Конструкція методика розр та випалювальних печей год рной металургії

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

Зміст

Завдання

1 випалювальні печі чорної металургії
1.1 Загальні відомості
1.2 випалювальні печі
2 Шахтні печі
2.1 Принцип дії і пристрій шахтних печей
2.2 Способи опалення і режими випалювання в шахтних печах
2.3 Особливості теплообміну в шарі
Висновок
Список використаних джерел

1 випалювальні печі в чорній металургії

1.1 Загальні відомості

Пічні установки служать для випалу різних сипучих матеріалів, суспензій або виробів різноманітних форм і розмірів. Показником успішно проведеного випалу є висока якість готового продукту, отриманого в результаті дії на матеріал ряду зовнішніх чинників, званих режимом випалу. Під режимом випалу розуміють сукупність температурних і аеродинамічних умов і тривалості випалення, а також характеру газового середовища, в якій відбувається випал.
У світлі цих положень розрізняють температурний і аеродинамічний режими випалу.
Температурний режим визначається швидкістю підйому температури до максимальної, часом витримки матеріалу при максимальній температурі і швидкістю його охолодження. Наочне уявлення про температурний режим дає температурна крива випалу.
Аеродинамічний режим печі характеризується статичним тиском в робочій порожнині. Нерівномірний розподіл тиску або розрідження призводить до різної швидкості руху газових потоків навколо випалювального матеріалу і нерівномірному нагріванню виробів. Особливо негативно це позначається на якості великогабаритних виробів.
Найбільш рівномірний розподіл температур по робочому простору печі встановлюється при статичному тиску, близькому до нуля. Підвищений тиск в робочому просторі печі призводить до вибивання газів у приміщення цеху через наявні в печі нещільності. Навпаки, розрідження створює присоси зовнішнього холодного повітря, що викликають місцеве зниження температури. Аеродинамічний режим печі в чому залежить від опору самого випалювального матеріалу проходженню газів. Рівномірний опір шару кускового матеріалу або садки виробів в печі сприяє рівномірному випалу.
Склад газового середовища в процесі випалу може бути окислювальним, якщо в газах присутній вільний кисень, відновним при вмісті в газах водню Н 2, окису вуглецю СО, вуглецю С у вигляді найдрібніших частинок сажі і нейтральним за відсутності в газах СО, Н 2 і О 2 .
Певний склад газового середовища досягається спалюванням палива при різних значеннях коефіцієнта надлишку повітря а. На якість випалу гіпсу, вапна, шамоту газовий режим не робить істотного впливу, але з метою зменшення втрат теплоти з газами, що рекомендують паливо спалювати з такою кількістю повітря, яке по можливості близько до теоретичного його значенню, тобто при а = 1.
Кожні матеріал або виріб, пекуче в тій чи іншій конструкції печі, вимагають індивідуального режиму випалу. Різкий режим випалу відрізняється високими швидкостями підйому та зниження температури. На противагу йому м'який режим протікає при малих швидкостях підйому та зниження температури. Більшість кускових матеріалів - гіпс, вапно, цементний клінкер, глина, шамот - можна обпалювати при різких режимах. Вирішальним значенням тут для отримання якісної продукції є тривалість витримки матеріалу при максимальній температурі для завершення всіх фізико-хімічних процесів, що протікають в матеріалі при його випалі. Формованні ж вироби, навпаки, обпалюють при м'яких режимах. Поряд з достатньою тривалістю витримки при максимальній температурі для випалу формованих виробів характерні менші швидкості підігріву та охолодження щоб уникнути появи в матеріалі руйнують напруг.
Раціональна конструкція печі повинна володіти всіма можливостями для регулювання процесу випалу за окремими його зонах для кожного виду випалювального в ній матеріалу, а також відрізнятися високими техніко-економічними показниками роботи. Оптимальний режим випалення - це сукупність всіх зовнішніх умов, що забезпечують отримання готового продукту високої якості при найкращих техніко-економічних показниках печі.
