бесплатно рефераты

бесплатно рефераты
Рус Укр Eng
 
 
бесплатно рефераты бесплатно рефераты

Меню

Конструкция, методика расчёта рудовосстановительной печи для производства ферросплавов бесплатно рефераты

  • Тенденция увеличения числа электродов рудовосстановительных ПЕЧЕЙ оправдана с электротехнической точки зрения, нескольку напряжение между электродами и подиной и шестиэлектродной печи составляет половину линейного, a в трехэлектродной печь меньше 15 %,что позволяет иметь лучшие показатели для шестиэлектродной печи. Двенадцатиэлектродная печь с кольцевой ванной позволяет совместить все конструктивные преимущества круглы и при угольных печей и значительно повысить пределы единичных мощностей электропечей. При этом не предполагается значительно увеличивать достигнутый уровень освоения диаметров самоспекающихся электродов, составляющий до 2000 MM,поскольку при дальнейшем увеличении диаметра все больше снижается активное сопротивление ванны и рабочее напряжение, что в коночном счете резко снижает, ожидаемы прирост производительности вследствие ухудшения коэффициента мощности.

  • В настоящее время не представляется возможным установить предел единичной мощности многоэлектродной печи.

  • По мере увеличения единичной мощности электропечных агрегатов.

  • Все более утрачивается практическое представление об установленной мощности трансформатора. Если на малых печах установленная и используемая мощности отличаются незначительно (на 10-12%),то установленная мощность трансформаторов большее печей отличается от используемой мощности почти в 2 раза ,а их естественный коэф-фициент мощности отличается на 45-50 %.Причиной низкого естественного коэффициента мощности является тот факт ,что с увеличени-ем мощности печи меняется соотношение активного и реактивного coпротивлений электрического контура»

  • Новые требования энергосистемы о соблюдении потребителем

  • обусловливает oзначение электропечных агрега-тов установками компенсации реактивной. мощности (УПК) продольно-

  • или поперечно-емкостной.

  • Кардинально решить проблему повышения коэффициента мощности можно лишь за счет перевода печей на питание токами пешменной

  • частоты или постоянным током.

  • Ближайшие 15-20 лет предполагается дальнейшее укрупнению

  • электропечных агрегатов до мощности 100-160 MB.A совершенствование конструкций закрытых печей их герметизация о применением различных методов интенсификации плавки (сдувание газа и пыли, загрузка мелочи через полые электроды, сжигание газа под оводом |применение выпрямленного тока плазменного нагрева и т.д.).

  • 3.1 Определение мощности трансформатора и электрических параметров печи

  • Расчет рудовосстановительных печей ведут обычно по заданной мощности, но иногда ее надо определить. Исходными данными для это-го служат требуемая производительность и удельный расход электри-ческой анергии на I т продукта. Последний не является величиной строго постоянной и колеблется в зависимости от качества шихтовых материалов и размеров печи. Для расчета принимающий, высший удельный расход энергии, что позволяет иметь запас для увеличения произво-дительности.

  • Эти исходные данные необходимы для определения годового пот-ребления активной электроэнергии ( W ,квт.ч) на одной РВН

  • (2.1)

  • где WyдG - удельный расход электроэнергии, квт.ч/т;

  • G- - годовая производительность печи, т Активная мощность (Ра, кВт) проектируемой печи

  • (2.2)

  • где - коэффициент, учитывающий время на планово-предупредительные работы ~0,985;

  • - то же, на средний ремонт, ~ 0,98;

  • - то же, на капитальный ремонт, ~ 0,96;

  • - коэффициент использования установленной мощности~0,95; 365x24 - число календарных часов в году.

  • Полезная мощность (Рпод., кВт), выделяемая электрическим током в сопротивлении ванны

  • (2.3)

  • Анализ баланса мощности действующих ферросплавных печей не-прерывного действия дает следующие значения электрического к.п.д»
    ()

  • а) бесшлаковые процессы

  • 0,83-0,86 - для печи с открытой ванной,

  • 0,87~0,90 - для печи с закрытой ванной при мощности10-30 МВА, 0,90-0,"2 - для печи с закрытой ванной при мощности 60-75 МВА; б)шлаковые процессы

  • 0,90-0,92 - для печи с круглой ванной,

  • 0,08 -для печи с прямоугольной ванной.

