469 кДж/(кг-К) - удельная теплоемкость скрапа при t_CK=20°C; D_CK=0,35— доля скрапа в шихте; G = 250 т емкость одной ванны печи.

2. Тепло, вносимое чугуном

=250∙10³∙0,65(0,745∙1200+217,72+0,837(1300-1200)) = 194,26 ГДж, где Dч = 0,65 – доля чугуна в шихте; c_ч= 0,745 кДж/(кг∙К) – тоже жидкого чугуна в интервале температур 0-1200С; c_ч = 0,837 кДж/(кг∙К) – тоже жидкого чугуна в интервале температур 1200-1300С; L_ч = 217,72 кДж/кг – скрытая теплота плавления чугуна; t_ч = 1300С – температура заливаемого чугуна; t_пл.ч = 1200С – температура плавления чугуна.

3.Тепло экзотермических реакций

Таблица 11. Тепло экзотермических реакций

С-CO	0,02405∙250∙10³ ∙34,09 = 204966,1
Si-SiO₂	0,000650∙250∙10³ ∙31,10 = 50537,5
Mn-MnO	0,00680∙250∙10³ ∙7,37 = 12529,0
Fe-Fe₂O₃ (в дым)	0,010000∙250∙10³ ∙7,37= 18425,0
P-P₂O₆	0,00129∙250∙10³ ∙25,00 = 8062,5
S-SO₂	0,00012∙250∙10³ ∙9,28 = 278,4
Fe-FeO	(0,01940+0,00053)∙250∙10³ ∙4,82 = 24015,6
Fe-Fe₂O₃	(0,00232-0,00018)∙250∙10³ ∙7,37 = 204966,1
	Q^экз= 322,76 ГДж

Здесь первый столбик чисел — доля выгоревшей примеси; второй — емкость ванны, кг; третий — тепловые эффекты реакций, отнесенные к 1 кг элемента, МДж/кг.

4. Тепло шлакообразования

Таблица 11. Тепло шлакообразования

SiO₂– (CaO)₂ SiO₂	0.01393∙250∙10³ :28∙60∙2.32 = 8075.75
P₂ O₅ – (CaO)₃ P₂ O₅ ∙ CaO	0.033∙250∙10³ :62∙142∙4.71 = 738.63
	Q_ш.о= 8,81ГДж = 8814,38МДж

5. Тепло от горения природного газа

Q_пр.г= 35069.6 В кДж = 0,035 В ГДж, где Q_н^р = 35069,6 кДж/м³ – низшая теплота сгорания природного газа.

В – расход природного газа на плавку, м³.

6. Тепло, вносимое подсасываемым в рабочее простран
ство воздухом, идущим на сжигание природного газа и СО.

= (9,28 В + 0,06279∙250∙10³ : 28∙22,4∙2,38) 1,3226∙20 = 245,47 В + 790598,34 кДж = 0,000245 В + 0,79 ГДж.

Расход тепла

1. Физическое тепло стали

= 0,91119∙250∙10³(0,7∙1500+272,16+0,837(1600-1500)) = 320251,39∙10³ кДж = 320,25 ГДж.

Где с = 0,7 кДж/(кг∙К) – удельная теплоемкость твердой стали, средняя в интервале температур 0-1500 С; С = 0,837 кДж/(кг∙К) – то же, жидкой стали средняя в интервале температур 1500-1600 С;ьT_пл.ст=1500 С – температура плавления стали; L_ст=272,16 кДж/кг – скрытая теплота плавления стали.

2. Физическое тепло стали, теряемой со шлаком

Q_ст-шл= 0,00734∙250 ∙10³(0,7∙1500+272,16+0,837(1600-1500)) = 2579,753∙10³ кДж = 2,58 ГДж

Физическое тепло шлака

Q_шл= (1,25∙1550+209,5)0,06∙250∙10³+(1,25∙1600+209,35)0,0628∙250∙10³= 66889,545∙10³кДж = 66,89 ГДж

Здесь 1,25 кДж/(кг-К) —теплоемкость шлака, средняя в интервале температур 0—1600 °С; 209,35 кДж/кг — скрытая теплота плавления шлака; 0,06 и 0,0628 — доля шлака скаченного и конечного соответственно (см. материальный баланс).

4. Тепло, уносимое продуктами сгорания при средней
температуре t_ух=1600^оС

Q_yx = Bi_yx V_yx= В∙2592,64∙10,34 = 26807,9 В кДж = 0,0268 В ГДж.

