Выбор и расчет оборудования для охлаждения и очистки доменного газа

Белорусский национальный технический

университет

Факультет горного  дела и инженерной экологии

Кафедра «Экологии»

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

по дисциплине «Технические основы окружающей среды»

Тема: «Выбор и расчет оборудования для охлаждения и очистки доменного газа»

 

 

 

 

Исполнитель:студентка ФГДЭ, IVкурса, гр.302318 Марчук Ольга Александровна

                   ^{студент (факультет, курс, номер группы)                                 (фамилия, имя, отчество)}

Руководитель:                                              Малькевич Наталья Геннадьевна

                          ^{(ученое звание, ученая  степень, должность)                             (фамилия, имя,  отчество)}

 

 

 

 

 

 

 

 

Минск 2011

Белорусский национальный технический

университет

Кафедра «Экологии»

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка

к курсовому  проекту 

по дисциплине «Технические основы окружающей среды»

Тема: «Выбор и расчет оборудования для охлаждения и очистки доменного газа»

 

 

 

 

 

Исполнитель:                                               Марчук Ольга Александровна

                                        ^{(подпись)                                            (фамилия, имя, отчество)}

Руководитель:                                              Малькевич Наталья Геннадьевна

                                                                  ^{(подпись)                                             (фамилия, имя, отчество)}

 

 

 

 

 

Минск 2011

Содержание

Введение……………………………………………………………………………5

1. Характеристика  доменного производства……………………….6

1.1 Устройство доменной  печи....................................................................................6

1.2 Продукты  доменной плавки…………………………………………………….10

1.3 Технико-экономические  показатели доменного процесса……………………12

2 Воздействие доменного производства  на окружающую среду………………..................................................................................................14

2.1 Воздействие  доменного производства на атмосферу………………………....14

2.2 Сточные воды  доменных цехов………………………………………………...17

2.3 Сточные воды от очистки  доменного газа……………………………………..18

3 Альтернативные варианты очистки  доменного газа………..21

3.1 Очистка доменного газа……………………………………………………........21

3.1.1 Новые системы очистки  доменного газа……………………………………..28

3.2 Очистка аспирационного  воздуха подбункерных помещений ………….......31

3.3 Очистка аспирационного  воздуха литейных цехов…………………………..32

4 Техническое решение поставленной  задачи…………………...34

4.1 Выбор системы охлаждения  и очистки доменного газа…………………........34

4.2 Расчет очистного  оборудования………………………………………………...37

Заключение………………………………………………………………………40

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.……………………………….43

 

 

 

 

Введение

Доменное производство оказывает существенное влияние  на загрязнение окружающей среды, так  как при производстве чугуна образуется большое количество газовых выбросов и отходов. Особую ценность имеет доменный газ, учитывая это целесообразным и актуальным является его дальнейшее использование, в результате чего происходит улучшение экологической обстановки на предприятиях. Но для того чтобы дальнейшее использование доменного газа стало возможным необходимо отделить от него колошниковую пыль, которая также имеет высокую сырьевую ценность и может использоваться в производстве.

В процессе выплавки чугуна в доменной печи образуется запыленный газ. Его очищают и используют в качестве топлива. Лишь небольшой объем газа, находящегося в межконусном пространстве доменной печи (колошниковый газ), в период загрузки в печь шихтовых материалов выбрасывается в большинстве случаев в атмосферу. Этот запыленный газ загрязняет атмосферу. Во избежание засорения горелочных устройств и образования отложений в газопроводах доменный газ предварительно должен быть очищен от пыли. Для очистки доменного газа от пыли применяет как мокрые, так и сухие способы, однако промышленного применения в нашей стране сухие фильтры для очистки доменного газа пока еще не получили. После очистки он поступает в коллектор очищенного доменного газа.

Цель доменного  производства состоит в получении  чугуна из железных руд путем их переработки в доменных печах. Сырыми материалами доменной плавки являются топливо, железные и марганцевые руды и флюс.

Для получения  высоких технико-экономических показателей  доменной плавки сырье и материалы  предварительно подвергают специальной  подготовке

Целью данного  курсового проекта является выбор и расчет оборудования для охлаждения и очистки доменного газа.

1. Характеристика доменного производства

1.1 Устройство  доменной печи

Технический прогресс в доменном производстве состоит  в увеличении размеров доменных печей (высота домны — 36 м, а диаметр —12 м). Современные доменные печи имеют полезный объем 2000...5000 м³. Домны с полезным объемом 5000 м³ производят 11 000 т чугуна в сутки и более.

