Конструкция, методика расчёта рудовосстановительной печи для производства ферросплавов

курсовая работа: Промышленность, производство

Документы: [1]   Word-196762.doc Страницы: Назад 1 Вперед

Содержание

Задание        2

Содержание        3

Введение        4

1 Феросплавные печи        5

1.1 Конструкция феросплавных печей        5

2 Машины и механизмы феросплавных печей        9

2.1 Механизмы перемещения и перепуска электрода        9

2.2 Механизм вращения копуса печи        12

3 Расчет. Рудовосстановительная печь        13

3.1 Oпределение мощности трансформатора электрических параметров печи        16

3.2 Определение диаметра электрода геометрических размеров ванны печитАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАжтАж 20

Заключение        27

Список использованных источников        28


Введение


Ферросплавные печи по назначению могут быть восстаноВнвительными или рафинировочными, а по конструкции тАФ Открытыми, полузакрытыми и герметизированными, котоВнрые часто объединяют общим названием тАФ закрытые печи С дожиганием газа под сводом как со стационарными, так и с вращающимися ваннами. В зависимости от формы ванны печи бывают круглыми, прямоугольными, треугольВнными и овальными. По способу выдачи из печи сплава и шлака печи подразделяются на неподвижные и наклоняюВнщиеся. Имеются также печи с выкатными ваннами.

Печи для рафинировочных процессов, предназначенные для выплавки рудоизвесткового расплава, рафинированных феррохрома и ферромарганца, ферровольфрама и др., по конструкции близки к электросталеплавильным дуговым печам, поэтому рассмотрим устройство рудовосстановительных печей для производства ферросплавов.

1  ФЕРРОСПЛАВНЫЕ ПЕЧИ


1.1 КОНСТРУКЦИИ ФЕРРОСПЛАВНЫХ ПЕЧЕЙ 


В промышленности используются ферросплавные печи однофазные и трехфазные; ведутся работы по использоваВннию печей, работающих на токе пониженной частоты и на постоянном. Однофазные печи в настоящее время имеют ограниченное применение. Трехфазные печи строят или с расположением электродов в одну линию (прямоугольные печи) или в большинстве случаев с расположением элекВнтродов по вершинам треугольника (круглые или треугольВнные печи).

Печи большой мощности изготавливают и с шестью электродами.

Наиболее широко распространены в ферросплавной промышленности круглые трехфазные печи. В круглой пеВнчи, электроды которой расположены по треугольнику, тепВнло концентрируется достаточно хорошо для того, чтобы обВнразующиеся под каждым электродом плавильные тигли соединялись между собой. Такие печи имеют минимальную теплоотдающую поверхность и обеспечивают лучшее исВнпользование тепла. При хорошей конструкции короткой сети и наличии установок искусственной компенсации реактивной мощности такие печи могут иметь высокий коВнэффициент мощности, превышающий 0,95, даже для печей мощностью 40тАФ100МВ-А.

Прямоугольные трехэлектродные печи имеют  сравниВнтельно низкий печной установки, для них характерно появление "дикой» и "мертвой» фаз, поэтому в настоящее время такие печи для производства ферросплавов не строят. Прямоугольные шестиэлектродные печи с тремя одно фазными трансформаторами  (рис.  1),  представляющие собой По-существу три однофазных печи с общей ванной, и значительной степени свободны от этих недостатков  и имеют ряд достоинств, в частности при их использовании облегчается загрузка шихты, легче регулируется расстояВнние между электродами в зависимости от электрического сопротивления применяемой шихты. Такие печи отечественВнной конструкции мощностью 63 MB-А успешно эксплуатируются при производстве сплавов марганца.