До техніко-економічними показниками пічної установки відносять:
а) продуктивність - кількість вироблюваного в прийняту одиницю часу готового продукту. Для порівняння продуктивності окремих печей при випалюванні в них однотипного матеріалу і для зручності нормування користуються поняттям
питома продуктивність печі або знімання - це кількість готового продукту, одержуваного з 1 м 3 або з 1 м 2 площі поперечної поперечного перетину робочого простору печі в прийняту одиницю часу;
б) витрата палива на випал прийнятої одиниці продукції. Цей показник визначають відношенням витрат умовного палива до кількості готової продукції. Він характеризує теплову економічність печі;
в) витрати електроенергії (кВт-год) на випал прийнятої одиниці продукції. У полум'яних печах основними споживачами електроенергії є вентилятори і димососи;
г) витрати праці на обслуговування печі висловлюють ставленням людино-годин до кількості готової продукції; витрати праці залежать від ступеня механізації печі;
д) капітальні витрати, пов'язані з витратою і вартістю матеріалів на спорудження печі.
Вищенаведені техніко-економічні показники роботи печі дають можливість не тільки визначити вартість випалу прийнятої одиниці продукції, а й судити про досконалість тієї або іншої конструкції, намітити шляхи подальшого її удосконалення.
1.2 випалювальні печі
У чорній металургії випалювальні шахтні печі застосовують головним чином для випалу залізних руд, вапняку, магнезиту і доломіту. По виду використовуваного палива випалювальні шахтні печі поділяються на пересипним і з виносними топками.
Пересипним шахтні печі застосовують переважно для випалу тугоплавких матеріалів: вапняку, доломіту та ін Паливом служить коксова дрібниця, завантажувана в піч разом з вапняком. У нижній частині шахти встановлюють механічний пристрій для вивантаження обпаленої продукту та регулювання сходу шихти. Повітря подають через грати розвантажувального пристрою. Іноді для поліпшення розподілу шихти на колошнике печі встановлюють засипний апарат з одного обертається лійкою та конусом. Підігрів і випал матеріалів здійснюється у верхній частині шахти. У нижній частині обпалений матеріал охолоджується і одночасно підігрівається повітря.
Шахтні печі з виносними топками застосовують для випалювання порівняно легкоплавких залізних руд. Нагрівання й випал матеріалу здійснюється продуктами згоряння, що надходять із топок в середню частину шахти по спеціальних каналах. Топки мають близько шахти, вони можуть мати з нею загальні стінки. В якості палива використовують горючі гази будь-якого виду, мазут і кам'яне вугілля. Нижня частина шахти як і в пересипних печах, служить для охолодження обпаленої матеріалу. Для цього через неї пропускають певну кількість повітря, яке нагрівається і в середній частині печі змішується з продуктами згорання, що надходять із топок.
Продукти згоряння, підводиться по каналах через стінки шахти, спрямовуються в основному по найбільш легким шляхом в периферійних областях шару. Щоб прогріти центральні області шару шихтових матеріалів, шахти печей роблять вузькими (з витягнутим поперечним перерізом). У деяких печах нижню частину шахти перегороджують вогнетривкими стінками (кернами), в яких передбачені канали для подачі продуктів згоряння в центральні області. Схема такої печі, що призначена для випалу сидеритов (залізних руд, що містять до 20% Fe), представлена ​​на (малюнку 1).
Питома продуктивність випалювальних шахтних печей значно нижче, ніж для вагранок, близько 0,5-1.0 т / (м 2-год). Витрата умовного палива залежить від вмісту вологи та карбонатів у обпалюваний матеріалі. При випалюванні вапняку він становить 180-200 кг на 1 т готового продукту.
Для підвищення продуктивності і заміни коксу на газоподібне паливо в зоні горіння вапняних печей стали встановлювати горизонтальні водухоохлаждаемие балки з вмонтованими в них або під ними газовими пальниками. Шматки вапняку проходять між цими балками через полум'я палаючого газу. При встановленні по висоті печі двох рядів балок у шаховому порядку досягається значне поліпшення якості випалу.


