Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

(ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова»)

Институт металлургии, машиностроения и материалообработки

Кафедра металлургии и химических технологий

Курсовая работа

по дисциплине "Эксплуатация доменных печей"

по теме : "Расчет агрегатов газоочистки доменной печи"

Исполнитель:

Руководитель:

Работа допущена к защите «_____»_____________2020______________________

Работа защищена «______»______2020___с оценкой_____________________

Магнитогорск

2020

Содержание

1 Введение 3

2 Колошниковый газ 4

3 Отвод и очистка колошникового газа 7

3.1 Отвод газа из доменной печи 7

3.2 Очистка колошникового газа 10

4 Пример выбора схемы и расчёта основных

устройств для отвода и очистки доменного газа 15

4.1 Исходные данные 15

4.2 Выбор схемы газоочистки 16

4.3 Определение размеров газоотводов 17

4.4 Расчёт максимального размера частиц, выносимых

Газовым потоком из доменной печи 18

4.5 Расчёт сухого пылеуловителя 21

4.6 Расчёт скруббера 24

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 28

1 Введение

На современном этапе развития науки и техники большое внимание уделяется комплексному использованию природных ресурсов, и особенно топлива.

В чёрной металлургии основным источником энергии является кокс, доля которого в общем потреблении энергии достигает 60%.

В условиях доменного процесса энергия кокса не может быть усвоена полностью, так как часть тепла, выделяющегося при горении кокса у фурм, и углерода, в виде его окиси, уносятся из печи колошниковым газом. Коэффициент использования тепловой энергии углерода в доменных печах не превышает 65% [1]. Возможно некоторое увеличение его при возврате к равномерному распределению материалов на колошнике, но прирост будет небольшим в связи с тем, что при 800-900 ⁰С состав газа приближается к равновесному. Поэтому весь доменный газ, содержащий заметные количества горючих составляющих, стремятся улавливать и использовать в качестве газообразного топлива, включая тот, которым заполняется межконусное пространство.

Применение колошникового газа невозможно без очистки его от выносимой из печи пыли. Поэтому выбор схемы, агрегатов газоочистки и определение их основных размеров занимают большое место при проектировании комплекса доменной печи.

Данное пособие, раскрывая тенденции в развитии схем газоочисток, позволит определить ориентировочные размеры основных агрегатов. В основу его положены пособия по расчёту газоочистки [2,3], ранее разработанные на кафедре металлургии чугуна Магнитогорского горно-металлургического института. Дополнительно включены расчёты размеров газоотводов, максимального диаметра частиц кокса и агломерата, выносимых газом из доменной печи на различных этапах движения его.

2 Колошниковый газ

В топливном балансе металлургического завода доменный (колошниковый) газ покрывает до 25% энергетических нужд завода.

Теплотворная способность колошникового газа, обычно не превышающая 1000 ккал/нм³, зависит от условий работы печи и уровня технологии. В результате снижения удельного расхода кокса, который наиболее полно характеризует тепловую работу печи и степень использования энергии газов, падает и калорийность колошникового газа. Обогащение дутья кислородом, вдувание топливных добавок способствуют повышению или, по крайней мере, стабилизации её значения

Газ, отводимый из печи сетью газоотводов, содержит значительное количество пыли: 5-10 г/нм³ – при работе печей на грохоченном стабилизированном железорудном сырье с давлением газа под колошником более 1,5 ати; 20-60 г/нм³ – при давлении газа под колошником менее 1,5 ати и содержании фракции – 5 мм в агломерате 10-20%; до 100 г/нм³ и более – при работе печей на пылеватых рудах.

Отмеченным выше запылённостям газа соответствуют следующие выносы пыли на тонну выплавляемого чугуна: 6-12, 20-72, до 120 кг/т и более, обычно фигурирующие в отчётах о работе печей и представляющие средние значения отношения веса уловленной за сутки в сухом пылеуловителе пыли к суточной производительности.

Главными факторами, определяющими запылённость газа, являются динамический напор его на колошнике, содержание мелочи в железорудных материалах и способности их к разрушению при восстановлении.

Колошниковая пыль состоит из мелких частиц материалов, составляющих шихту (агломерата, окатышей, кокса …), а также сконденсированных и затвердевших частиц сернистых, цианистых и других соединений.

При работе на обычном давлении газа под колошником и нормальной интенсивности плавки вынос меняется в следующих пределах [1], %:

-кокс, известняк 0,5-1,0

-агломерат, окатыши, кусковые руды 2-5

-рядовые руды в зависимости от гранулометрического

состава 5-10

С повышением давления газа на колошнике до 1,0-2,5 ати вынос уменьшается в 2-4 раза [1].

Содержание мелких фракций (-0,315мм) в пыли для современных условий плавки достигает иногда 90% (табл.1).

Таблица 1- Гранулометрический состав колошниковой пыли (%)

доменных печей некоторых заводов [3]

Размеры зерна, мм	ММК	ЧМЗ	Донецкий металлургический завод	Завод им. Ильича
0,4-1,6 0,315-0 0,2-0,315 0,16-0,2 0,1-0,16 0,063-0,1 0,5-0,63 -0,5	4,9 4,9 19,45 11,2 29,1 19,6 3,9 6,95	9,0 9,7 1,2 7,1 34,6 24,1 4,2 10,1	5,2 5,3 19,7 11,2 29,2 17,5 4,7 6,7	25,6 12,4 25,7 8,7 15,4 7,5 1,24 3,46

С переходом на повышенное давление газа под колошником и более подготовленную шихту доля частиц железорудных составляющих в пыли уменьшается, а кокса – увеличивается. Содержание углерода в колошниковой пыли из сухого пылеуловителя в настоящее время достигает 16% и более (табл.2).

Таблица 2 - Химический состав (%) колошниковой пыли доменных

печей некоторых заводов [3]

Составляющие	ММК	Донецкий металлургический завод	Завод им. Ильича
FeO Fe2O3 SiO2 CaO Al2O3 C	20.53 42.3 11.04 7.4 2.9 13.53	22.94 39.672 9.61 6.65 3.26 15.5	9.5 49.124 11.864 7.63 2.26 16.591

Отмечается [4] увеличение содержания углерода в колошниковой пыли печей, работающих с повышенными расходами природного газа. Объясняется это не только выносом более крупных частиц кокса с ростом температуры и выхода колошникового газа, но и усилением разрушения кокса в результате увеличения скорости газификации его, повышающего пористость и снижающего прочность кусков.

Наличие пыли в газе затрудняет его транспортировку и применение в качестве топлива.

До 60% всего очищенного доменного газа сжигается в воздухонагревателях и коксовых батареях. Поэтому эти потребители определяют требования к очистке и охлаждению его. Запылённость доменного газа, используемого в качестве топлива, не должна превышать 0,005-0,01 г/м³, а температура его не должна быть выше 35^оС [5]. При использовании газорасширительных турбин в схемах газоочистки возникает опасность обледенения лопаток ротора в результате снижения температуры газа при резком увеличении его объёма. Поэтому перед подачей в турбину газ специально подогревают в нагревателях поверхностного типа с таким расчётом, чтобы на выходе из турбины температура его составляла 10-30^оС [5].