Конструирование доменного цеха

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

8.     ВОЗДУХОДУВНЫЕ МАШИНЫ…………………………………………………24

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………..27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Определить состав доменного цеха для обеспечения ежегодной переработки 3  млн. т агломерата 4,5 млн. т окатышей. Исходные данные: содержание железа в окатышах – 61%, в агломерате – 54%. Расход железа – 0,98 т/т чугуна.

 

ВВЕДЕНИЕ

Доменный цех – комплекс сооружений для производства чугуна на металлургических предприятии.

Доменная печь —  непрерывно работающий агрегат шахтного типа для выплавки чугуна. Внутреннее очертание рабочего пространства, ограниченного огнеупорной футеровкой, называется профилем печи.

Чугун  сплав железа с углеродом более 2,14%, содержащий также постоянные примеси (Si, Mn, Р и S), а иногда и легирующие элементы, затвердевает с образованием эвтектики. Чугун — важнейший первичный продукт чёрной металлургии используемый для передела при производстве стали и как компонент шихты при вторичной плавке в чугунолитейном производстве.

Мировое производства чугуна за 2011 год составило 1,083 млрд. т.

Мировая топ-десятка стран – производителей чугуна (по данным WSA):

1) Китай – 629,693 млн. тонн;

2) Япония – 81,028 млн. тонн;

3) Россия – 48,12 млн. тонн;

5) Южная Корея – 42,218 млн. тонн;

4) Индия – 38,9 млн. тонн;

6) Бразилия – 33,243 млн. тонн;

9) США – 30,233 млн. тонн;

7) Украина – 28,867 млн. тонн;

8) Германия – 27,795 млн. тонн;

10) Тайвань– 12,94 млн. тонн.

При проектировании доменного производства необходимо знать физико-химические составляющие и механику процесса, технологию проведения плавки, организационное и технологическое обеспечение доменного производства.

Основные требования которые предъявляют к планировки доменного цеха состоят в следующем:

1. Компоновка железнодорожных путей должна обеспечивать рациональный грузопоток в цехе и возможность использования при необходимости одного и того же пути для перевозки разных грузов;
2. Габаритные размеры сооружения цеха и протяженности различных коммуникаций должны минимизироваться;
3. Агрегаты должны размещаться так, чтобы во время строительных и ремонтных работах соседние агрегаты и коммуникации работали без перебойно;
4. Габариты приближения должны удовлетворять условиям безопасности;
5. Все аппараты средств автоматизации и бытовые помещения должны размещаться в газо- и пыле безопасных местах;
6. Должна иметься возможность для развития цеха.

 

1. ПЛАН ДОМЕННОГО ЦЕХА

Рациональная планировка:

1. Компоновка железнодорожных путей должна обеспечивать рациональный грузопоток в цехе и возможность использования при необходимости одного и того же пути для перевозки разных грузов;
2. Габаритные размеры сооружений цеха и протяжности различных коммуникаций (железнодорожные пути, эстакады, транспорты, трубопроводы, электросеть и др.) должны быть минимальные;
3. Агрегаты должны размещаться так, что бы вовремя строительства или ремонта соседние агрегаты и коммуникации работали бесперебойно;
4. Габариты приближения должны удовлетворять условиям безопасности;
5. Вся аппаратура средств автоматизации и бытовые помещения должны размещаться в стороне от газоопасных и запыленных участков;
6. Должна иметься  возможность для развития цеха (увеличения количества и объема доменных печей).

Доменный цех по характеру расположения печей относительно железнодорожных путей делятся на два вида: блочный и островной.

Блочный – со стороны рудного двора  бункерной эстакады располагаются железнодорожные пути для уборки шлака и коксовой мелочи, а по другую сторону литейного двора – со стороны газоочистки обычно располагаются для уборки чугуна и колошниковой пыли.

Рудный двор общий для всех печей, располагается вдоль линии фронта печей.