1 - люки для завантаження шихти: 2 - газопровід для газів, що відходять;
3 - гребінь (розбійник), спрямовує руду до стінок печі; 4 - поперечні стінки (керни); 5 - канали для підведення гарячих газів в шар обпалювальне матеріалу; 6 - футеровані газопровід для продуктів згоряння газоподібного палива; 7 - люки для вивантаження обпаленої матеріалу

2 Шахтні печі

2.1 Принцип дії і пристрій шахтних печей
Автоматичні шахтні печі при відносно невеликих розмірах прості по конструкції, потребують порівняно невеликих капіталовкладень при будівництві і характеризуються порівняно низькою витратою тепла - близько 4,200 МДж (1000 ккал) на 1 кг клінкеру. Проте продуктивність їх за добу невисока - не більше 270 т. У СРСР ці печі є лише на трьох підприємствах. Заводи з шахтними печами будують в одиничних випадках, так як для ефективного застосування цих печей необхідні сировинні матеріали невисокої вологості, пластичний глинистий компонент і тверде короткопламенное паливо (антрацит, кокс, худий вугілля, сланцевий кокс), що містить не більше 7% летких речовин.
Основним елементом автоматичної шахтної печі (малюнок 2) є зварний циліндричний кожух діаметром 2-3 м і заввишки 8-12 м, облицьований усередині шамотним цеглою і хромомагнезітом. Нижню частину шахти облицьовують чавунними плитами. Верхня частина шахти розширена (приблизно на 25%) у вигляді лійки. До верхньої частини шахти, закритою спеціальним ковпаком, примикає труба для видалення газів, що відходять.
Над шахтою розташовані бункера сировинної суміші і паливної крупки, вагові або гвинтові дозатори, змішувальний шнек і тарілчастий гранулятор. Крім сировинної суміші і паливної крупки на тарілку гранулятора подається розпилена вода, навколо бризок, якої утворюються сировинні гранули, що скачуються у обертову тічку завантажувального пристрою, що розподіляє гранули рівномірно по перетину шахти. Внизу шахта закрита обертається гратами, жорстко посадженої на вертикальний вал, і многошлюзовим затвором, який попереджає втрати повітря високого тиску. Повітря для горіння подається в піч від повітродувки, забезпечує тиск до 2500 мм вод. ст., по розгалуженому воздухопроводу частково під грати і частково для поліпшення згоряння палива в зони підігріву та кальцинування. У ці ж зони для допалювання зазвичай утворюється в печі окису вуглецю іноді по центральній трубі подають кисень. Щоб уникнути витоку стисненого повітря через розвантажувальний отвір клінкер вивантажують з печі через двох -, трьох-шлюзової затвор, клапани якого відкривають і закривають поперемінно спеціальним гідропрівводом.
Таким чином, автоматична шахтна піч являє собою піч безперервної дії з механізованої підготовкою та завантаженням сировинних гранул, а також розвантаження клінкеру.
Печі останніх конструкцій обладнають контрольно-вимірювальними приладами і приладами автоматичного регулювання процесу.
Продуктивність шахтної печі прямо пропорційна квадрату діаметра шахти, висоті шахти, тиску дуття і кількості повітря, що подається в піч, і назад пропорційна розміру шматків випалювального матеріалу. Знімання клінкеру з одиниці об'єму шахтної печі складає 100-135 кг / (м 3-год).
Якість клінкеру шахтних печей трохи нижче якості клінкеру, обпаленого в обертових печах. Воно може бути підвищено в результаті тонкого помолу (до 8% залишку на ситі з сіткою № 009) сировини при точній дозуванні і ретельному перемішуванні сировинної суміші і палива, хорошому гранулюванні суміші (міцні гранули розміром 10-20 мм), рівномірному розподілі гранул при подачі повітря з найбільшим тиском.
Істотним недоліком шахтних печей є їхня низька продуктивність. Однак техніко-економічний аналіз показує доцільність застосування автоматизованих шахтних печей в ряді випадків, наприклад при невеликій продуктивності (до 600 т / добу) заводу.
Шахтні печі вдосконаленої конструкції, виготовлені фірмами Льоші і Де Рол (Швейцарія), працюють за способом «чорної муки» і мають високі техніко-економічні показники. Витрата тепла в них становить 3,35 МДж (800 ккал) на 1 кг клінкеру. З клінкерів шахтних печей 20 цементних заводів ФРН отримують цемент 325-425 (за стандартом ФРН). Сланцевський цементний завод у шахтних печах отримує клінкер марки 400 (за ГОСТ 10178-62).

