Условия проектирования
Объем печи – 3400м3; Производительность– 8290 т/сут; Расход кокса – 423 кг/т; Расход природного газа – 115 м3/тчуг; Содержание кислорода в дутье – 29 %; Давление под колошником – 2 ати (3,0 атм.).
1 Расчет профиля доменной печи
Полезный
объем доменной печи
,
м3
определяется по формуле 1.
,
(1)
где k – коэффициент, показывающий отличие профиля доменной печи от цилиндра, k=0,54; H0 – полезная высота доменной печи, м; D – диаметр распара, м.
Отношение
полезной высоты доменной печи к диаметру
распара определяется соотношением:
Тогда диаметр распара D, м будет определяться по формуле 2.
(2)
Высота
распара
.
В расчете принято
Условный расход топлива Кусл, т/сут определяется по формуле 3.
,
(3)
где
-
расход кокса, кг/тчуг;
m
– расход дополнительного топлива,
м3/тчуг;
э – коэффициент замены топлива,
представленный в таблице 1.
Таблица 1 – Коэффициенты замены топлива
Вид топлива |
Расход, м3/тчуг |
Коэффициент замены, кг/ м3 |
Природный газ |
до 100 |
0,8 |
от 100 до 150 |
0,7 |
Интенсивность горения топлива iг, т/м2∙сут, определяется по формуле 4.
iг = io + i. (4)
где io - максимальная интенсивность горения кокса без интенсификаторов, io = 26,4 %; i - изменение интенсивности горения кокса за счет использования интенсификаторов (определяется по формуле 5):
,
(5)
где
-
изменение интенсивности горения кокса
за счет применения кислорода в дутье,
%;
-
изменение интенсивности горения кокса
за счет давления под колошником, %.
т/м2∙сут.
Площадь сечения горна F, м2 определяется по формуле:
(6)
где
-
условный коэффициент расхода топлива,
т/сут; iг
– интенсивность горения топлива,
т/м2∙сут.
.
Площадь сечения горна F, м2 определяется по формуле 7.
,
(7)
где
-
диаметр горна, м.
Откуда определяется диаметр горна , м по формуле 8:
(8)
Проверка: определяется соотношение диаметров распара D и диаметра горна :
Для
современных доменных печей принято
соотношение:
.
Полученное при расчете соотношение
находится в указанном диапазоне.
Пересчет площади горна:
Высота
горна
,
м определяется по формуле 9.
,
(9)
где
- высота от уровня горна до уровня
воздушных фурм, м (определяется по
формуле 10);
-
конструктивный размер,
=
0,4 м.
,
(10)
где
Р - производительность печи, тчуг/сут;
-
объем горна, приходящийся на 1 т
выплавленного чугуна, м3/тчуг,
м3/тчуг
;
F
- площадь горна, м2.
.
Тогда
Высота
заплечиков
.
В расчете принято
.
Угол
наклона заплечиков
,
° определяется по формуле 11.
, (11)
где
D
- диаметр распара, м;
- диаметр горна, м;
-
высота заплечиков, м.
Для
современных доменных печей принято
значение угла наклона заплечиков
.
Полученное при расчете значение
находится в указанном диапазоне.
Для
современных доменных печей принято
соотношение диаметра колошника и
диаметра распара:
.
В расчете принято
.
Откуда
определяется диаметр колошника
,м
(формула 12).
, (12)
Для
современных доменных печей принята
высота колошника
.
В расчете принято
.
Объемы цилиндрических частей профиля доменной печи Vx, м3 определяются в общем виде по формуле 13.
.
(13)
Цилиндрические элементы печи – горн, колошник, распар.
Объем заплечиков определяется Vз, м3 по формуле 14.
(14)
где hз – высота заплечиков, м; D – диаметр распара, м; dг – диаметр горна, м.
Объем
шахты
,
м3
определяется по формуле 15:
(15)
м3.
Объем шахты , м3 определяется формулой 16.
(16)
где hш – высота шахты, м; D – диаметр распара, м; dк – диаметр колошника, м.
Откуда
высота шахты
определяется по формуле 17.
(17)
Угол
наклона шахты
,
° определяется по формуле 18.
(18)
где hш – высота шахты, м; D – диаметр распара, м; dк – диаметр колошника, м.
Для
современных доменных печей принято
значение угла наклона шахты
.
Полученное при расчете значение
находится
в указанном диапазоне.
Пересчет объема шахты:
м3
.
Пересчет полезного объема печи осуществляется исходя из формулы 15 с учетом найденных значений объемов частей печи:
м3
.
В
исходных данных указан полезный объем
м3,
который незначительно отличается от
полученного в результате расчета, что
допустимо.
Полезная
высота
определяется
по формуле 19.
(19)
м.
Размеры профиля приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Размеры профиля доменной печи полезным объемом 4500 м3
Параметр |
Величина, м |
|
3400 м3 |
|
13,6 |
dk |
9,5 |
|
12,6 |
|
2 |
|
20,3 |
|
1,7 |
|
3,0 |
|
3,3 |
|
3,7 |
|
30,7 |
2 Расчет количества воздушных фурм, чугунных леток и выпусков
жидких продуктов
2.1 Расчет количества воздушных фурм
dг = 12,6 м
Количество воздушных фурм определяем по формуле 20.
(20)
2.2 Расчет количества выпусков через чугунную летку
Р = 8290 т/сут;
U = 0,29 т/т чугуна;
hф = 3,3 м;
dг = 12,6 м;
ρшл = 2-2,8 т/м3
ρч = 7-7,5 т/м3
Количество выпусков определяется по формуле 21:
,
(21)
где Z – коэффициент запаса, обеспечивающий безопасную работу печи, Z = 2; Vпл – объем жидких продуктов плавки, м3/сут; Vм – объем металлоприемника, м3; ε – порозность кокса, находящегося в горне, ε = 0,6-0,7 м3/м3
Объем жидких продуктов плавки определяется по формуле 22:
(22)
где Vч – объем жидкого чугуна, м3; Vшл – объем жидкого шлака, м3.
Объем жидкого чугуна определяется по формуле 23:
(23)
Объем жидкого шлака определяется по формуле 24:
(24)
м3
Объем металлоприемника определяется по формуле 25:
(25)
м3
выпусков.