Доменную печь относят к печам шахтного типа. Рабочее пространство печи  (рисунок 1.1) состоит из горна 3, заплечиков 5 и шахты 7. Шахта — часть печи выше заплечиков; она состоит из нижней цилиндрической части — распара 6, средней конической части и верхней цилиндрической части-колошника 8.

В доменной печи восстанавливаются оксиды железа из рудного минерала оксидом углерода, удаляется пустая порода и вредные примеси (образуется шлак).

Верхняя часть  печи — колошник 8. Через него из скипового подъемника 10 шихта загружается в печь засыпным аппаратом 9, имеющим два последовательно открывающихся конуса 11, 13. Шахта 7 имеет форму усеченного конуса. Такая форма шахты облегчает опускание проплавляемых материалов и улучшает распределение газов по поперечному сечению печи. Распар 6 расположен над шахтой, имеет цилиндрическую форму и опирается на колонны 19, установленные на фундаменте 1. В распаре шихта плавится.

Расположенные под распаром заплечики 5 имеют форму конуса, сужающегося книзу. Такая форма заплечиков предохраняет шихту от обрушивания в расположенный ниже горн 3. Возможность обрушивания связана с уменьшением объема материалов при переходе в жидкое состояние (чугун и шлак). В горне печи на лещади  17 скапливается жидкий чугун, а над ним — шлак. Лещадь состоит из нескольких рядов высококачественного шамотного кирпича или из графитоглинистых блоков.

 

Рисунок 1.1 - Схема доменной печи:

1 – фундамент; 2 – чугунная летка; 3 – горн; 4 – фурма; 5 – заплечики; 6 – распар; 7 – шахта; 8 – колошник; 9 – засыпной аппарат; 10 – скиповой подъем; 11 – конус; 12 – газоотвод; 13 – конус; 14 – кожух; 15 – опорное кольцо; 16 – воздухопровод; 17 – лещадь; 18 – шламовая летка; 19 – колонны.

В нижней части  горна имеется чугунная летка 2, через которую периодически выпускается чугун. Поскольку летка находится на 600...1700 мм выше уровня лещади, на ней всегда остается жидкий чугун, предохраняющий ее от разрушения. В период между выпусками чугуна летку забивают огнеупорной массой. Через летку 18 выпускается шлак. Шлаковые летки расположены на 1,4... 1,9 м выше уровня чугунной летки. В период между выпусками шлака летку закрывают металлическим стопором. Над шлаковой леткой расположены сопла фурм 4, через которые подаются нагретый воздух, кислород и другие добавки. Воздух поступает к каждой фурме из кольцевого воздухопровода 16. Медная водоохлаждаемая фурма выступает внутрь печи на 150...200 мм для отвода дутья от стены печи. Колошниковые газы через газоотводы 12 удаляются в систему очистки. Воздух, подаваемый в доменную печь, нагревается в воздухонагревателях. При доменной печи работают три — четыре автоматически переключающихся воздухонагревателя.

Доменная печь опирается на железобетонный фундамент. По наружной поверхности фундамента установлены стальные колонны 19, поддерживающие опорное кольцо шахты печи 15. Огнеупорная кладка шахты охвачена стальным кожухом 14, имеющим коробчатые холодильники, по которым циркулирует вода. Стенки горна и заплечиков заключены в прочную стальную броню с плитовыми холодильниками.

Новую доменную печь после проверки работы оборудования ставят под задувку, т. е. ее подготавливают для непрерывной работы в течение 5... 10 лет. Задувку печи начинают с медленной сушки огнеупорной кладки в течение 5...6 суток. Для этого в горне сжигают доменный газ или подают туда горячее воздушное дутье от действующей печи. На новом заводе первую печь сушат путем сжигания на лещади дров и кокса. Воздух для горения подают через фурмы, газообразные продукты горения отводятся через колошник. После сушки и некоторого прогрева кладки в печь осторожно загружают задувочную шихту, поджигают кокс около фурм и подают дутье. Задувочная шихта состоит только из одного кокса (холостые колоши), а затем из кокса с небольшим количеством флюса и руды. С развитием горения кокса в загружаемой шихте увеличивается содержание руды и флюсов до расчетных значений. Первый выпуск шлака из доменной печи производят через 15...20 ч после задувки, а чугуна — через сутки. Образующийся при задувке печи газ сначала выходит в атмосферу, а затем направляется на газоочистку и далее потребителю.