Малюнок 2 - Шахтна піч
В останні роки продуктивність шахтних печей за добу досягла 300 т, а фірма Льоші проектує і більші шахтні печі (діаметром 3,6-4 м, висотою 11,2-12 м) продуктивністю 400-500 т за добу. Ведуться дослідження із застосування рідкого і газоподібного палива для випалу клінкеру в шахтних печах, що забезпечить подальший розвиток і поширення цих економічних установок.
Для подальшого вдосконалення процесу випалу клінкеру науково-дослідні організації в останні роки розробляють і досліджують нові конструкції і схеми пічних установок і нові методи випалу. Ці дослідження спрямовані на інтенсифікацію та підвищення теплової ефективності процесу клінкерообразованія шляхом підвищення температури реакції або випаленням сировинної суміші під виважено-фонтанує або в киплячому шарі. Однак промислових установок таких ще немає.
Шахтні печі є печами безперервної дії. Вони представляють собою високу шахту, обладнану механізмами для завантаження і вивантаження матеріалу, вентиляторами для подачі холодного повітря і відбору газів, що відходять і пристроями для спалювання палива. У працюючій печі вся шахта заповнена кусковим матеріалом, який, рухаючись зверху вниз під дією сили тяжіння, послідовно підігрівається, обпалюється і охолоджується. Готовий продукт вивантажується у нижній частині шахти через розвантажувальний пристрій, при цьому весь стовп матеріалу опускається вниз і на звільнене вгорі місце надходить сирий матеріал. У печі дотримується принцип протитоку: у зоні підігріву і випалу матеріал рухається назустріч димових газах, що утворився при горінні палива, а в зоні охолодження - назустріч повітрю. Повітря, охолоджуючи матеріал, сам нагрівається і гарячим досягає зони випалу, де бере участь у процесі горіння палива або змішується з топковим газами, якщо паливо згорає поза печі в спеціальних топках.
Шахта печі виконана з цегли і поміщена в металевий кожух. Опорою під шахту печі служить залізобетонна плита, що лежить на чотирьох залізобетонних колонах, які спираються на фундаментну залізобетонну плиту. Для рівномірного розподілу палива поперечний переріз шахти може бути круглою або еліпсовою, рідше прямокутної форми. Вертикальне перетин шахти (профіль) являє собою прямокутник, іноді звужується догори або донизу. Стіни печі багатошарові: внутрішній шар виконаний з вогнетривкої цегли товщиною 210-230 мм в зоні підігріву та охолодження і 345 - 460 мм в зоні випалу. За ним слідує теплоізоляційний шар з шамотної легковаговика товщиною 210-230 мм. Простір між ізоляційним шаром і кожухом шириною 50-60 мм засипають меленим шамотом або трепелом для компенсації температурного розширення цегляної кладки.
Завантажувальний пристрій (рисунок 3) забезпечує регулярну 3агрузку матеріалу і палива в піч, рівномірний розподіл їх го шихті і герметичність щоб уникнути присосів зовнішнього повітря. У період завантаження відбувається почергове відкриття клапанів, завдяки чому шахта не повідомляється з атмосферним повітрям



1-відбійна пластина, 2-нижній клапан, 3-конус,
4-циліндровий корпус, 5-приймальня воронка, 6 -
верхній клапан, 7-порожниста тяга, 8-редуктор, 9 -
електродвигун, 10-шток
Малюнок 3 - Двухклапанное завантажувальний пристрій Гіпрострома
Розвантажувальні механізми служать для безперервної вивантаження обпаленої матеріалу при абсолютній герметичності нижній частині шахти, особливо в клінкерообжігательних печах, що працюють з високим тиском дуття. Конструкція розвантажувального пристрою залежить від виду вивантажується матеріалу, який може бути рихлим, як, наприклад, гіпс, вапно, або спеклися - цементний клінкер. Розвантажувальний пристрій Гіпрострома для вивантаження пухких матеріалів (малюнок 4) схоже на зварену каретку-платформу, на рамі якої покладені колосники клиноподібної форми. Стовп матеріалу спирається на її поверхню і частково на центральний гребінь, охолоджуваний повітрям. Каретка здійснює поступально-зворотний
рух. При цьому частина шматків матеріалу провалюється в прозора колосників, а більші шматки скочуються з їх поверхні в бункер.
Шлюзове ущільнювальне пристрій (рисунок 4) складається з двох-трьох камер, послідовно розташованих за тічкою бункера. Кожна камера відділена від попередньої автоматично відкривається затвором. Заслінки затворів відкриваються по черзі. При надходженні матеріалу в першу камеру відкривається її затвор, в той час як затвори наступних двох камер закриті. При подальшому русі матеріалу по камерах відкрито один затвор, а два інших затвора завжди закриті. Цим досягається гарне ущільнення нижній частині шахти, що перешкоджає виходу в атмосферу, що вдихається.
А-А 2600