  • Электрический к.п.д. ферросплавных печей периодического дей-ствия составляет 0,87-0,95.
    Полезная мощность на один электрод (Рпол.фкВт)

  • (2.4) где n - число электродов, выбираемых по минимальным затратам.

  • Тенденция дальнейшего увеличения производства ферросплавов и других продуктов рудовосстановительных печей неизбежно приве-дет к росту единичных мощностей печных установок. Однако темпы этого роста и выбор типа установки для любого конкретного пред-приятия связаны со стремлением снизить капитальные и эксплуатаци-онные затраты на тонну ферросплавов, обеспечить приемлемые условия труда и непрерывность работы печей и цеха. Такой выбор основывается на технико-экономической оценке показателей электропечей. Например, из установленной зависимости удельных приведенных зат-рат от мощности печи и количества электродов (n) следует, что:

  • - в диапазоне до 60-80 МВА неоспоримые преимущества имеет трехэлектродная печь (n=3) благодаря простоте конструкции и обслу-живания;
    - шестиэлектродная печь (n =6) может успешно применяться в диапазоне мощностей 60-100 МВА;

  • - при более высоких значениях мощности значительными преимуществ-
    вами обладает двенадцатиэлектродная кольцевая печь (n =12).

  • Общепринятой методики выбора электрических параметров ферро сплавной печи не разработано и их выбирают, исходя из принципа по-добия параметров, характерного для хорошо работающих "образцовых" печей, некоторые эксплуатационные показатели которых приведены в таблице I.

  • Таблица I.

  • Эксплутационные показатели «образцовых» ферросплавных печей

    • Сплав

    • Ферросилиций:

    С

    • 45%-ный

    • 65%-ный

    75%-ный

    • 0,84

    • 0,80-0,91

    0,84

    • 5,1-5,2

    • 5,5

    5,4

    • 4,9-6

    • 5,1-5,5

    5,5-5,6

    • 400

    • 560

    430

    • Ферросиликохром

    • Углеродистый

    • Феррохром 0,87 7,7 6,7 350

    • Силикомарганец 0,80 9,6 5,5-5,6 310

    • Углеродистый

    • Ферромарганец 0,78 7,8 4,7 240

    Силикокальций 7,1 12 530

    • Исходя из принципа сходимости с практическими данными наи-более рационален метод А.С.Микулинского, согласно которому полез-ное фазовое напряжение (Uпол.ф,В) равно:

    • где м и с - постоянные коэффициенты, характеризующие определенный тип процесса.

    • Коэффициент характеризует распределение мощности в ванне печи в зависимости от вида процесса. Для бесшлаковых процессов с преобладающим объемным распределением энергии, значение т следу-ет принимать рапным 0,33, а для многошлакоиых (шлаковых) процес-сов с преобладанием распределении мощности по поверхности м =0,25.

    • Значения коэффициента С, определенные статистической отрабо-ткой показателей действующих печей и зависимые от вида выплавляемого продукта, приведены в табл.1.

    • Ток (рабочий) в электроде (кА)

    • (2.6)

    • Номинальная мощность печи (кВА) равна:

    • (2.7)

    • где - коэффициент мощности (табл.1). При выборе значения необходимо иметь в виду следующее. С ростом мощностей рудовосстановительных печей увеличение тока значительно опережает рост рабочих вторичных напряжений. При этом резко возрастает индуктивная составляющая падения напряжения, а следовательно, понижается печной установки. Для обеспечения высоких электротех-нических показателей на печах мощностью свыше 16,5 MB.А применя-ют установки поперечной и продольной емкостной компенсации реак-тивной мощности (УПК),которые позволяют поднять значение до 0,9-0,96.

    • Номинальную мощность трансформатора Sтp (кВА) принимают из соотношения

    • Sтp- (1,2S' (2.8)

    • Превышение Sтp над S' вызвано необходимостью иметь ре-зерв мощности, осваиваемый после длительного периода эксплуатации расчет улучшения технологического процесса, подбора новых шихто-вых материалов и др.