Рисунок 1.2 Схема  доменного производства. [1]

Работу доменной печи обеспечивают вспомогательные  устройства, к которым относят: шихтовые дворы, оборудованные погрузочно-разгрузочными  устройствами; бункерные эстакады с  вагон-весами для автоматического  взвешивания шихтовых материалов; подъемные механизмы, доставляющие самоопрокидывающиеся тележки-скипы с шихтой к загрузочному аппарату доменной печи. Для нормальной работы печи необходимы также воздухонагреватели и другие устройства для осуществления горячего дутья; литейный двор; ковши-чугуновозы; ковши-шлаковозы и др.

 

1.2 Продукты  доменной плавки

Основным продуктом доменной плавки является чугун.

Расплавленный чугун через одну – две лётки по 10 – 18 раз в  сутки выпускают из доменной печи. В ковшах – чугуновозах ёмкостью, 80…100 т, везут его по железнодорожным путам, попадают либо в сталеплавильный цех для передела в сталь, либо на разливочную машину. В первом случае чугун сливают в миксеры (копильники), ёмкостью до 2000 т, отапливаемые газом. При выдержке в миксере выравниваются химический состав и температура чугуна, происходит дополнительное удаление серы.

Разливочная машина представляет собой  конвейер с укреплёнными на нём формами (мульдами); в них получают небольшие  слитки – чугунные чушки (до 55 кг), которые направляют на другие заводы.

В доменных печах выплавляют передельные  и литейные чугуны, а также некоторые  ферросплавы.

Передельные чугуны по ГОСТ 805–69  3-х  видов:

1. коксовый М1, М2, М3, Б1, Б2;
2. фосфористый МФ1, МФ2, МФ3;
3. высококачественный ПВК1, ПВК2, ПВК3.

По содержанию вредных примесей (P и S) чугуны делятся на классы (А,Б и т.д.) по фосфору и на категории (I, II и т.д.) по сере.

Наиболее распространены чугуны М1, М2, М3 содержат 3,8 – 4,4 % C, 0,5…1,5 % Si, 0,5…1,5 % Mn, 0,15…0,3 % P, 0,02…0,06 % S. Чугуны этих марок применяют для выплавки стали мартеновским и кислородно – конвер-

торным способом.

Чугуны марок  Б1, Б2, содержащие фосфора £ 0,06 % (класс А) и серы £0,04%(категория III), используют для передела в сталь кислым процессом.

Фосфористые чугуны МФ1, МФ2 и МФ3 содержат 1…2 % P, их переделывают в сталь в мартеновских качающихся печах.

Высококачественные  чугуны ПВК1, ПВК2, ПВК3 имеют минимальное  содержание вредных примесей ( например, класс А ³ 0,02 %  P, категория      I – 0,015% S) и используют для выплавки качественных сталей в электродуговых печах и др.

Литейные чугуны ЛКО…ЛК5 применяют для получения  литых деталей. В этих чугунах  содержится до 3,75 % Si (ЛКО), 0,5…1,3 % Mn, 0,02..0,07 % S (категории I, II, III). Обычные литейные чугуны содержат 0,1…0,3 % P, для художественного литья применяют фосфористые чугуны, содержащие до 1,2% P.

Доменные ферросплавы: зеркальные чугуны ЗЧ1, ЗЧ2, ЗЧ3 содержат 10…25 % Mn, ферромарганец Мн6, Мн7 (70…75 % Mn), доменный ферро -  силиций Си10, Си15 (9…13 % Si иногда и больше) и до 3 % Mn. Эти сплавы применяют при выплавке сталей для раскисления и легирования.

В доменных печах  из руд некоторых месторождений  выплавляют также природно-легированные чугуны, содержащие Cr, V, Ni и т.п.

Доменный процесс  имеет также и побочные продукты: доменный шлак, доменный (колошниковый) газ, колошниковая пыль.

Доменный шлак – побочный продукт плавки и применяется  для получения строительных материалов. Широкое применение нашла мокрая грануляция шлаков: шлак выливают в  воду и он превращается в мелкозернистый материал. Гранулированный шлак используют для производства цемента, шлаковых строительных кирпичей и блоков, и т.д.

Доменный или  колошниковый газ. При сгорании 1 т  кокса выделяется примерно 5000 м³ газа. Таким образом, в крупных печах V = 3000…3200 м³ в сутки выделяется примерно 15…17 млн. м³ газа. Он содержит значительное количество горючих составляющих (26…32 % CO и до 4 % H₂), его теплотво- рная способность примерно 850…950 кал / м³. после очистки от пыли (части– цы руды, флюса, кокса) доменный газ используют как топливо для нагрева воздухонагревателей доменных печей, водяных и паровых котлов, в смеси с природным газом используют для отопления мартеновских и нагревательных печей. Колошниковая пыль содержит 45…50 % Fe и её используют при агломерации. [2], [3]