1-люк, 2-штанга, 3-шток; 4-гідропривід; 5-опорні катки; 6-рейкові балки, 7-каретка, 8-бункер, 9-шлюзової затвор; 10 - колосники
Малюнок 4 - розвантажувальний решітка Гіпрострома
2.2 Способи опалення і режими випалювання в шахтних печах
Всі матеріали, пекуче в шахтних печах, в залежності від режиму випалу можна розбити на дві групи: матеріали низько-і високотемпературного випалу. До перших відносять будівельний гіпс, нізкожжений шамот, пекуче при температурах 773-1173 К (500-900 ° С), до других - вапно, високожженний шамот, цементний клінкер та інші матеріали, пекуче при 1473-1773 К (1200-1500 ° С ) і вище. Для здійснення температурного режиму, відповідного випалу того чи іншого матеріалу, печі мають різну систему опалення. Печі низькотемпературного випалювання в зоні випалу обладнають топками повного спалювання палива, винесеними за межі шахти; для них використовують будь-який вид палива. Топкові гази при вході в шахту розбавляють повітрям, що поступає з холодильника, для утворення газоповітряної суміші будь-якої необхідної температури. У печах високотемпературного випалу паливо згорає в самій шахті серед випалювального матеріалу. Якщо паливо тверде, його подають у піч через завантажувальний пристрій в суміші з матеріалом або пошарово у співвідношенні, визначеному умовами випалу.
У зоні підігріву температура палива досягає температури спалаху і при вступі в зону випалу, змішуючись з гарячим повітрям, що рухається вгору по шахті із зони охолодження, воно згоряє серед шматків матеріалу. Такі печі називають пересипним.
У пересипних печах застосовують тільки короткопламенное паливо, переважно антрацит щоб уникнути втрати летючих горючих речовин в зоні підігріву. Що залишається після згоряння палива зола засмічує обпалена матеріал, і його якість погіршується. Це є недоліком пересипних печей. Довгополум'яне паливо спалюють у полугазових топках, прибудованих до шахти на рівні зони випалу. Отриманий в них полугенераторний газ має високу температуру і, змішуючись в шахті з сильно нагрітим повітрям, що йде з зони охолодження, згоряє серед шматків матеріалу з виділенням значної кількості теплоти.
Газоподібне паливо спалюють у пальниках, змонтованих в стінках шахти в зоні випалу. У печах, що працюють на мазуті, шахта в поясі зони випалу має спеціальні форкамери, призначені для попередньої газифікації мазуту. З них продукти газифікації, що містять до 26% горючих газів і мають високу температуру, надходять в шахту і згорають серед матеріалу з високим температурним ефектом.
Температурний режим випалу кускових матеріалів в шахтній печі характеризується поступовим підйомом температури в зоні підігріву домаксімальной, витримкою матеріалу в зоні випалу при максимальній температурі і поступовим її зниженням в зоні охолодження. Висота зон пропорційна тривалості окремих періодів випалу.
Головним для отримання якісного продукту є час перебування матеріалу в зоні випалу, необхідне для завершення всіх протікають у ньому фізико-хімічних процесів. Час підігріву та охолодження з метою скорочення всього процесу випалу і збільшення продуктивності шахтної печі може бути без збитку для якості мінімальним.
Аеродинамічний режим шахтної печі обумовлений взаємним розташуванням тягодуттьових пристроїв і опором шару матеріалу в шахті. Верхня частина печі - зона підігріву - повідомляється з димососом, тому знаходиться під розрідженням, поступово убутним у напрямку до зони випалу. У зоні випалу розрідження досягає мінімального, близького до нульового, значення. Нижня частина шахти - зона охолодження - знаходиться під тиском, тому що в неї дутьевих вентилятором нагнітають холодне повітря. У міру руху повітря в напрямку зони випалу тиск зменшується.
Склад газового середовища на якість випалу кускових матеріалів не робить істотного впливу. Значення коефіцієнта надлишку повітря в зоні випалу повинно відповідати роду палива, що спалюється і системі опалення печі при мінімальних втратах теплоти від хімічного і механічного недопалювання і з тими, що сходять з печі газами. Коефіцієнт надлишку повітря в зоні випалу обумовлений також його кількістю, що йде з зони охолодження і визначеним потребою матеріалу в холодному повітрі для охолодження до температури вивантаження з печі.
Конструкції шахтних печей для випалу окремих матеріалів
Печі для випалу вапна. У шахтних печах обпалюють більш-менш щільні породи вапняків. Мел, що не володіє достатньою механічною міцністю, буде розчавлений і заб'є шахту, з'явиться перешкода фільтрації газів через шар матеріалу, тому крейда зазвичай ліплять в обертових печах. Температура випалу вапняків коливається в межах від 1173 до 1473 К (900 до 1200 ° С) залежно від їх міцності та хімічного складу.
Вапняно-випалювальні печі можуть бути пересипним у разі застосування короткопламенного палива, або мати виносні полугазовие топки при використанні довгополуменевого палива. Вони також можуть працювати на газ чи мазуті. Шахта пересипним шахтної печі продуктивністю 200 т / добу (малюнок 5) циліндричної форми з внутрішнім діаметром 4,3 м і робочої висотою 25 м. Піч забезпечена двухклапанним завантажувальним пристроєм з поворотною чашею для шарового подачі матеріалу і палива - антрациту.
Автоматизація завантаження сприяє підтримці в шахті постійного рівня матеріалу. Вивантажувальним механізмом печі служать рухомі каретки. Ущільнення нижній частині шахти досягається
трехшлюзовим затвором.
Питома продуктивність складає 0,75 т / (м 3-добу). Витрата умовного палива 133 кг / т вапна.
Пізніші проекти Гіпрострома високопродуктивних шахтних печей для випалювання вапна орієнтовані на опалення їх газоподібним і рідким паливом. Шахтна піч продуктивністю 200 т / добу на газоподібному паливі представлена ​​на (малюнку 6) Прямокутне з округленими кутами перетин шахти в зоні випалу переходить в кругла в зоні підігріву. З метою інтенсифікації охолодження профіль шахти донизу звужують. Подачу газу в зону випалу роблять у два яруси. У нижній ярус газ подають через шість дифузійних пальників, вбудованих в стіни шахти, і в центральну частину печі через многосопловие балкові пальника. Такі ж пальники розташовані у верхньому ярусі, тільки розташування центральних пальників перпендикулярно таким нижнього ярусу.

