Проектирование отделения конвертеров для выплавки стали

                          (7.21)

     Тепло, уносимое отходящими газами, кДж

     Среднюю температуру отходящих газов  принимаем равной средней температуре  металла во время продувки:

                              (7.22)

Σ                                        (7.23)

где – количество составляющей отходящих газов, и т.д., нм³;

        - средняя теплоёмкость газов, кДж/(м³∙град) [4,  5]. 

Таблица 7.2

Тепло отходящих  газов

     Тепло диссоциации влаги, вносимой шихтой, МДж

     При диссоциации влаги по реакции:

= + 0,5 – 242000 кДж/(кг - моль )                 (7.24)

поглощается тепла

кДж                 (7.25)

     Тепло диссоциации  шихтовых материалов, кДж

     При диссоциации  шихтовых материалов по реакции   (поглощается тепла):

= + СО₂  – 4025 кДж/кг СО₂                                    (7.26)

    (7.27)

     Тепло диссоциации оксидов железа, внесенных  шихтой.

     При диссоциации оксидов железа, внесенных  шихтой и футеровкой, поглощается  тепла:

= ,                                           (7.28)

где – количество тепла, теряемого ванной при диссоциации оксидов железа по реакции:

                         (7.29)

        – количество тепла, теряемого  ванной при диссоциации закиси  железа по реакции: 

= – 3750 кДж/кг                            (7.30)

(7.31)

               (7.32)

тогда

 кДж                     (7.33)

= кДж                     (7.34)

=                               (7.35)

     Тепло, уносимое оксидом железа дыма, кДж

=              (7.36)

где = 0,88 кДж/кг;

     Тепло, уносимое железом выбросов, кДж

=                  (7.37)

где = = 0,84 кДж/(кг · град);

     Тепло, уносимое железом корольков, кДж

                    (7.38)

где = = 0.84 кДж/(кг · град); =

     Потери  тепла на нагрев футеровки конвертера, излучением через горловину, с охлаждающей  водой и т.д. составляют обычно 1,5 – 3,0% от прихода тепла, кДж. Принимаем  эти потери  f  =  2 %

                      (7.40)

     Результаты  вычислений  занесены  в  таблицу  7.3.

Таблица 7.3

Тепловой  баланс плавки  на  1  т  жидкой  стали

Избыток  (недостаток)  тепла 

Невязка составляет

 

_{7  ПОВЕРОЧНЫЙ  РАСЧЕТ  ОКГ И ГАЗООТВОДЯЩЕГО  ТРАКТА  КИСЛОРОДНОГО  КОНВЕРТЕРА} 
 

     _{7.1  Общая характеристика  газоотводящих трактов}

     Отходящие конвертерные газы содержат до  250 г/м³ пыли. По санитарным нормам допускается выброс в атмосферу газов, содержащих  <0,1 г/м³ пыли, поэтому все кислородные  конвертеры оборудуют системами отвода и  очистки отходящих газов  (рисунок  7.1).

Рисунок  7.1 – Схема газоотводящего  тракта:

1 – кислородный   конвертер;  2 – ОКГ;  3 – газопроводы;  4 – система  газоочистки;  5 – регулировочная  заслонка;  6 – дымосос;  7 – свеча (дымовая труба) 

Эта система (газоотводящий тракт) обычно включает: ОКГ  2  с  располагаемым перед  ним при необходимости  устройством  для уплотнения зазора между  горловиной конвертера;  газоочистные устройства  4; дымосос (эксгаустер)  6; трубу  7  для выброса  очищенного газа в атмосферу с устройством  для дожигания СО или газгольдер для сбора  СО. Находят применение следующие системы  отвода и очистки отходящих газов: 1) с полным дожиганием СО в ОКГ (коэффициент  избытка воздуха α > 1,0); 2) с частичным  сжиганием (α = 0,2÷0,75); 3) без дожигания  СО (α < 0,11).

     При отводе по первому способу в зазор  между горловиной конвертера и OKГ подсасывается воздух в количестве, обеспечивающем  полное сжигание СО в ОКГ. Выделяющееся  при сжигании тепло утилизируется в ОКГ,  однако объем газов, подлежащих очистке в  результате подсоса воздуха, возрастает в  3,5-4,0 раза по сравнению с количеством  газа, выделяющимся из конвертера.

     При отводе с частичным сжиганием зазор  между горловиной конвертера и ОКГ не герметизируют. Производительность дымососа  поддерживают постоянной, а расход кислорода  на продувку таким, чтобы при максимальном  выделении конвертерных газов в ОКГ мог  подсасываться воздух, обеспечивающий дожигание части СО при α<0,75. При этом в начале и конце продувки, когда выход конвертерных  газов меньше, чем в середине продувки, количество подсасываемого воздуха возрастает, т. е.  α самопроизвольно изменяется по ходу продувки (от 0,20 до 0,75).

