4 Пример выбора схемы и расчёта основных устройств для отвода и очистки доменного газа

4.1 Исходные данные

Вариант 2

Давление газа на колошнике, ати 2,2

Температура колошникового газа, ⁰С 130

Температура горячего дутья, ⁰С 1200

Содержание О₂ в дутье, % 29

Выход газа, нм³/т чугуна 2050

Полезный объём печи, м³ 2700

КИПО 0,40

Производительность печи, т/сут. 6750

Расход на тонну чугуна, кг/т: кокса 443

агломерата 1724

Содержание железа в агломерате, % 56

Содержание железа в окатышах 63

В соответствии с данными А.Н. Рамма о примерном выносе из печи компонентов шихты (см стр. 4,5) будет вынесено:

частиц кокса -

агломерата -

Вынос пыли (уловленной в сухом пылеуловителе) составит

17,24+1,10=18,34 кг. Если принять коэффициент осаждения пыли в сухом пылеуловителе  = 0,6, то общий вынос её на тонну чугуна и запылённость газа составит:

Средний выход колошникового газа за секунду V₀ определяем по относительному выходу его на тонну чугуна, взятому из расчёта материального баланса плавки и суточной производительности печи

(4.1)

где Vг – относительный выход газа, нм³/т;

П – производительность печи, т/сут.;

1440*60 – количество секунд в сутках

Расчёт ведём, взяв за основу увеличенный на 20% выход газа с возможной интенсификацией процесса в будущем,

Если материальный баланс доменной плавки не составлялся, то количество газов, выходящих из доменной печи за секунду, нужно рассчитать приближённо по балансу азота в дутье и колошниковом газе для печи, работающей в условиях, близких к проектным, используя формулу

Vо = Jvд*Vп* (4.2)

Vо = 1375*2700*

где Jvд - индекс интенсивности плавки, выраженный количеством дутья, подаваемым в печь на 1м³ полезного объёма, нм³/м³ *мин;

Vп – полезный объём печи, м³

N₂ – содержание азота в дутье (100-O₂), %;

СО₂, СО, Н₂ – содержание соответствующего компонента в колошниковом газе, %

При интенсивной работе печи на подготовленной шихте, обычном атмосферном дутье, Jvд достигает 1,8-2,0 нм³/(м³ *мин). В случае обогащения дутья кислородом значение Jvд корректируется с использованием формулы

Jvд = нм³/(м³ *мин), (4.3)

где 21 и 29 - содержание кислорода в атмосферном и обогащённом дутье, %.

4.2 Выбор схемы газоочистки

Принимаем следующую схему очистки газа (см. рис. 4): пылеуловитель с центральным вводом – скруббер – трубы-распылители – дроссельная группа –водоотделитель – коллектор чистого газа. При коэффициентах осаждения пыли: в пылеуловителе (_п ) – 0,6, скруббере (_с) – 0,88, трубах-распылителях (_т) – 0,9 и дроссельной группе (_д) – 0,95 запылённость газа после очистки составит

14,82*(1-0,6) * (1-0,88) *(1-0,9) * (1-0,95) = 14,82* 0,4 * 0,12 * 0,1 * 0,05 =0,00356 г/нм³

или 3,56 мг/нм³, что ниже допустимого.

4.3. Определение размеров газоотводов

Принимаем второй вариант сети газоотводов.

Суммарное сечение четырёх вертикальных участков газоотводов (Sв) в пределах копра выбираем, используя соотношение

Sв = (0,25~0,3)*Sк=0,3*50,2=15,07 м² (4.4)

где Sк – площадь сечения колошника, м².

Принимая Sв = 0,3 Sк, получим при диаметре колошника

d_к= 8 м

Тогда сечение и диаметр в свету одного вертикального газоотвода составит

Принимаем, что газоотводы будут изготавливаться из листовой низколегированной стали марки 15Г2СФ, толщиной 8 мм. Тогда, при толщине футеровки 115 мм и зазоре между кладкой и стенкой 2 мм, наружный диаметр вертикального газоотвода будет равен

d_н =2,18+2(0,008+0,002+0,115) = 2,43 м.

Такой же диаметр имеют наклонные участки газоотводов, отходящих от купола доменной печи. Если длина образующей купола не обеспечивает вписывание газоотвода, необходимо увеличить либо высоту купола, либо число наклонных участков до 6-8 с соответствующим уменьшением сечения в свету наклонного участка газоотводов.

Следует заметить, что в месте примыкания к куполу сечения газоотводов делают овальными, с большой осью в горизонтальной плоскости. Суммарное сечение доводят до (0,4-0,5) Sк . Но, учитывая, что малая ось овала равна диаметру наклонного участка газоотводов, отмеченное выше остаётся справедливым.

Длина образующей купола доменной печи 2000 м³ составляет 2.75 м, следовательно обеспечивается вписывание 4 наклонных газоотводов наружным диаметром 2.27 м каждый.

Суммарное сечение двух нисходящих газоотводов также выбираем в зависимости от площади поперечного сечения колошника

S_нис =(0,2~0,25)*Sк=0,2*50,2=10,04

Принимая S_нис = 0,2Sк, получили при d_к = 8 м

S_нис = 0,2*3,14*8²/4 =10,04м².

Тогда сечение и диаметр в свету одного нисходящего газоотвода составит

S_нис =10,04/2 = 5,02 м².

Наружный диаметр нисходящего газоотвода при прежней толщине листа и кладки будет равен

D_нис = 2,52+2*(0,008+0,002+0,115) = 2,77м.