Бункерная эстакада располагается между рудным двором и доменными печами, параллельно линии печей.

Расположение доменных печей и всех вспомогательных агрегатов зависит от расположения железнодорожных путей для уборки чугуна и шлака.

Различают приемные постановочные пути предназначенные для приема и постановки подвижного состава под погрузку и выгрузку и ходовые пути по которым подвижной состав транспортирует к месту назначения.

Пути для уборки шлака и коксовой мелочи располагается со стороны рудного двора, а пути для уборки чугуна и пыли со стороны газоочистки.

Доменные печи располагаются большей частью в одну линию, по продольной оси цеха, расстояния между соседними печами составляют от 20—30 м для малых печей и до 75—165 м и более для самых мощных.

Используется в основном два вида компоновки доменных цехов: блочный и островной.

При блочном расположении печей план доменного цеха характеризуется по парным расположением доменных печей с общим литейным двором на 2 и более печи. Воздухонагреватели находятся на одной площадке, что позволяет соорудить одну общую дымовую трубу и общий резервный воздухонагреватель. Литейные дворы, поддоменники и воздухонагреватели образуют, по существу, непрерывную цепь сооружений, разделяющих все железнодорожные пути, предназначенные для уборки шлака и чугуна, на две самостоятельные группы. Таким образом при такой компоновки нет возможности для развития цеха, а так же не возможность переезда с одной группы путей на другую между печами. Переезд возможен только за крайними печами, что затрудняет маневрирования транспортом. 

При островном расположении печей, каждая располагается изолированно друг от друга, со своим литейным двором и воздухонагревателями под некоторым углом к продольной оси цеха. Таким образом их  расположение представляет как бы острова. Это дает возможность устройства сквозных, индивидуальных для каждой печи постановочных железнодорожных путей для чугуна и шлака, примыкающих к магистральным путям, проходящим по обе стороны от линии печей. Благодаря возможности сообщения между чугуновозными и шлаковозными путями, такое расположение печей обеспечивает гораздо большую маневренность транспорта, удобства проведения ремонта и реконструкций.  Таким образом островной план доменного цеха обеспечивает наибольшую независимость и удобство транспортного обслуживания каждой печи.

Блок воздухонагревателей располагаются в зависимости от типа цеха. При блочной компоновке воздухонагреватели размещаются в одну линию между соседними печами, при островном под некоторым углом к линии печей.

Разливочные машины и склад холодного чугуна находится обособленно от доменной печи на площадке, которая имеет независимую от других грузопотоков связь с доменной печью.

Газоочистка располагается на территории доменного цеха со стороны противоположной рудному двору.

Шлаковый отвал располагается, как правило, за пределами предприятия.

 

 

 

2. СОСТАВ ДОМЕННОГО ЦЕХА

Является основным структурным подразделением на металлургическом предприятии.

В состав комплекса доменного цеха обычно входят:

• рудные дворы;
• бункерная эстакада;
• система транспортеров подачи материалов к скипу;
• скиповый подъемник и машинное отделение скипового подъемника;
• доменная печь с фундаментом и колошниковым устройством;
• здание литейного двора и поддоменника с рабочей площадкой вокруг печи, желоба;
• отделение разливочной машины;
• склад холодного чугуна;
• участок придоменной грануляции шлака;
• блок воздухонагревателей с воздухопроводами холодного и горячего дутья, дымовой трубой;
• пылеуловители с газопроводами грязного газа;
• здание управления печью и контрольно-измерительными приборами;
• депо ремонта чугуновозных ковшей;
• АБК.

 

Скорректированная годовая производительность проектируемого цеха будет равна:

(1)

 

Суточная производительность цеха будет равна:

(2)

 

Суммарный полезный объем печей определяется:

(3)

 

Объем каждой печи (Vo) будет равен:

(4)

 

Принимаем 4 печи Vo=1260 м3.

