Проектирование агрегатов для обжига окатышей

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования

«Магнитогорский Государственный Технический Университет им. Г.И. Носова»

Кафедра «Прикладная механика и графика»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: «Проектирование оборудования аглодоменного производства»

На тему: «Проектирование агрегатов для обжига окатышей»

Выполнил:             

Проверил:  преподаватель кафедры ПМиГ

Аксенова М. В.

Магнитогорск,

2012

Содержание

Введение

1. Конвейерная обжиговая машина

1.1 Основные характеристики и конструкция обжиговой машины.

2. Вращающиеся печи.

2.1 Основные характеристики и конструкция вращающихся печей

2.2. Тепловой и температурный режимы работы вращающихся печей.

3. Расчетная часть.

3.1.  Расчет мощности привода тележечного конвейера обжиговой машины.

3.2 Расчет параметров вращающейся трубчатой печи.

4. ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК

Заключение

Введение

Обжиг окатышей осуществляют в трубчатых печах или на конвейерных машинах.

Обжиг окатышей является сложным процессом, в ходе которого окатыши претерпевают химические, физико-химические, кристаллохимические и другие превращения. Эти превращения протекают при различных температурах, проходят с различными скоростями и неоднозначно влияют на процесс спекания.

Обжиг окатышей с вводом в шихту - 1 % твердого топлива осуществим без значительных капитальных затрат. Усложняется лишь организация складирования, транспортировки и дозирования топлива к известняку для совместного помола.

Целью обжига окатышей является упрочнение их до такого состояния, при котором они могут выдерживать без значительных разрушений транспортировку, перегрузки и процесс доменной плавки. При этом, в отличие от агломерации, при обжиге окатышей не происходит спекания материалов шихты.

Процесс обжига окатышей в обжиговых машинах сопровождается выделением большого количества пыли, уносимой газами. С 1 м2 полезной площади машины выделяется 63‑97 м3/мин газов, в зависимости от типа обжиговой машины и технологического процесса обжига окатышей.

В процессе обжига окатышей с целью экономии тепла часть газа, выделяющегося из зоны рекуперации и охлаждения, подвергают грубой очистке от пыли и вентилятором подают в зоны сушки и обжига, расположенные в головной части машины.

Применяют также метод обжига окатышей в шахтных печах, но доля производства их в этих печах непрерывно уменьшается вследствие сравнительно низкой производительности, трудности регулирования температуры и неравномерности обжига.

Процесс окомкования фосфоритов с последующим обжигом окатышей наиболее целесообразен для тонкодисперсных руд, для которых другие способы окускования (гранулирования) менее эффективны. Для окомкования фосфатной мелочи обычно используют барабанный или тарельчатый грануляторы. При окомковании апатитового концентрата или его смеси с флоридским фосфоритом в качестве связующих веществ используют смесь глиняной суспензии, котрельного молока и жидкого стекла. Связующее подают непосредственно в гранулятор в процессе окомкования шихты. Обжиг окатышей проводят во вращающемся барабане или на решетке Леполя, имеющей три зоны: сушки, обжига, выдержки. Температура обжига находится в пределах 900 - 1000 С. Обожженные окатыши перегружают на другую, холодильную решетку обжиговой машины. После охлаждения и контрольного грохочения товарную фракцию (3 - 60 мм) направляют в производство желтого фосфора, мелочь возвращают в процесс.

Основные процессы, протекающие при обжиге окатышей, - разложение карбонатов, окисление, твердофазные реакции, спекание - могут лимитироваться либо скоростью химической реакции, либо скоростью транспорта реагентов (в газовой или твердой фазе), либо скоростью теплообмена. Многочисленные теоретические и экспериментальные работы показывают, что кинетика обжига окатышей во многом определяется свойствами железорудных концентратов, качеством сырых окатышей, но главным образом она зависит от температурно-временных условий обжига.

Производительность печи резко повышается при обжиге окатышей и применении дутья, обогащенного кислородом.

Для разработки и внедрения такого способа обжига окатышей С. Г. Братчиковым и В. И. Лобановым с коллегами были исследованы основные особенности процесса горении газа в плотном слое. С использованием теории размерностей определены такие общие характеристики процесса, как скорость движения зоны горения, ее толщина, скорость стабилизации зоны горения в слое окатышей.

Ко второй группе относятся температурно-временные характеристики обжига окатышей: уровень необходимой температуры, время сушки, подогрева и обжига, время выдержки для завершения процесса обжига и удаления серы, т.е. характеристики, обеспечивающие получение окатышей необходимого качества.

Как показали лабораторные исследования, при обжиге окатышей содержащих твердое топливо с увеличением скорости нагрева и соответствующем уменьшении окислительного потенциала газовой среды, повышается доля углерода, расходуемая на процесс восстановления, в результате чего содержание FeO в готовых окатышах повышается. При интенсивном режиме нагрева топливо в большей степени работает как восстановитель, а при плавном - как источник тепла.

1. Конвейерная обжиговая машина.

1.1 Основные характеристики и конструкция обжиговой машины.

Конвейерная обжиговая машина предназначена для сушки, подогрева, упрочняющего окислительного обжига и охлаждения железорудных окатышей.

