РЕФЕРАТ

По дисциплине «Физика»

Использование промышленных газов на металлургическом комбинате

ПЛАН

Общая характеристика производства чугуна и стали

Физико-химические свойства получаемых и используемых газов

Некоторые физические явления при использовании промышленных газов и пара на Челябинском металлургическом комбинате

Понимание физических процессов – необходимость нашего времени

Список используемой литературы

Общая характеристика производства чугуна и стали

Железо имеет огромное значение с давних времен. Еще до нашей эры его получали в пластичном состоянии в горнах. Шлак отделяли, выдавливая его из губчатого железа ударами молота.

По мере развития техники производства железа постепенно повышалась температура, при которой велся процесс. Металл и шлак стали плавиться – стало возможным разделять их гораздо полнее. Но одновременно в металле повышалось содержание углерода и других примесей – металл становился хрупким и нековким. Так появился чугун. Позднее его научились перерабатывать: зародился двухступенчатый способ производства железа из руды.

На Челябинском Металлургическом комбинате современная схема получения стали состоит из доменного процесса, в ходе которого из руды получается чугун (в доменных печах, выложенных из огнеупорных кирпичей, высотой около 30 метров, при внутреннем диаметре 12 метров), и сталеплавильного передела (конвертора и электрической печи, где приводится к уменьшению в металле количества углерода и других примесей).

В металлургическом производстве комбината широко применяются горючие и инертные газы, используется пар. Современный высокий уровень их использования основан на теоретических исследованиях и открытиях в физике, химии и других науках.

Физико-химические свойства получаемых и используемых газов

Доменный газ

Является побочным продуктом в доменных печах при выплавке чугуна. Представляет собой механическую смесь окиси углерода, азота, метана, водорода.

Физические свойства: теплотворная способность 800-900 ккал/м³ . Удельный вес 1,33 кг/м³ то есть, немного тяжелее воздуха, удельный вес которого 1,29 кг/м³ . Максимальная температура горения 1500 ^о С. Горит синеватым пламенем. Взрывоопасен. В смеси с воздухом, нижний предел взрываемости по объему 37% (остальное воздух), верхний предел взрываемости 64% газа (остальное воздух). Температура воспламенения 650 ^о С.

Очень ядовит из-за наличия в газе угарного газе (окиси или оксида углерода). Не имеет запаха, цвета, вкуса, из-за чего сильно опасен.

Доменный газ используется для обогрева воздухонагревателей доменного цеха, а также в ХПЦ-3, паросиловом цехе, на коксохимпроизводствах. В смеси с коксовым газом подается на печи прокатных цехов и термического производства. Остатки сжигаются на котлах ТЭЦ.

Коксовый газ

Является побочным продуктом при спекании (без доступа воздуха – сухие перегонки) каменного угля в коксовых печах.

Физические свойства: теплотворная способность 3600-3700 ккал/м³ . Удельный вес 0,45-0,46 кг/м³ (в три раза легче воздуха). Максимальная температура горения 2060 ^о С. Горит красноватым пламенем. В смеси с воздухом взрывоопасен. Нижний предел взрываемости по объему 6% (остальное воздух), верхний предел взрываемости – 32% газ (остальное воздух). Температура воспламенения 550 ^о С. Для сжигания 1 м³ газа требуется примерно 5 м³ воздуха.

Без цвета, вкуса, имеет резкий запах нафталина, тухлых яиц за счет содержания сероводорода.

На организм человека действует отравляюще вследствие того, что в его составе содержатся: окись углерода, аммиак, цианистые соединения и сероводород.

Коксовый газ используется для обогрева коксовых батарей, двух пекококсовых батарей, печей смолоперегонного цеха. Наибольшее количество коксового газа в смеси с доменным подается на печи прокатного и термического производства. Избытки сжигаются на котлах ТЭЦ.

Смешанный газ

На ЧМК в качестве газообразного топлива применяется смесь газов:

- доменного и коксового;

- доменного и природного;

- доменного, коксового и природного.

Используя явление диффузии в газах, когда происходит выравнивание концентрации молекул вещества, обусловленное хаотическим движением молекул, широко применяют смешивание газов. Его производят с целью достижения определенной теплотворной способности газа, применяемого на различных газопотребляющих агрегатах.

Смешивание происходит на газоповысительных станциях газового цеха (см. схемы). При сжигании газа (Δ V отрицательно) положительную работу выполняют внешние силы. За счет работы внешних сил внутренняя энергия газа возрастает. При расширении газа (Δ V положительно) работа газа положительная, а его энергия уменьшается на величину произведенной работы.

Физические свойства смешенного газа: теплотворная способность 2400 ккал/м³ , удельный вес 0,9 кг/м³ , в полтора раза легче воздуха. Температура горения 1800 ^о С. Температура воспламенения 600 ^о С. Взрывоопасен в смеси с воздухом: нижний предел 20% газа (остальное воздух), верхний предел 65% газа (остальное воздух).

При сжигании смешенного газа на газопотребляющих агрегатах цехов используется конвекция – теплообмен, который происходит при перемешивании неравномерно нагретых слоев газа под действием силы тяжести.

Природный газ

Физические свойства: теплотворная способность 8050 ккал/м³ , удельный вес 0,73 кг/м³ (почти в два раза легче воздуха). В смеси с воздухом взрывается в пределах от 5% до 15% газа в воздухе. Температура воспламенения 550 ^о С, температура горения 2020 ^о С.

На комбинат поступает с Уренгойского месторождения через газорегуляторные станции (ГРС) по подземным магистральным газопроводам внешнего общего газоснабжения «Трансгаз». В южной части комбината расположен газомерный узел общего назначения, от которого природный газ поступает в общезаводскую магистральную закольцованную систему газопроводов, а затем через автономные ГРП к потребителям газа.

Некоторые физические явления при использовании промышленных газов и пара на Челябинском металлургическом комбинате

На ЧМК для транспортировки используемых в работе горючих газов проложен система газопроводов. Надземные газопроводы промышленных газов изготовлены из стали, обладающей технологической свертываемостью, с отношением предела текучести к пределу прочности не более 0,75.

Опорные конструкции газопроводов подразделяются:

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--