1-розвантажувальний грати; 2-периферійні пальники нижнього ярусу; 3, 12-отвори для встановлення датчиків тиску і температури, 4-два балкові пальники верхнього ярусу; 5-два балкові пальники нижнього ярусу; 6-запобіжний вибуховий клапан; 7-двухклапанное завантажувальний пристрій; 8-скіповий підйомник; 9-отвори для датчиків рівнеміра шихти; 10-короб відсмоктування димових газів; 11-баньки; 13-трехшлюзовой затвор
Малюнок 6 - Шахтна піч конструкції Гіпрострома на газоподібному паливі
Частина необхідного для горіння повітря (25-30%) надходить через дифузійні пальники, іншої повітря - через зону охолодження печі.
Питома продуктивність по вапна становить 0,8 т / (м 3-добу); питома витрата умовного палива 155 кг / т вапна.
Шахтна піч на мазуті конструкції Гіпрострома (рисунок 7) має продуктивність 30 т / добу.
Форма поперечного перерізу схожа з піччю, що працює на газі. Розмір перерізу в зоні випалу 2x2 м, в зоні охолодження 1,6 x1, 6. Робоча висота шахти 19,2 м . Мазут надходить в шість механічних форсунок. Дві з них вводять мазут у подбалочное простір центральній частині шахти, решта розпорошують його у спеціальних форкамерами для попередньої газифікації. Продукти газифікації, надходячи в шахту, змішуються з вторинним повітрям, що подається з холодильника печі, і згорають серед матеріалу.
Печі для випалу цементного клінкеру. Шахтні печі для випалу цементного клінкера (рисунок 8) знайшли поширення при отриманні цементу з пластичних природних мергелів. Перед випалом в шахтних печах до сировини додають размолотое до крупності 0,3-0,5 мм паливо і з отриманої шихти виготовляють так званий «чорний брикет» або чорні гранули розміром 15-25 мм, що завантажуються в піч на випал.