Шихтовые материалы, особенно при производстве кремВннистых сплавов, попадая в зону высоких температур, наВнчинают оплавляться и спекаться, что резко ухудшает газопроницаемость шихты. Для восстановления нормальноВнго положения приходится прокалывать шихту жердями, меВнталлическими прутьями и т. п. Для устранения этих явлений были предложены печи с вращающейся ванной, имеюВнщие следующие достоинства:










Рисунок 1. Прямоугольная закрытая шестиэлектродная печь:


1 тАФ механизм перепуска электродов; 2 тАФ механизм перемещения электВнродов; 3 тАФ короткая сеть; 4 тАФ кольцо  зажима электродов; 5 тАФ электВнрод;  6 тАФ загрузочная  воронка;   7 тАФ свод;   8 тАФ футеровка  ванны печи  9 тАФ кожух печи; 10 тАФ фундамент печи


  1. Улучшение хода восстановительного процесса, так как обеспечиваются хорошая газопроницаемость шихты, разрушение настылей на колошнике и перегородок в подсводовом пространстве.
  2. Удлинение срока службы футеровки печи.
  3. Облегчение разрушения карборунда и  шлакового "козла» по всей площади ванны, что обеспечивает удлинеВнние кампании печи, особенно при производстве кристаллиВнческого кремния и углетермического силикокальция.

В рафинировочных печах вращение ванны в ряде слуВнчаев также целесообразно: например, обеспечивается равВнномерное вычерпывание сплава при производстве ферроВнвольфрама, а при производстве рафинированного ферроВнхрома и силикотермического силикокальция повышается стойкость футеровки и равномерно распределяется шихта по колошнику печи. Отечественный опыт показывает, что вращение ванны печи позволяет повысить ее производительность на 3тАФ6 % и снизить удельный расход электроВнэнергии на 4тАФ5 % при одновременной значительной эконоВнмии сырых материалов.













Рисунок 2. Схема закрытой печи мощностью 33 МВД:

1тАФ короткая сеть; 2 тАФ система водоохлаждения; 3 тАФ футеровка ванн; 4 тАФ кожух; 5 тАФ плита механизма вращения; 6 тАФмеханизм вращения ванны; 7 тАФ механизм перепуска электродов; S тАФ система гидропривода; 9 тАФ гидВнроподъемник; 10 тАФ контактные щеки; 11 тАФ свод


Для улучшения показателей процесса, защиты воздушВнного бассейна, утилизации газов, имеющих теплоту сгораВнния тАФ 10,9 МДж/м3, и улучшения условий труда и службы оборудования в производстве ферросплавов широко применяют закрытые печи. Эти печи (рис.2) в основных деталях аналогичны открытым печам, но дополнительно имеетВнся свод. В таких печах ~15 % газа из подсводового простВнранства проходит через шихту, находящуюся в загрузочных воВнронках, и сгорает над ней. ЗаВнгрузка шихты осуществляется при помощи загрузочных труб и воронок в кольцевые отверстия между электродами и загрузочными воронками. Для сокращения длины электрода и, полной гермеВнтизации подсводового пространВнства печи все шире используют герметизированные электропечи, у которых электрододержатель помещен в подсводовое пространство, имеется уплотнение вокруг электродов и загрузочных труботечек, которые подают шихту под свод печи. В последнее время наВнчата эксплуатация рудовосстановительных электропечей с парогенераторами и дожиганием газа под сводом печи, который в этом случае выполняет роль паВнроперегревателя (рис.3). Газ очищают в рукавных фильВнтрах, степень очистки составляет 98%.



       


       


Рисунок 3. Схема парогенератора печи мощностью 75 МВА для выплавки 75%-ного ферросиВнлиция:

1тАФ свод (пароперегреватель); 2 тАФ горизонтальный и вертиВнкальный газоотводы; 3 тАФ аваВнрийная труба; 4 тАФ вертикальный котел; 5 тАФ вентиляторы;  6тАФванна


Рис. 94. Схема парогенератора печи мощностью 75 МВА для выплавки 75%-ного ферросиВнлиция:

/ тАФ свод (пароперегреватель); 2 тАФ горизонтальный и вертиВнкальный газоотводы; 3 тАФ аваВнрийная труба; 4 тАФ вертикальный котел; 5 тАФ вентиляторы; 6 тАвтАФ ванна

2. МАШИНЫ И МЕХАНИЗМЫ ФЕРРОСПЛАВНЫХ ПЕЧЕй

2.1  Механизмы перемещения и перепуска электродов


На ферросплавных печах применяют набивные самоспекающиеся электроды, представляющие собой цилиндрический кожух из листовой стали, набиваемый электродной массой. Массу пригоВнтовляют из смеси антрацита (или термоантрацита), кокса, каВнменноугольного пека или смолы. По мере расхода электрода меВнталлический кожух наращивают путем приварки новых секций. Электроды набивают в среднем один раз в сутки.

