Практическая работа № 4 Расчет аэродинамического сопротивления и схемы газопотоков обжиговой машины

1. Аэродинамическое сопротивление слоя

Аэродинамическое сопротивление собственно слоя и донной постели определяют из выражения

(4.1)

Аэродинамическое сопротивление колосников вычисляют по формуле

(4.2)

где - критерий сопротивления слоя, доли ед.;

- коэффициент сопротивления колосников, доли ед.;

Н – высота слоя, м;

d – диаметр окатышей, м;

- плотность газа, кг/м³;

- скорость газа в пустой трубе, м/с;

g – ускорение силы тяжести;

и - фактическое и нормальное давление;

T и Т₀ - фактическая и нормальная температура.

Пример расчета аэродинамического сопротивления слоя и колосников приведен в табл. 4.1. Аэродинамическое сопротивление газовоздушных трактов и газоочистных устройств оценивают ориентировочно и уточняют при рабочем проектировании. На основании расчетов определяют общее аэродинамическое сопротивление сети:

(4.3)

Полученные данные используют при выборе тягодутьевых средств.

2. Схема газовоздушных потоков

Рассмотренные в работе №3 теплотехнические расчеты являются основой для разработки схемы распределения зон и газопотоков (рис. 4.1). Выбранная схема газовоздушных потоков должна обеспечивать: рациональное использование топлива и регулируемых потоков, оптимальное распределение площади обжиговой машины по отдельным зонам, возможность поддержания требуемого теплового режима, максимальную полезную загрузку тягодутьевых средств, надежную работу узлов автоматического регулирования.

Таблица 4.1

Расчет аэродинамического сопротивления слоя и колосников

Параметр	Зона
	сушки	подогрева	обжига І	обжига ІІ	охлаждения
Температура теплоносителя,°C: над слоем над колосниками под колосниками	350	1000	1350	1350	820
	65	122	240	600	101
	70	122	163	500	20
Средняя температура газов, °C: в слое	207,5	561	795	975	460
в колосниках	67,5	122	202	550	60
Кинематическая вязкость газов в слое, 106 м2/с	33,5	85	128	165	70
Скорость фильтрации, м/с	0,86	0,755	0,636	0,414	1,1
Критерий Рейнольдса	632	380	272	160	580
Коэффициент сопротивления слоя	67	77	84	99	67
Общая высота слоя, м	0,35	0,35	0,35	0,35	0,35
Отношение Н/d, (d=0,014 м)	25	25	25	25	25
Сопротивление слоя, Па	1390	2140	2120	1250	3500
Сопротивление слоя с учетом мелочи, Па	1660	2560	2540	1500	4180
Коэффициент сопротивления колосников	22	22	22	22	22
Сопротивление колосников, Па	10	10	10	10	10
Принятое сопротивление колосников, Па	500	500	500	500	500
Суммарное сопротивление слоя и колосников, Па	2160	3060	3040	2000	4680

Разработанная схема характеризуется следующими показателями: расходом топлива; расходами и температурами теплоносителя, воздуха для горения и разбавления; диаметрами газовоздухопроводов; параметрами тягодутьевых средств; параметрами газоочистных устройств; количеством тепла, используемого вне машины.

При разработке схемы газовоздушных потоков следует учитывать, что современные обжиговые машины конвейерного типа имеют, как правило, две зоны охлаждения. Воздух после зоны охлаждения I с температурой 700—900 °С используют для снабжения зоны рекуперации теплоносителем и зон со сжиганием топлива воздухом-разбавителем. Часть этого воздуха может использоваться в зоне сушки II. После зоны охлаждения II с температурой 300—400 °С воздух используют для горения в зонах со сжиганием топлива и в качестве теплоносителя — в зоне сушки. В зонах подогрева и обжига используют основное количество высоко- (800—900 °С) и низкотемпературного (300—400 °С) воздуха для горения. Соотношение количеств воздуха для горения и разбавления, а также их температур обусловливает удельный расход тепла на процесс обжига окатышей. Эти параметры изменяются в зависимости от соотношения площадей зон охлаждения I и II, которое различно для разных машин. Расход топлива является минимальным при сжигании его только в потоке высокотемпературного воздуха без применения воздуха, отходящего из зоны охлаждения II.

Условию минимального расхода топлива соответствует наиболее активная окислительная способность газа-теплоносителя. Сжигание топлива только с использованием одного вида воздуха облегчает управление температурным и газодинамическим режимами обжиговой машины.

Для определения параметров схемы газопотоков, обеспечивающей минимальный расход тепла на обжиг окатышей, рассчитывают распределение температур воздуха и скорость его фильтрации по длине зон охлаждения. Затем устанавливают потребность зоны рекуперации в высокотемпературном теплоносителе и определяют соответствующую часть зоны охлаждения, примыкающую к зоне рекуперации и обеспечивающую эту зону теплоносителем. Зона охлаждения І должна обеспечивать высокотемпературным воздухом зоны, в которых сжигается топливо. Схема циркуляции воздуха из зоны, охлаждения, обеспечивающая минимальный расход топлива, может быть осуществлена при различном соотношении площадей зон охлаждения I и II. Топливосжигающие устройства при этом могут быть расположены как непосредственно на машине (в форкамерах), так и в переточном коллекторе.

Таким образом, оказывается возможным выбор рациональной схемы зон и газопотоков, определение оптимальных режимных параметров обработки окатышей на обжиговой машине, выбор топливосжигающих устройств и тягодутьевых средств, разработка конструкции горнов, определение основных параметров и типоразмеров газоочистных устройств.

Контрольные вопросы:

1. Приведите формулу для расчета аэродинамического сопротивления слоя окатышей и постели.

2. Приведите формулу для расчета аэродинамического сопротивления колосников.

3. Прокомментируйте результаты расчета аэродинамического сопротивления слоя и колосников, приведенные в таблице.

4. Охарактеризуйте схему газопотоков обжиговой конвейерной машины.

5. Как используется воздух из зон охлаждения обжиговой машины?

6. Каков порядок определения параметров схемы газопотоков?

7. Сколько коллекторов включает схема газопотоков обжиговой машины ОК-306 на ФОК СевГОКа, к каким технологическим зонам они подключены и каким тягодутьевым оборудованием обслуживается каждый из коллекторов?

8. Какое пылеулавливающее оборудование используется в схеме газопотоков обжиговой машины ОК-306 на ФОК СевГОКа?