1-розвантажувальний грати; 2 - форкамери; 3 - мазутні форсунки;

4-водоохлаждаемая балка; 5-баньки; 6-отвори датчиків рівнеміра шихти; 7-скіповий підйомник, 8 - завантажувальний пристрій;
9 - запобіжний вибуховий клапан; 10 - отвір для отсоса газів; 11-барабанний затвор.
Малюнок 7 - Шахтна піч на рідкому паливі
Конструктивне відміну шахтної печі для випалу цементного клінкеру обумовлено в основному наступним: умовами згоряння палива, запресованого в матеріал; високою температурою випалу 1573-1773 До (1300 - 1500 ° С) до спікання випалювального матеріалу; особливістю фізико-хімічних процесів, що протікають в обпалюваний матеріалі , і спеченої структурою готового продукта.
Для здійснення рівномірного випалу по перетину шахти її внутрішній діаметр не перевищує 2,4-2,8 м. Виняток становить потужний піч Юж-гіпроцемента діаметром 4,1 м . Робоча висота шахти 8-10 м. Верхня частина шахти висотою 2 м донизу поступово звужена щоб уникнути утворення у її стінок наскрізних каналів, викликаних усадкою матеріалу при нагріванні. Нижню частину шахти футерують жаростійкими чавунними плитами. Зважаючи на велику опору шару спеченого клінкеру в шахті печі мають високий тиск повітряного дуття, що досягає 15-25 кПа, тому нижня частина шахти має надійне ущільнення як многошлюзових затворів.
Так як обпалений матеріал характеризується спеченої структурою, розвантажувальне пристрій повинен дробити його перед вивантаженням з шахти. З цією метою пристрій виконують у вигляді обертової зубчастої грати або декількох пар обертаються назустріч один одному зубчастих вальців. При обертанні їх клінкер дробиться, і шматочки його надходять в нижню бункерну частину печі, а потім в камери шлюзових затворів.
Для успішного спалювання палива, запресованого в матеріал, потрібно не тільки проникнення кисню всередину гранул, але також підвищена концентрація його в навколишньому середовищі. Це викликано тим, що утворилася при горінні коксу вуглекислота може відновлюватися до СО при зіткненні з розжареним шматочками коксу палива з реакції СО 2 + С = = 2СО.
Таким чином, присутність в навколишній атмосфері кисню має призвести до допалювання окису вуглецю. З цією метою піч має позонное дуття. Частину повітря, необхідного для горіння, надходить через зону охолодження підігрітим, інша частина надходить безпосередньо в зону випалу по периферії шахти. Крім цього, в центральну частину шахти передбачена подача чистого кисню.
Питома продуктивність печей при випалюванні гранул досягає 157 кг / (м 3-год), при випалюванні великих брикетів 120 кг / (м 3 * год), витрати умовного палива від 140 до 200 кг / т.