Здесь:

i_CO2	0.0955∙3815.86 = 364.41
i_H2O	0.1875∙2979.13 = 558.59
I_N2	0.7170∙2328.65 = 1669.64
	i_уд= 2592.64 кДж/м³

Доли С02, Н20, N2 и Vyx заимствованы из табл., их энтальпии — из приложения II при t= 1600 °С.

5. Тепло, расходуемое на разложение известняка

Q_изв= 1779,5∙0,0507∙250∙10³ кДж = 22555∙10³ кДж = 22,56 ГДж. Здесь 1775,5 кДж/кг – теплота разложения 1 кг известняка; 0,0507 – доля известняка.

6. Тепло, затрачиваемое на испарение влаги и нагрев
паров воды до t_ух=1600°С.

Q_н2о= 0.000786∙250∙10³ (4.187∙100 + 2256.8 + 1.88 (1600-100))22.4:18 = 1297594.2 кДж = 1,3 ГДж. Здесь 4,187 кДж/(кг∙К) – теплоемкость воды, средняя в интервале теператур 0-100С; 1.88 кДж/(кг∙К) – то же, пара в интервале температур 100-1600С; 2256,8 кДж/кг – скрытая теплота испарения 1 кг воды; 0,000786 – доля воды в продуктах плавки.

7. Тепло, затраченное на нагрев выделяющихся из ванны газов до ty_X= 1600 °С.

Таблица 12. Тепло, затраченное на нагрев выделяющихся из ванны газов

CO₂	3815,86∙0,02146∙250∙10³∙22,4:44 = 10422.15∙10³
CO	2526.85∙0.06279∙250∙10³∙22.4:28 = 31732.18∙10³
SO₂	3815.86∙0.00101∙250∙10³∙22.4:64 = 337.23∙10³
N₂	2328.65∙0.00320∙250∙10³∙22.4:28 = 1490.33∙10³
O₂	2463.97∙0.00664∙250∙10³∙22.4:32 = 2863.13∙10³
	Q_газ = 46845,02∙10³ кДж = 46,85 ГДж

Здесь первый столбик чисел — энтальпия газов при t_yx= 1600°С; второй столбик чисел — доля газа от массы садки.

8. Тепло, теряемое с уносимыми частицами Fe₂C>3

Q_Fe2O3 = 0.01571∙250∙10³(1.23∙1600+209.35) = 16773.76∙10³ кДж = 16,78 ГДж.

9. Потери тепла с охлаждающей водой.

В рабочем пространстве двухванной печи водой охлаждаются заслонки окон (расход воды по 1,67-10~³м*/с), змеевики столбиков (по 0,56-10^_3 м³/с), амбразура шлаковой летки (1,12-10^_3 м³/с) и кислородные фурмы (по 0,28-10~³ м³/с). Принимая, что повышение температуры воды в водоохлаждаемом элементе не должно превышать 20 К, находим потери тепла с охлаждающей водой:

Таблица 13.

Заслонки	3∙1,67∙10∙4,187∙10³∙14400∙20 = 6041,34∙10³
Змеевики	6∙0,56∙10∙4,187∙10³∙14400∙20 = 4051,68∙10³
Амбразура	1∙1,12∙10∙4,187∙10³∙14400∙20 = 1350,56∙10³
Фурмы	3∙0,28∙10∙4,187∙10³∙6840∙20 = 481,14∙10³
	Q_охл= 11924,72∙10³ кДж = 11,92 ГДж

Здесь первый столбец чисел — количество водоохлаждае-мых элементов; второй — расход воды, м³/с; третий — теплоемкость воды, кДж/(м³-К); четвертый — время теплового воздействия на водоохлаждаемый элемент, с; пятый — разность температур выходящей и входящей воды, К.

Рамы завалочных окон и пятовые балки свода имеют испарительное охлаждение. Принимая расход химически очищенной воды на каждый элемент 0,11 • 10 ³ м³/с, найдем общий расход воды:

Таблица 14.

Рамы завалочных окон	3∙0,11∙10^-3=0,33∙10^-3
Пятовые балки передней стенки	3∙0,11∙10^-3=0,33∙10^-3
Пятовые балки задней стенки	3∙0,11∙10^-3=0,33∙10^-3
Всего	0,99∙10^-3 м³/с

Считая, что выход пара составляет 90 % (0,89- 10~³м³/с), найдем потери тепла с испарительным охлаждением

Q_охл = 4,187∙10³∙0,99∙10^-3(100-30) ∙ 14400 + (2256,8 + 1,88(150-100))10³∙0,89∙10^-314400∙18:22,4 = 27,95 ГДж.