 

3. РУДНЫЙ ДВОР

Основное назначение рудного двора это создание необходимого запаса для обеспечения бесперебойного снабжения сырьем, усреднение материалов, охлаждение материалов.

Так как доменные печи работают на окускованом сырье, основная масса поступающих на рудный двор сырых материалов представляет собой агломерационную руду, концентраты железных руд, окатыши и флюсы, поступающих с обогатительных фабрик. Емкость рудного двора, запасы определяются производительностью доменной печи, удаленностью источника сырья, способом доставки.

Сыпучие материалы доставляются в основном железнодорожным транспортом в саморазгружающихся вагонах – хопперах, тумпкарах, гондолах, так же могут доставляться водным транспортом.

Для обслуживания рудного двора используют рудные перегружатели, представляющие собой крановое сооружения. Одной ногой рудный перегружатель опирается на бункерную эстакаду другой на дальний край рудного двора.  Перегружатель движется по всей длине рудного двора, а его пролет  позволяет перекрыть всю ширину рудного двора.

Основным грузозахватным органом перегружателя является грейфер.

Рудные перегружатели предназначены для перегрузки материалов из под консоли бункерной эстакады в штабеля для усреднения руд и перегрузки уже усредненных материалов с рудного двора в перегрузочный вагон, который передвигается над бункерными эстакадами.

 

4.  БУНКЕРНАЯ ЭСТАКАДА

Предназначена для механизации набора и подачи материалов в печь, а так же для создания оперативного запаса шихтовых материалов уже непосредственно у каждой доменной печи.

Бункерная эстакада представляет собой металлическое и железобетонное сооружение, состоящее из ряда отдельных бункеров и обслуживающих их оборудования. Бункера для железосодержащих и флюсующих материалов располагаются в два ряда. На бункерную эстакаду материал поступает в перегрузочных вагонах,  при этом устраивают 3-х либо 4-х путевые эстакады.

Корпус бункера может быть выполнен как металлический так и железобетонный или комбинированный. С верху бункера перекрыты защитными решетками с ячейками 300 на 300 мм. Стенки бункеров наклонены на 50 – 60 0.

 Бункерные эстакады  по своему назначению делятся  на рудные коксовые и бункера  добавок.

Удельная емкость рудных бункеров составляет около 2,5 м3 на 1 м3 печи.

Выходные отверстия бункеров оборудованы механизмами затвора различного типа. Под затворами бункеров установлены дозаторы, под бункерами агломерата и кокса установлены грохоты.

Для доставки материалов от бункеров к скиповой яме используются 2 способа: вагон – весы, и более современный система ленточных транспортеров.

Коксовые бункера располагаются над скиповой ямой, для уменьшения числа перегрузок кокса.

 

Суточная производительность доменной печи:

(5)

 

Часовой расход материалов будет равен:

(6)

 

(7)

 

(8)

 

     (9)

 

(10)

 

Таблица 1

Нормативные запасы шихтовых материалов в бункерах

№	Материалы	Норма запаса, час
1	Агломерат	8 – 10
2	Окатыши	12 – 24
3	Кокс	5 – 8
4	Добавки	12 – 24

 

Нормативные запасы шихтовых материалов в бункерах доменной печи:

(11)

где Мчас – часовой расход материала, т;

         n – норма запаса (табл.2.1), ч.

 

 

 

Таблица 2

Объемно-высыпные массы шихтовых материалов

№	Материал	Объемно-насыпные массы, т/м3
1	Агломерат	1,7 – 1,9
2	Окатыши	1,8 – 2,0
3	Кокс	0,45 – 0,50

 

Нормативные запасы материалов в бункерах, м3:

(12)

где γн – объем насыпной массы (табл.2), т/м3.

 

 

 

 

 

Количество бункеров для железорудного сырья и добавок должно быть четным. Количество бункеров с коксом должно быть в пределах 2-4.