Для перемещения электродов применяют механизмы канатВнного, винтового и гидравлического типов. Недостатками канатных механизмов являются быстрый износ проволочных канатов, раВнботающих в абразивной атмосфере, значительные габариты леВнбедок, необходимость снабжать механизм специальным постоянно действующим тормозным устройством, ограничивающим скорость опускания электрода при использовании электроприводов переВнменного тока. Винтовые механизмы имеют низкий к. п. д. и маВнлую стойкость червячных редукторов и винтовых пар. ГидравлиВнческие механизмы широко применяют на мощных рудотермических печах вследствие их компактности при большой массе элекВнтродов, надежности и ремонтопригодности. Этому способствует также удобство их компоновки с пружинно-гидравлическими меВнханизмами перепуска электродов.

На каждом электроде установлено отдельное гидравлическое подъемно-перепускное устройство, состоящее из двух механизмов перемещения и перепуска электрода. Механизм перемещения электрода обеспечивает его большой ход и требуемое положение в ванне печи, а механизм перепуска тАФ опускание электрода под действием собственного веса на ограниченную величину по мере сгорания.

Общая компоновка узла механизмов перемещения и перепуска электродов рудотермической печи мощностью 16 500 кВА приВнведена на рис. VIII.2. Электрод вводят в несущий цилиндр 8 и удерживают пружинно-гидравлическим механизмом перепуска электрода, расположенным на несущей траверсе 5 и состоящим из колец / и 3 с зажимами и гидроцилиндров 2. Передвижение траверсы, а вместе с ней несущего цилиндра и электрода осущеВнствляют тремя плунжерными гидроцилиндрами 4 с подвижными корпусами, связанными с траверсой и расположенными под углом 120В°. Масло подводят через пустотелые плунжеры. Сферические головки плунжера входят в опорные стаканы 9 и обеспечивают самоустанавливание устройства. Во избежание прохода газов и пыли между несущим цилиндром и рамой устройства 10 примеВннено кольцевое уплотнение 6 из резиновой ленты с огнеупорными вставками и нажимными пружинами. Для предупреждения возВнможного перекоса несущего цилиндра на двух горизонтах устаВнновлены упорные  ролики  7,  по шесть роликов  в  каждом ряду.

Механизм перепуска электрода (рис.4) состоит из двух колец 1 и 4, снабженных шестью пружинно-гидравлическими заВнжимами (буксами)  каждое, и  подъемных  гидроцилиндров  2.


Нижнее кольцо / закреплеВнно на несущей траверсе, верхВннее перемещается тремя плунВнжерными гидроцилиндрами, закрепленными на нижнем кольце. Электроды зажимаются шестью щеками 5, покрытыми слоем 7 маслостойкой резины и связанными между собой планками 6. Радиальное приВнжатие щек выполняют рабочие пружины 10, воздействующие на бугели 9. Освобождение элекВнтрода производят гидроцилиндВнрами 11, которые при этом сжимают пружины и отводят бугели. Гидроцилиндры соедиВннены кольцевыми маслопровоВндами 8 с напорной                    станцией и панелью управления.

Рисунок 4 Механизм перепуска электрода.

Последовательность операВнций при перепуске электрода следующая. Перед началом раВнботы механизма верхнее кольцо опущено и на электрод наложены зажимы обоих колец. Освобождают зажимы верхнего кольца и поднимают его гидроцилиндрами в крайнее верхнее положение. Далее последовательно накладывают на электрод зажимы верхВннего кольца и освобождают зажимы нижнего кольца. При сбросе масла из подъемных гидроцилиндров электрод получает переВнпуск, равный их ходу. На опущенный электрод накладывают зажимы нижнего кольца.