    • Номинальная мощность трансформатора, определенная по формуле (2.8) сравнивается с принятым в СССР размерным рядом мощностей рудовосстановительных печей: 2,5;3,5; 4,5; 7,5; 10,5; 16г6;24,0; 33,0; 43,0; 63,0; 72,0; 100,0; 150,0; 250,0; 400,0; МВ.А. При этом принимается ближайшая мощность трансформатора ( Sтp ).

    • Линейное рабочее напряжение (uл ,В) в точке соединения паке-та короткой сети с выводами печного трансформатора равно:

    • (2.9)

    • где К- поправочный коэффициент, учитывающий схему соединения вторичных обмоток трансформатора. Если обмотки соединены го схеме треугольник, , по схеме звезды К=, по однофазной схеме (когда обмотки трансформатора независимости друг от друг K=2.

    • Для выбора ступеней напряжения трансформатора принимают ин-тервал вторичных линейных напряжений (В):
      от низшего (2.10)

    • до высшего (2.11)

    • Перепад напряжений между ступенями равен, В:

    • (2.12)

    • Номинальный ток во вторичной обмотке печного трансформатора,

    • 1ном (кА)

    • (2.13)

    • 3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАМЕТРА ЭЛЕКТРОДА

    • ГЕОМЫТРИЧЬСКИХ РАЗМЕРОВ ВАННЫ ПЕЧИ.

    • Диаметр самоспекающегося электрода ( Dэл,мм) выбирают из рациональных (освоенных в промышленности) для технологичес-кого процесса плотностей тока в электроде (табл. I)

    • (2.14)

    • У нас в стране принят размерный ряд самоспекающихся круглых электродов диаметром от 350 до 2400 мм (350,600,750,950,100О, 1200,1400,1500,1700,1900,2000 и т.д.) и прямоугольных (плоских) электродов размером до 3200 х 800 мм, определяемый размерами стальных кожухов.

    • Расчетное значение диаметра электрода сопостовляется а размерным рядом и принимается; ближайшая большая величина

    • Толщина кожуха электрода (мм) определяют по формуле

    • (2.15)

    • где - диаметр выбранного электрода в соответствии с раз-мерным рядом, мм.

    • Полный максимально, допустимый ток (1доп,А) самоспекающего электрода диаметром (мм)

    • (2.16)

    • где - глубина проникновения переменного тока частотой 50 Гц (обычно600 мм).

    • Выбранный размер электрода () должен обеспечить условие

    • При определении геометрических параметров рабочего простран-ства круглой трехфазной печь исходной величиной является диаметр электрода и все другие геометрические размеры ванны (рис.6,а) выражается через .

    • В круглой трехфазной печи (рис.6,в) вес три реакционные зо-ны диаметром Dp (mм)

    • (2.17)

    • где Dp - плотность мощности в объеме реакционной зоны табл. 1) в кВт/м3,- должны сходиться в центре печи ^следовательно диаметр распада электродов Др,э. ровен диаметру реакционной зоны Dp .

    • Расстояние между осями электродов, называемые распадом, равно

    • (2.18)

    • Расстояние между каждым электродом и центром ванны одинаково и равно 0,5 Dp.Уменьшение или увеличение этого расстояния в рудовосстановительных печах нежелательно. В первом случае в центре ванны повысится плотность мощности, что приведет к плавлению ших-ты и более ускоренному ее сходу на этом участке, во втором между электродами появится участок с малой плотностью мощности, что приведет к превращению шихты в нем в гарнисаж.

    • Рисунок 6- Расчетный эскиз круглой ванны а) и реакционные зоны рудовосстановительных печах б).

    • Для создания внешнего гарниссажа, представляющего хорошую ог-неупорную теплоизоляцию, защищающую футеровку, диаметр ванны дол-жен быть больше диаметра окружности, охватывающий действующие

    • объемы реакционных зон электродов, расположенных: по вершинам пра-вильного треугольника. Диаметр такой окружности составляет 2 Dp или 2Ррэ и действующие отечественные ночи как открытые ,так и закрытие имеют ванну диаметром

    • (2.19)

    • Следует строить ванны диметром

    • (2.20)

    • Хотя в трехфазной ванне с погруженными электродами активная высота ванны (II) должна равняться распаду электродов:

    • (2.21)