1, 2, 3-зони; 1-бункер вугілля; 2, 3-живильники, 4-бункер сировинної муки; 5-змішувальний шнек; 6-гранулятор; 7-газохід; 8-завантажувальний жолоб; 9-труба подачі кисню, 10 -футеровка; 11 - шахта печі; ./2-чугунние плити, 13-розвантажувальна грати; 14-приводний вал; 15-розвантажувальна тічка; 16-затвор; 17-повітроводи
Рисунок 8 - Шахтна піч для випалу, цементного клінкеру
2.3 Особливості теплообміну в шарі
Паливні печі широко застосовуються у чорній металургії. Їх використовують для отримання чавуну з залізної руди, в них виплавляють сталь, нагрівають метал перед обробкою тиском і здійснюють термічну обробку. Всі паливні печі чорної металургії можуть бути підрозділені на дві великі групи: шарові і полум'яні.
У шарових печах з щільним (фільтруючим) шаром використовується тверде кускове паливо. Їх застосовують для виплавки чавуну з руди, розплавлення металу перед литтям, випалу залізних руд, вапняку, магнезиту і доломіту. Шарові печі відносяться до шахтних печей, найважливішими з яких є доменні печі - основні агрегати будь-якого підприємства з повним металургійним циклом.
У полум'яних печах використовується газоподібний або рідке паливо, яке (як говорить сама назва печей) спалюється з утворенням полум'я (факела) в робочому просторі печей. Факельний метод спалювання палива застосовується в мартенівських печах при виплавці сталі, в нагрівальних печах прокатних і ковальських цехів, в печах для термічної обробки сталі.
До дослідження теплообміну в умовах шару кускових матеріалів, що рухаються назустріч потоку газів, як це має місце в шахтних печах, багато десятиліть привернуто увагу вчених та інженерів. У нашій країні найбільш значні роботи в цій області виконані у Всесоюзному науково-дослідному інституті металургійної теплотехніки (ВНІІМТ) і Уральському політехнічному інституті.
Теплообмін в шарі представляє собою вкрай складний випадок теплообміну. Щільний шар утворюється шматками різної форми і розмірів, що мають різні теплофізичні властивості. Складний характер руху шматків значно ускладнює визначення реальної поверхні теплообміну. Різна величина зазорів між шматками впливає не тільки на особливості омивання їх газами, але робить нероздільними процеси теплопровідності, випромінювання і конвекції, що діють в шарі. Тому доводиться застосовувати загальний коефіцієнт, що враховує всі три види теплообміну. Через невизначеність поверхні теплообміну більш зручно використовувати об'ємний коефіцієнт тепловіддачі α v [Вт / (м 3 · К)]. Зв'язок його з звичайним коефіцієнтом тепловіддачі α [Вт / (м 2 · К)] виражається наступним чином: α v = αF, де F - поверхня нагріву, укладена в 1 м 3 шару кускових матеріалів, м 2.
Крім того, шар кускових матеріалів характеризується порозность f, яка представляє собою відношення об'єму порожнин до повного об'єму шару. Для рухається шару, що переміщається вертикально зверху вниз по висоті якийсь шахти Н, використовують поняття об'ємного напруги перетину шахти р [м 3 / (м 2 · с)], що показує, який обсяг кускових матеріалів переміщується через 1 м 2 перетину шахти протягом 1 год, тобто Н - рt, де t - час повного переміщення зверху вниз, с.
Як уже підкреслювалося, шихтові матеріали в шарових печах зазвичай мають найрізноманітніші розміри і теплофізичні властивості. Дрібні шматки, наприклад, залізорудної сировини, які мають відносно високу теплопровідність, наближаються за властивостями до термічно тонким тіл, а великим шматках агломерату і особливо вапняку, має властивості, характерні масивним в тепловому відношенні тілах. У результаті цього необхідно виконувати аналіз умов нагрівання шматків шихти в дуже широкому діапазоні значень їх теплового опору. Дуже часто в шахтних печах нагрів шару шматків шихти відбувається в умовах наявності джерел (стоків) теплової енергії.
У більшості шахтних печей рух шихти і газів відбувається за принципом протитечії. У доменній печі до того же противоточной схема руху середовищ доповнюється завершеністю теплообміну в результаті значної величини поверхні нагрівання й інтенсивного охолодження газів.
Висновок
Техніко-економічна оцінка роботи шахтних печей
Печі відрізняються великою продуктивністю і теплової економічністю завдяки повному використанню робочого об'єму шахти, утилізації теплоти газів і обпаленої матеріалу безпосередньо в самій печі для підігріву сировини і повітря, що надходить на горіння палива. Якість обпаленої матеріалу невисоко через неминуче перепалу поверхні шматків і слабшого випалу середини їх.
Сучасні шахтні печі повністю механізовані і багато з них мають автоматичне керування. Печі відрізняються підвищеною витратою електроенергії на роботу тягодуттьових пристроїв. Так як шахтні печі не вимагають будівлі і не є металомістких, капітальні витрати на їх споруду відносно невеликі.
Шляхи удосконалення шахтних печей спрямовані на підвищення їх продуктивності, поліпшення якості випалу та культури обслуговування.

Список використаних джерел
1 Нікіфорова Н.М. Теплотехніка теплотехнічне обладнання підприємств промисловості, будівельних матеріалів і виробів / Н.В. Тріскової - Москва: Металургія, Вища школа, 1981 р .
2 Крівандін В.А. Металургійна теплотехніка - 2 том / В.А. Крівандін; професор, доктор техн. наук. - Москва: Металургія, 1986 р . - 590 с.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Курсова
66кб. | скачати


Схожі роботи:
Конструкція методика розр та мартенівських печей чорної металургії
Конструкція і методика розр та шахтних печей кольорової металургії
Конструкція методика розрахунку мартенівських печей чорної металургії
Конструкція і методика розрахунку шахтних печей кольорової металургії
Конструкція методика розр та штовхальних методичних печей
Конструкція і методика розр та індукційних вакуумних печей
Конструкція методика розр та конверторів кольорової металургії
Конструкція методика розр та нагрівальних та термічних печей для сортового прокату
Конструкція і методика розрахунку індукційних вакуумних печей
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru