Пропускная способность конвертора по воздуху

1. Пропускная способность конвертора по воздуху

На основании сводного материального баланса (таблица 144) [1] находим теоретическое удельное количество воздуха на 1т штейна:

Приняв по данным практики коэффициент использования конвертора под дутьем k=0,7, найдем потребную пропускную способность конвертора по формуле (1):

2. Удельная нагрузка фурм конвертора.

Находится по формуле (2):

Примем на основании данных заводской практики давление воздуха на коллекторе p₁=1,2 кг/см², противодавление ванны H_гидр=0,3 кг/см², значение показателя гидравлического сопротивления применяемой в настоящее время воздухоподводящей системы конвертора С=0,6:

3. Площадь сечения работающих фурм

4. Число работающих фурм

Приняв на основании практических данных диаметр фурменных трубок d=41мм, получим по формуле (3) необходимое число одновременно работающих фурм:

5. Число установленных фурм

С учетом резерва 20% число установленных фурм по формуле (4):

n_уст=1,2 n_p=1,2·29=35

6. Тип и размеры конвертора

Исходя из найденных значений площади сечения фурм =375 см²; диаметр фурмы d=41мм и числа фурм n_уст=35, по табл.1 выбираем стандартный горизонтальный конвертор с размерами по кожуху 3,6×6,1 м и емкостью по файнштейну 40т.

7. Расчет эффективности применения фурм усовершенствованной конструкции

Как выявлено в результате исследований лаборатории печей Ленинградского горного института, имеется возможность существенно увеличить пропускную способность фурм в результате усовершенствования конструкции воздухораспределительной системы конвертора, Предложена конструкция, имеющая показатель гидравлического сопротивления С=3.

Определим по формуле (2) удельную нагрузку фурм при использовании усовершенствованной конструкции воздухораспределительной системы.

Тогда суммарное рабочее сечение фурм составит

=

Рабочее число фурм

n_p=127·

Установленное число фурм

n_уст=1,2·20=24

Таким образом, при использовании усовершенствованной конструкции воздухораспределительной системы заданную производительность конвертора можно обеспечит при меньшем числе фурм. В результате облегчится обслуживание конвертора и улучшатся условия службы огнеупорной кладки, Если же сохранить рассчитанной выше число фурм n_уст=35, то использование усовершенствованной конструкции воздухораспределительной системы позволит увеличить производительность конвертора на единицу времени дутья пропорционально повышению удельной пропускной способности фурм, т.е на

8. Определение числа операций

При определении числа операций следует ориентироваться не на количество файнштейна, а на количество обогащенной массы, накапливаемой в конвертере за период набора.

При заданной производительности конвертора 210 т/сутки по горячему и холодному штейну обогащенной массы будет получено

Емкость конвертора по файнштейну и по массе будет примерно одинакова, поскольку удельные веса этих продуктов разнятся незначительно.

При этих условиях число операций число операций в сутки составляет

9. Проверка размера горловины

По формуле (5) для суточной производительности А=210 т/сутки при коэффициенте использования конвертора под дутьем k=0,7 секундное количество газов при t=1000⁰

Общее удельное количество газов получено снижением количества газов по отдельным периодам операции переработки штейна (см. табл. 137, 139, 142) [1] и делением суммы на 0,014

Выбор стандартного конвертора

F_горл=1,7·1,9=3,23м²

Скорость газов в сечении горловины

Поскольку скорость газов находится в пределах, допускаемых практикой, стандартные размеры горловины приемлемы и не нуждаются в изменениях.

3.1 Тепловой баланс конвертора

Исходными данными для расчета теплового баланса конвертора являются материальные балансы по периодам (см. табл. 141 и 143), [1] тепловые эффекты реакций (см. табл. 136), [1] температуры и теплоемкости материалов и продуктов (см. табл. 2).

