Курсовая работа: Проектирование системы охлаждения кессонов печи взвешенной плавки

Pages 33, tables 1, figures 4.

Введение

Гидроаэромеханика – одна из основных инженерных дисциплин, на которых базируется металлургическое производство. Она является разделом механики, описывающим законы равновесия и движения жидкостей и газов и взаимодействие этих сред с твердыми телами.

Гидравлика – это прикладная наука, занимающаяся чисто инженерными вопросами движения жидкости и базирующаяся на экспериментальных данных. Практическое значение гидроаэромеханики весьма велико, так как она представляет собой основу для инженерных расчётов во многих областях техники и является базой для ряда специальных дисциплин: гидротехники, гидравлических машин (насосы и турбины) водоснабжения и канализации, осушения и орошения, водного транспорта и т.д.

Для металлурга – автоматчика важность данной дисциплины обусловлена особенностями металлургического производства, а именно подачей и отводом газов, воды, кислот и других жидкостей, но самое важное заключается в том, что управление потоками является одним из удобных методов регулирования производственного процесса.

Благодаря применению электронных вычислительных машин, существенно улучшилось проектирование трубопроводов. Использование такой техники повлияло на конструктивные решения, так как позволило осуществлять сложные схемы с подвижными узлами, применения которых избегали из-за трудностей их расчёта.

1. Теоретические сведения

1.1 Краткое описание печи и взвешенной плавки

В основе способа взвешенной плавки лежат реакции окисления сульфидов, протекающие со значительным выделением тепла. Кроме того, в исходном рудном концентрате в значительных количествах присутствуют высшие сульфиды, которые легко диссоциируют при 550-700^о С с отщеплением элементарной серы, сгорающей в плавильной шахте печи. Благодаря этому плавка может быть полностью автогенной, то есть может протекать без дополнительных затрат топлива или энергии. В отдельных случаях при недостатке тепла дефицит его можно восполнить подачей в печь некоторого количества топлива или проведением плавки на дутьё, обогащённом кислородом. Регулируя степень обогащения дутья кислородом, можно подобрать условия, при которых плавка будет протекать в спокойном режиме с постоянными параметрами.

Печь для плавки во взвешенном состоянии (рис. 1) состоит из трёх основных частей:

- вертикальной цилиндрической реакционной (плавильной) шахты, в которой происходят обжиг и плавка шихты во взвешенном состоянии;

- отстойной камеры для разделения штейна и шлака и

- вертикального круглого аптейка, по которому отходящие газы отводятся в котёл-утилизатор.

Рис. 1. Печь для плавки во взвешенном состоянии

1 — горелка; 2 — реакционная камера; 3 — отстойная ванна; 4 — аптейк;

5 — котел-утилизатор; 6 — паровой воздухоподогреватель;

7 — топливный воздухоподогреватель

Размеры печей на разных заводах различны. В нашем случае высота реакционной шахты составляет 9,5 м при диаметре в 4,5 м. Площадь отстойной части печи, из расчёта производительности 8 т/м² площади отстойника, равна 110 м² (22 5,5).

Производительность печи – 900 т/сутки.

1.2 Реакционная шахта. Описание её способа охлаждения

В реакционной (плавильной) шахте, являющейся составляющей печи взвешенной плавки, происходят обжиг и плавка шихты во взвешенном состоянии. Внутренний диаметр шахты составляет 3700 мм при высоте 7400 мм, объём равен 80 м³ . Кожух шахты является сварным и футерован изнутри магнезитовым (хромомагнезитовым) кирпичом; толщина футеровки стен шахты составляет 375 мм. Свод шахты, толщиной – 375 мм, также выложен из магнезитового (хромомагнезитового) кирпича. Шахта печи подвешена на восьми круглых стальных тягах к специальной металлической опорной конструкции. Футеровка шахты опирается на два кольцевых кессонных пояса, укреплённых к кольцевой восьмиугольной балке, которая охватывает кожух шахты в нижней его части и подвешена к указанным выше восьми тягам. Кессонные кольца шахты собраны из плоских медных кессонов, внутри которых залиты стальные змеевики для циркуляции воды.

Кессоны выполнены в виде прямоугольной плиты размером толщиной и соединены в секции, каждая из которых оборудована общей рамой. При этом все смежные секции скреплены между собой в вертикальном и горизонтальном направлениях и жестко связаны с несущим каркасом.

В то время, когда сооружались первые печи для плавки во взвешенном состоянии, ещё не были известны особые требования, предъявляемые к огнеупорам и способу кладки реакционной зоны.

Первые конструкции реакционных шахт, выложенные традиционными методами металлургической плавки, быстро разрушались под действием стекающих по рабочей поверхности шахты продуктов плавления.

Выявлено также, что работа мазутных горелок, повышающих температуру в шахте, вызывает неизбежные турбулентные завихрения, способствующие отбрасыванию жидких продуктов на стенки шахты и, как следствие, ускоряет разрушение кладки.

Наибольшие разрушения футеровки наблюдаются в зоне наивысших температур. В верхней части шахты наблюдается обратное явление – отложение настылей магнетитового характера.