Электрододержатель (рис. VIII.4) должен обеспечить удержаВнние электрода и надежный подвод тока к нему. В кольце электрододержателя 1 закреплены по окружности шесть гидроцилиндров 7, обеспечивающих прижатие токоподводящих бронзовых башмаков к электроду. Кольцо с несущим цилиндром 3 механизма перемеВнщения электрода соединено трубчатыми водоохлаждаемыми подВнвесками 2. Нижний пояс несущего цилиндра снаружи защищен водоохлаждаемыми коробками 4. Водоохлаждаемые элементы 5 электрододержателя соединены медной трубопроводной армаВнтурой 6.


 




 


       Рисунок 3-Механизм перепуска электрода.








Рисунок 4-Механизм зажима электрода.

2.2 Механизм вращения корпуса печи

В конструкциях опорно-поворотной части и механизма вращения, мощных рудотермических печей учитывают два основных факВнтора тАФ большую массу печи (800 т и более) и малую скорость ее вращения (1 оборот за 30тАФ200 ч). Опорно-поворотную часть выполняют трех  основных типов:

Рисунок 5. Механизм поворота ферросплавной печи

  1. с платформой,  опирающейся круговым рельсом на тумбы
    с опорными и упорными роликами (по типу дуговых электропечей);
  2. с платформой, поворачиваемой на катках в кольцевой
    обойме;
  3. с  платформой, перемещающейся  на  ходовых  роликах  по
    стационарному круговому рельсу.

Последний тип наиболее часто применяют в конструкциях мощных отечественных ферросплавных электропечей.

На рис.5 показан механизм поворота корпуса ферроВнсплавной печи с цилиндрическими редукторами и открытой коВннической передачей.

Поворотную платформу 1 (поддон) выполняют сварной конВнструкции, реже железобетонной. Корпус печи устанавливают на систему мощных двутавровых балок 2, образующих каналы для воздушного охлаждения днища печи. Платформа защищена от теплового воздействия слоем огнеупорного кирпича 14. Ее поВнворот происходит по круговому рельсу 3 на двадцати безребордных ходовых роликах 7 со сферическими поверхностями катания, заключенных в обоймы 6. От горизонтальных смещений платформы предусмотрена центральная опора 4 со сферическим роликоподВншипником 5. Привод состоит из электродвигателя постоянного тока 12 с регулируемой частотой вращения, трех двухступенчаВнтых цилиндрических редукторов 9тАФ11 и открытой конической передачи 8, зубчатый венец 13 которой прикреплен болтами к платформе. Приводы с червячными редукторами применяют значительно реже из-за более низкого к. п. д., повышенного износа и меньшей надежности.

Техническая характеристика механизма вращения корпуса ферросплавной электропечи мощностью 16,5 MB-А

Время одного оборота корпуса, ч                  33тАФ132

Передаточное число зубчатых передач привода                1 975 000

Момент сопротивления вращению корпуса, кН-м                332

\ К. п. д. привода                0,1

Мощность электродвигателя, кВт                1,6

                                                                                                    

3.РУДОВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ


Рудовосстановительные печи (ферросплавные печи) являются наиболее широким и сложным классом дуговых печей сопротивления, различающихся по назначению, особенностям технологического процесВнса и конструкциям.

Все рудовосстановительные печи относятся к печам смешанного нагрева. Тепловая энергия выделяется непосредственно в ванне печи за счет горения закрытой дуги и активного сопротивления электрическому току.

Ванна печи сложная по своему устройству. Она содержит шихту, находящуюся в различном физико-химической состоянии (от твердых кусков до тестообразной магмы), шлак и металл. Технологические процессы, протекающие в ванне, очень разнообразны. В свою очередь, электрические и геометрические параметры печей зависят от протеВнкающих в них процессов. В печах небольшой мощности эта зависиВнмость мало заметна, т.е. сходство электрических режимов позволяет использовать такую ванну для различных процессов. С ростом мощносВнти печей и усложнением их конструкции, а также повышением требоваВнний к качеству продукта стало очевидной необходимость дифференциВнрованного подхода к выбору. конструкции ванны и ее параметров, с учетом особенностей технологического процесса. В настоящее время рудовосстановительные печи делятся по конструктивному исполнению на открытые, закрытые и герметичные с вращающейся или неподвижной ванной. Ванна печи может быть круглой, прямоугольной треугольной, овальной.