     При отводе газов без дожигания зазор  между горловиной конвертера и ОКГ герметизируют, исключая подсос воздуха. Объем  очищаемых газов при этом в три-четыре раза  меньше, чем в случае с дожиганием, что позволяет значительно упростить и удешевить ОКГ и  газоочистку. Наибольшее распространение  получили две системы герметизации входа в  газоотводящий тракт: система ИРСИД—КАФЛ, разработанная во Франции, и система  ОГ, разработанная в Японии. Б системе ОГ  герметизация зазора между конвертером и  ОКГ обеспечивается подвижной муфтой и  подачей в зазор азота. Система ИРСИД—КАФЛ предусматривает установку над горловиной конвертера перемещающейся в вертикальном направлении и герметично соединенной с ОКГ «юбки» (колокола) (рисунок 7.2).  Диаметр юбки в 1,5-2,5 раза больше горловины и в нижнем положении она должна перекрывать горловину по высоте примерно на 1 м. Под  юбкой автоматически поддерживается небольшое избыточное давление, предотвращающее  подсос воздуха в зазор между юбкой и конвертером. На основании показаний расположенного под юбкой датчика давления АСУ регулирует сечение газоотводящего тракта, обеспечивая  необходимое избыточное давление. Усовершенствованную систему ИРСИД—КАФЛ применяют на отечественных заводах. 

     

Рисунок  7.2 – Схема уплотнения  зазора  между ОКГ  и  горловиной  конвертера:

     1 – конвертер;  2 – юбка; 

     3 – датчик  давления;  4 – ОКГ

 

     Первые  отечественные кислородные конвертеры оборудовали  газоотводящими трактами с  полным дожиганием конвертерных газов. Однако много лет назад  с целью экономии капитальных затрат и эксплуатационных расходов новые  конвертеры начали сооружать с газоотводящими трактами, работающими без дожигания.  Подобный тракт, рассчитанный на пропуск  максимально возможного количества выходящих из конвертера газов, позволяет работать  также с полным и частичным дожиганием.  Однако при этом для обеспечения возможности  пропуска по тракту подсасываемого воздуха, необходимо уменьшить количество выходящих  из конвертера газов, т. е. уменьшить расход  кислорода на продувку. Так, газоотводящий  тракт, рассчитанный на работу без дожигания  при расходе кислорода на продувку 1500-1600 м³/мин надежно работает с частичным дожиганием при расходе кислорода 1200-1400 м³/мин и с полным дожиганием при расходе кислорода 600—800 м³/мин. Независимо  от применяемого способа отвода газов газоотводящие тракты всех отечественных и зарубежных заводов имеют несколько последовательно расположенных газоочистных устройств  (несколько ступеней газоочистки). 

     7.2  Техническая характеристика  ОКГ-400

    Котел-охладитель конвертерных газов типа ОКГ-400 предназначен для охлаждения высокотемпературных сильно запушенных газов, поступающих в процессе плавки из конвертера в установку газоочистки. Основной особенностью работы охладителя является цикличность поступления конвертерных газов и, как следствие, резкопеременная тепловая нагрузка. Тепловосприятие охладителя в процессе плавки, которая длится 33...38 минут (в том числе продувка 7,5...10 минут) изменяется от нуля в межпродувочный период до максимума в момент продувки и снова до нуля при прекращении продувки. Такой характер изменения тепловосприятие вызывает значительные колебания давления, резкие изменения расхода пара на котле, резкое «набухание» уровня воды в барабане охладителя в начале и его падение в конце продувки. По условиям взрывобезопасности и санитарным требованиям газоход котла должен быть газоплотным .

    Охладитель  ОКГ-400 рассчитан на два основных режима работы:

    а) Режим без дожигания конверторных газов; в этом режиме максимальное количество газов, выделяющихся из конвертеров, составляет 330*10 /час, температура газа 1650'С; в данном режиме котел-охладитель воспринимает частично химическое тепло газов, соответствующее коэффициенту избытка воздуха =0,11.

    b) Режим с полным дожиганием конвертерных газов; в этом режиме количество выделяющихся из конвертерных газов составляет по расчету 100*10 /час, температура газа 1650'С; в данном режиме котел охладитель воспринимает частично химическое тепло газов, соответствующее коэффициенту избытка воздуха =0,13.

      Основной режим работы, применяемый в настоящее время, является отвод газов с частичным дожиганием окиси углерода. При этом режиме количество выделяющихся конвертерных газов составляет (125-135)*10   /час при коэффициенте избытка воздуха =0,35-0,40. Установка Охладителя Конвертерных газов находится в тесной связи с технологическим оборудованием, и режим работы его полностью зависит от технологического режима производства стали в конвертерном цехе.

    Вырабатываемый  котлами-охладителями насупленный пар с давлением 20...40 кгс/ по паропроводу и 400 мм поступает в два общецеховых коллектора и далее основной поток поступает в шесть аккумуляторов РУТСа энергоблока и через редукционные клапаны, где давление его снижается до 20 кгс/ ,поступает в первичный контур пароперегревателя. Выработанный в пароперегревателях вторичный пар поступает в заводскую сеть с давлением 6...7 кгс/ и на собственные нужды цеха.

    Первичный пар конденсируется и конденсат с давлением 20 кгс/ поступает в деаэрационно – питательную установку ДСА-150, туда же поступает конденсат от испарителей.

    Питательная вода из деаэрационно – питательную установки питательными насосами ПЭ-150*53 подается в барабан котла ОКГ-400.

    Таким образом, тепловой схемой предусмотрен замкнутый контур питания котла в чистом конденсатором режиме: котел-энергоблок-котел.

      

    Рисунок 7.3 Тепловая схема установки ОКГ-400 

     Таблица  7.1

     Теплотехническая  и  конструктивная  характеристика  котла-охладителя  ОКГ-400