    • в работающих печах отношение H/tэл (или, что то же, Hв/Dр,э ) колеблется в пределах от 0,8 до 1,14 при средней величине 0,95 м. какой-либо определенной зависимости этого отношении от процесса плавки не наблюдается. Поэтому исходя из того, что действующая (активная) глубина погружения электродов

    • (2.22)

    • которая для печей бесшлаковых процессов о удельным расходом энергии 7-13 МВт.ч

    • (2.23)

    • а для этих же печей при расходе энергии 4-7 МВт.ч

    • (2.24)

    • и многошлаковых и рудоплавильныхx печей

    • (2.25)

    • а также учитывая то, что для всех ванн о проводящим угольным подом отношение

    • (2.26)

    • при средней величине 0,07, можно представить активную высоту ванны как сумму hэли h0:

    • (2.27)

    • Общая высота ванны (высота шихты).

    • (2.28)

    • Параметры прямоугольной ванны (рис.8,а) также определяются исходя и» размера плоского электрода сечением аэл хвЭл ,а также площадью равновеликого круглого электрода диаметром Dэл установленного исходи из расчета по формуле (2.14).

    • Рис. 8. Расчетный эскиз прямоугольной панны (а) и реакционные зоны в действующих рудовосстановительных почах (б)

    • Стороны плоского электрода площадь которого соответствует площади круглого электрода диаметром D эл. ,определяется исходя из следующих соотношений:

    • где (4,0 - 5,0)

    • Плоские электроды того же сечения, что и круглые, в прямоу-гольной ванна должны располагаться ближе один к другому, посколь-ку токоподводы этих электродов имеют и сечении форму эллипса (рис.8,6).

    • Если относительная ширина реакционного слоя у плоских электродов

    • (2.31)

    • тогда расстояние между осями электродов составит

    • (2.32)

    • Размеры реакционной зоны плоских электродов можно определить» приравняв площадь эллипса к площади реакционной зоны круглого равновеликого электрода и приняв оси эллипса х и у :

    • и (2.33,2.34)

    • (2.35)

    • где - диаметр распада равновеликого электрода ,определяе-мой no(2.17).

    • Для получения общей ванны необходимо, чтобы реакционные зо-ны электродов перекрывали друг друга, что обеспечивается при соб-людении условия

    • (2.36)

    • Размеры сечения ванны с учетом гарниссажа должны быть следующие:

    • (2.37)

    • (2.38)

    • Остальные параметры ванны hэл ,ho,H,HB определяются исхо-дя из диаметра равновеликого круглого электрода Dэл и с учетом условий, оговоренных в уравнениях (21-28).

    • Общая высота печи () определяется с учетом толщины футе-ровки подины

    • (2.39)

    • где толщина подины.

    • Особенностью этой части футеровки является большая толщина (до 2 м и более) и хорошая тепловая изоляция. Большое тепловое сопротивление способствует снижению тепловых потерь и созданию не-обходимой высокой температуры в рабочем пространстве ванны, а значительная масса футеровки, обладающая большой теплотой инерцией, способствует сохранению устойчивой температуры в «тигле» при возможных кратковременные простоях.

    • На рис.9 приведено рациональное выполнение футеровки, отлич-ной от распространенных конструкций, как правило, цилиндрических.

    • Рис.8-Рациональная футеровка рудовосстановительной печи:

    • 1 -угольные блоки; 2 -кладка из огнеупорных шамотных
      кирпичей; 3 -слой теплоизоляции из легковесного шамота; 4-слой кладки из магнезитовых кирпичей 5-засыпка из шамотной крупки; 6-набивная масса

    Список использованных источников

    1 Расчеты пиропроцессов и печей цветной металлургии. Под научной редакцией Д.А Диомедовского, Л.М Шалыгина, А.А Галинберк, И.А Южанин. - М.: Металлургия, 1963. - 640 с.

    2 Кривандин В.А. Металлургическая теплотехника - 2 том / В.А. Кривандин; профессор, доктор техн. наук. - М.: Металлургия, 1986. - 590 с.

    3 Басов, Ельцев Справочник механика заводов цветной металлургии.

    4 Басов А.И. Механическое оборудование обогатительных фабрик и заводов тяжелых цветных металлов. - М.: Металлургия, 1987. - 578 с.

    Страницы: 1, 2