.Наибольшее распространение получили печи с круглой вращаюВнщейся ванной с тремя электродами, расположенными по вершинам рам постороннего треугольника. Таких печей для производства ферросплавов у нас в стране и за рубежом подавляющее большинство (свыше 95 %).

В рудовосстановительных печах преимущественно используют самоспекающиеся электроды системы Седерберга, позволяющая создать непрерывно наращиваемые электроды любых размеров и небольшой масВнсы. Они бывают кок круглого, так и прямоугольного сечения.

Большим достижением в развитии рудотермических печей явиВнлось применение закрытого колошника, что позволило улучшить услоВнвия труда, а также утилизировать потенциальную энергию печных газов. Одновременно усовершенствовали конструкцию верхнего строение печей. Использование электродов больших размеров, герметичных сводов а также требования дистанционного управления и автоматизации управления печью привели к широкому распространению гидравлических устройств для перепуска и передвижения электродов и т.д. Тенденция дальнейшего увеличения производства ферросплавов И других продуктов рудовосстановительных печей неизбежно приведет, как и в прошлом, к росту единичных мощностей вечных установок. Единичная мощность рудовосстановительных электропечей в настоящее время для феррохрома и ферросилиция составляет 105 MB.А(65 МВт), для ферромарганца и силикомарганца - 80 MB.A (58 МВт). МОЖНО ОЖИДАТЬ появления в ближайшие годы рудовосстановительных электропечей мощностью до 200 MВ.А, если учесть, что мощность, выделяющая на электроде, достигла 35 MB.A (23 МDт),то 6-тиэл.печь может иметь мощность 210 МВ.А.

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 коэфВнфициент мощности отличается на 45-50 %.Причиной низкого естественного коэффициента мощности является тот факт ,что с увеличениВнем мощности печи меняется соотношение активного и реактивного  coпротивлений электрического контура»

Новые требования энергосистемы о соблюдении потребителем

обусловливает oзначение электропечных агрегаВнтов 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 этоВнго служат требуемая производительность и удельный расход электриВнческой 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 произвоВндительности.

Эти исходные данные необходимы для определения годового потВнребления 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 неВнпрерывного 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 дейВнствия 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 привеВндет к росту единичных мощностей печных установок. Однако темпы этого роста и выбор типа установки для любого конкретного предВнприятия связаны со стремлением снизить капитальные и эксплуатациВнонные 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 затВнрат 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 обслуВнживания;
- шестиэлектродная печь (n =6) может успешно применяться в диапазоне мощностей 60-100 МВА;

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

Общепринятой методики выбора электрических параметров ферро сплавной печи не разработано и их выбирают, исходя из принципа поВндобия 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 наиВнболее рационален метод А.С.Микулинского, согласно которому полезВнное 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 следуВнет принимать рапным 0,33, а для многошлакоиых (шлаковых) процесВнсов с преобладанием распределении мощности по поверхности м =0,25.

Значения коэффициента С, определенные статистической отрабоВнткой 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 электротехВннических показателей на печах мощностью свыше 16,5 MB.А применяВнют установки поперечной и продольной емкостной компенсации реакВнтивной 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 реВнзерв мощности, осваиваемый после длительного периода эксплуатации        расчет улучшения технологического процесса, подбора новых шихтоВнвых 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 пакеВнта 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 инВнтервал 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 технологичесВнкого 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 разВнмерным 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 пространВнства 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 зоВнны 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 шихВнты 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 огВннеупорную теплоизоляцию, защищающую футеровку, диаметр ванны долВнжен быть больше диаметра окружности, охватывающий действующие

объемы реакционных зон электродов, расположенных: по вершинам праВнвильного 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 прямоуВнгольной ванна должны располагаться ближе один к другому, поскольВнку 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 ,определяеВнмой no(2.17).

Для получения общей ванны необходимо, чтобы реакционные зоВнны электродов перекрывали друг друга, что обеспечивается при собВнлюдении условия

                       (2.36)

Размеры сечения ванны с учетом гарниссажа должны быть следующие:

          (2.37)


                 (2.38)

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

Общая высота печи () определяется с учетом толщины футеВнровки 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, отличВнной 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: Назад 1 Вперед