Таблица 2 - Температуры и теплоемкости материалов и продуктов процесса конвертирования никелевых штейнов

Материалы	Температура, 0С		Теплоемкость Ккал/кг· 0С
	В период набора	В период варки файнштейна
Горячий штейн……………………….. Воздух………………………………… Обогащенная масса………………….. Шлаки……………………………….... Газы………………………………….... Файнштейн……………………………. Внутренняя полость конвертора…….. Наружная поверхность кожуха конвертора……………………………..	1000 60 1250 1250 1000 - 1250 200	- 60 1250 1350 1200 1350 1350 300	0,2 - 0,2 0,3 - 0,2 - -

Балансовое время, т.е время переработки 140 кг штейна, находится из суточной производительности:

Время периода набора и периода варки файнштейна находится из соотношения количества воздуха, подаваемого в соответствующий период:

В период набора воздуха израсходовано………………161,74 кг…..74%

В период варки файнштейна…………………………….58,30………26%

Итого.220,04 кг100%

Отсюда

τ₁=0,74 τ=0,74·0,016=0,012 часа

τ₂=0,26 τ=0,26·0,016=0,004 часа

А. Тепловой баланс периода набора

Приход тепла

1. Тепло горячего штейна:

Q_шт=G_шт·с_шт·t_шт

Q_шт=100·0,2·1000=20000 ккал

2. Тепло воздуха

Q_в=V_в·с_в·t_в

Из табл. 141 [1] находим объем воздуха, израсходованного за период набора:

Q_в=125·0,31·60=2330ккал.

3. Тепло окисления железа ферроникеля.

По реакции (1) [1] окисляется до Fe₃O₄ 7,72 кг Fe:

Q^’=7,72·1590=12300 ккал.

По реакции (2) [1] окисляется до FeO и шлакуется кремнеземом 45,7 кг Fe:

Q^”=45,7·1244=57000 ккал.

Всего от окисления железа ферроникеля с учетом тепла шлакообразования

Q_Fe=69300 ккал.

4. тепло окисления сернистого железа.

По реакции (3) [1] окислителя до Fe₃O₄ 3,2 кг Fe:

Q^’=3,2 ·2451=7850 ккал.

По реакции (4) [1] окисляется до FeO и шлакуется кремнеземом 18,9 кг Fe

Q^”=18,9·2105=39900 ккал.

Всего от окисления сернистого железа с учетом тепла шлакообразования

Q_FeS=47750 ккал.

Всего приход тепла составляет

20000+2330+69300+47750=139380 ккал.

Расход тепла

1. Тепло обогащенной массы

Q_м=G_м·с_м·t_м

Q_м=61,84·0,2·1250=15500 ккал.

2. Тепло шлака

Q_шл=G_шл·с_шл·t_шл

_шл^=194,64·0,3·1250=73200 ккал.

3. Тепло газов

Q_газ=(V_SO2·c_SO2+V_N2·c_N2+V_O2·c_O2)t_газ=(8,85·0,536+99,8·0,334+1,33·0,353)1000=

=38500 ккал.

4. Потери тепла во внешнюю среду:

а) потеря тепла поверхностью кожуха

Q_кож=q·F_кож·τ₁

где q – удельный тепловой поток, ккал/м²·час, находится по графику (см. рис. 5) [1];

F_кож – общая теплоотдающая поверхность кожуха конвертора с учетом ребристости, м².

Геометрический размер поверхности цилиндра размером 3,6×6,1 за вычетом поверхности горловины составляет

F=3,14·3,6(1,8+6,1)-3,2=(88-3,2)≈85м²

Приняв коэффициент ребристости К=1,3 получим

F_кож=85·1,3=110 м²

По графику (см. рис. 5) [1] для t_кож=200⁰ находим

q=3500ккал/м²·час, откуда

Q_кож=3500·110·0,012=4600 ккал.

б) Потеря тепла излучением через горловину размером 3,2 м²

Q_горл=q·F_горл·τ₁

где q – удельный тепловой поток, излучаемый открытым отверстием, ккал/м²·час, находится по графику рис.36.

Приняв коэффициент диафрагмирования с учетом частичного прикрывания горловины напыльником Ф=0,7 для t =1250⁰ по графику (см. рис. 36) [1] , находим q=180000 ккал/м²·час, откуда

Q_горл=180000·3,2·0,012=6900 ккал.

Всего потери тепла во внешнюю среду составляют

4600+6900=11500 ккал.

Расход всего тепла

15500+73200+38500+11500=138700 ккал.

По разности прихода и расхода неучтенные потери и невязка баланса

139380-138700=680 ккал.

Результаты расчетов теплового баланса периода набора сведены в табл.

 Тепловой баланс периода варки файнштейна

Приход тепла