Суммарные потери тепла с охлаждающей водой равны Q_охл = 11,92 + 27,95 = 39,87 ГДж.

10. Потери тепла через футеровку. Потери тепла через свод

Коэффициент теплопроводности магнезитохромита согласно приложению XI при средней температуре свода 0,5(1580+300)= 940 °С равен £,_мх= 4,1— 0,0016-940 = 2,6 Вт/(м-К). Коэффициент теплотдачи конвекцией равен а= = 10+0,06-300=28 Вт/(м²-К). Толщина футеровки 6_х= =0,5 (0,46+0,10) =0,28 м взята средней за кампанию печи.

Потери тепла

Задняя стенка имеет слой магнезита средней толщиной δм=0,75 м и слой легковесного шамота толщиной δл=0,065 м. Принимая температуру наружной поверхности футеровки равной 200°С, а на границе раздела слоев 1100°С, получим

λ_м = 6,28 – 0,0027∙0,5∙(1580+1100) = 2,66 Вт/(м∙К)

λ_шл = 0,314 + 0,00035∙0,5(1100+200) = 0,54 Вт/(м∙К)

α = 10 + 0,06∙200 = 22 Вт/(м²∙К)

Тогда

Потери тепла через переднюю стенку

Здесь λ_м = 6,28 – 0,0027 (1580+200)/2 = 3,88 Вт/(м∙К).

Потери тепла через под равны Q_под=5100∙102,4∙14400 = 6475,78∙10³ кДж = 6,48 ГДж.

5100 Вт/м² – удельные потери тепла через под; 102,4 м² – площадь пода. Всего теряется через футеровку Q_тепл = 14,04 + 1,16 + 1,4 + 6,48 = 23,08 ГДж.

11. Потери тепла излучением

Q_пол= 5,7∙0,065(1600+273/100)⁴1,6∙1,7∙5400 = 6697,34∙10³ кДж = 6,7 ГДж.

12. Потери тепла на диссоциацию СО₂ и Н₂0 примем
равными 2 % от тепла, получаемого при сжигании природ
ного газа, т. е. Q_пол = 0,02∙0,035 В = 0,0007 В ГДж.

13. Потери тепла с выбивающимися газами и примем
равными 2,5 % от тепла, получаемого при сжигании при
родного газа. Q_выб = 0,025∙0,035 В = 0,00088 В ГДж.

Расход природного газа найдем из уравнения теплового баланса

Q_{при к}= Q_расх

0,82 + 194,26 + 322,76 + 8,81 + 0,035 В + 0,000245 В + 0,79 = 320,25 + 2,58 + 66,89 + 0,0268 В + 22,56 + 1,3 + 46,85 + 16,78 + 39,87 + 23,08 + 6,7 + 0,0007 В + 0,00088 В или 0,006865 В = 20,21

Откуда В = 2943,9 м³.

Тепловой баланс рабочего пространства камеры мартеновской печи. Средняя тепловая нагрузка равна: Q_ср= 35,0-2943,9:14400 = 7,155 МВт. Тепловая нагрузка холостого хода равна: (39,87 + 23,08 + 6,7): 14400 = 4,84 МВт.

Расход топлива по периодам плавки

Период выпуска и заправки (продолжительность 1440 с). Примем, что тепловая нагрузка в период выпуска и заправки равна 75 % средней тепловой нагрузки. Тогда Q_x = 0,75-7,155 = 5,366 МВт, а расход природного газа В₁ = 5,366-1440/35,0 = 220,64 м³/период.

Период завалки и прогрева (продолжительность 4680 с). В этом периоде поддерживают максимальную тепловую нагрузку, составляющую 125 % от средней. Тогда Q₂ = 1,25-7,155 = 8,94 МВт и В₂ = 8,94-4680/35,0 = 1195,69м³/период.

Период заливки чугуна и плавления (продолжительность 4680 с). Обычно период заливки и плавления проходит при средней тепловой нагрузке. Тогда Q₃ = 7,155 МВт и В₃ = 7,155 • 4680/35,0=956,87 м³/период.

Период доводки (продолжительность 3600 с) Q₄ = (7,155-14400 — 5,366-1440 — 8,94 -4680 —— 7,155 ∙ 4680)/3600 = 5,55 МВт. Тогда В = 5,55 • 3600/35,0 = 570,7 м³/период. Правильность расчета проверяем, суммируя расходы природного газа по периодам 220,64+1195,69+956,87+570,70 = 2943,9 м³, что соответствует значению, найденному из теплового баланса.