Процесс тепловой обработки окатышей на конвейерной машине заключается в постепенном их нагреве до заданной температуры и последующем охлаждении. Для этого окатыши 10 ( рис 1.), а также постель 9 равномерно укладывают на колосниковые тележки 7, образующие ленту конвейера, непрерывно движущегося по замкнутым направляющим 6. Над рабочей ветвью ленты обжиговых тележек с окатышами расположено печное пространство, образованное горнами и колпаками, а под рабочей ветвью конвейера - газовоздушные камеры 8, служащие для прососа и продува газов и воздуха через слой окатышей.

Тележки с окатышами последовательно проходят все технологические зоны обжиговой машины.

Обычно машина по дине разбита на пять технологических зон: сушки, подогрева, обжига, рекуперации и охлаждения. В зоне сушки сырые окатыши подсушиваются нагретыми (250-400ºС) газами, поступающими из высоко температурных зон машины. В горнах зон подогрева и обжига установлены топливосжиающие устройства 5. Температура в рабочем пространстве этих зон постепенно увеличивается по направлению по направлению движения тележки от 500 до 1350ºС. Зоны предназначены для предварительного нагрева и окончательного упрочняющего обжига окатышей. В зоне рекуперации происходит высокотемпературный обжиг в нижних слоях окатышей путем рекуперативного переноса тепла из верхних слоев. В зоне охлаждения окатыши охлаждаются атмосферным воздухом.

2

Рис 1. Обжиговая конвейерная машина

2

Опыт эксплуатации первых зарубежных обжиговых конвейерных машин рабочей площадью 93-120 м2, а также отечественных машин ОК-108(рабочей площадью 108 м2) подтвердил эффективность теплотехнических схем с рециркуляцией технологических газов. Было установлено, что начальную сушку следует вести с продувом нагретых газов через слой снизу вверх. Это препятствует переувлажнению сырых окатышей в нижних горизонтах слоя, предотвращает их деформацию и разрушение. Для охлаждения окатышей холодный воздух следует подавать также путем продува через слой снизу вверх. Это предохраняет корпуса и колосники обжиговых тележек от перегрева, а раскаленные окатыши - от растрескивания, так как холодный воздух, проходя снизу через нагретые части обжиговых тележек, прогревается и вступает в контакт с раскисленными окатышами будучи не холодным, а подогретым. Было определено, что относительная площадь охлаждения обжиговой машины (18,5-22% от всей рабочей площади) должна быть увеличена примерно вдвое. Технические характеристики отечественных обжиговых машин приведены в таблице 1.

Таблица 1. Технические характеристики отечественных обжиговых машин.

Как и все тепловые агрегаты конвейерного типа, прямолинейная обжиговая машина состоит из двух основных частей: подвижной и стационарной. К последней относятся каркас 1 (см. рис 1), направляющие 6 движения тележек, горны 3, газовоздушные камеры 8, переточный коллектор 16, уплотнения, площадки 17, ограждения 18, кожухи, системы трубопроводов смазки, водяного и воздушного охлаждения.

Подвижная часть машины включает конвейер, состоящий из отдельных обжиговых колосниковых тележек 7, привод 32 конвейера с приводными звездочками, загрузочное устройство 19. обжиговая тележка состоит из корпуса, бортов, штучных колосников, уплотнений, ходовых и грузовых роликов. Кроме того, в обжиговых тележках современных машин имеются пластины бортовых уплотнений.

Обжиговые тележки работают круглосуточно в тяжелом термическом режиме, при котором нагрев их до высоких температур (700-1000ºС на колосниках и до 450-680ºС на подколосниковых полках корпусов) циклически чередуется с охлаждением до 50-150ºС. Отрицательное воздействие на элементы обжиговой тележки оказывает резкая теплосмена при переходе из зоны рекупации (с прососом высокотемпературных газов сверху вниз) в зону охлаждения (с продувом холодного воздуха снизу вверх). На тележку воздействуют также газовые потоки, содержащие абразивную пыль, влагу и в ряде случаев - оксиды серы. Число температурных циклов в среднем составляет 500-550 в месяц.

Изображенная на рис. 2, а  обжиговая тележка отечественных машин ОК-108 имеет составной корпус и расчлененные борта. В корпусе разделенном на две части по высоте, нижняя несущая часть 1 защищена от воздействия от воздействия высоких температур подколосниковым надставками 2. Рабочая температура металла несущей части корпуса при нормальном технологическом режиме обжига не превышает 200-250ºС.

Обжиговая тележка в целом и входящие в нее отдельные элементы являются сменными частями конвейерной машины. Применение составных и расчлененных конструкций позволило значительно повысить межремонтную стойкость и срок службы тележки в целом.

Рис 2. Обжиговые тележки с корпусом: а) разделенные по высоте;  б) составным из трех частей.

Другая конструкция обжиговой тележки получившая широкое распространение представлена на рис 2, б. Корпус тележки состоит из трех частей: двух боковин 6 и средней поворотной рамы 7, соединенных между собой болтами. Для предотвращения смещения боковин и рамы друг относительно друга в стыковых поверхностях между ними предусматривают шпоночное соединение, а также фиксирующие болты, втулки. Несущие балки средней рамы 7, на полках которых установлены колосники 5, имеют сечение двутавровой формы.