Проектирование агрегатов для обжига окатышей

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Мая 2012 в 16:25, курсовая работа

Краткое описание

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.

Содержание работы

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

Содержимое работы - 1 файл

Курсовой.doc

— 373.50 Кб (Скачать файл)

 


Рис. 4. Схема нагрузок для расчета мощности привода ленты тележек конвейерной машины.

1.                  Определяем силу сопротивления тележечного конвейера от трения качения в ходовых роликах тележек.

Нагрузки действующие на ходовые ролики колосниковых тележек в состоянии покоя:

Р1 - вес порожних тележек, находящихся на прямолинейных участках верхней и нижней ветвей направляющих, Н;

L - расстояние между осями приводной и загрузочной звездочек, м;

lT - длина тележки, м;

mT - масса тележки, кг;

g - ускорение свободного падения, g=9,81м/с2.

Р2 - вес донной постели на тележках, находящихся на верхней ветви направляющих, Н;

bT - рабочая ширина ленты тележек, м;

hП - ширина слоя донной постели, м;

lП - расстояние от начала загрузки донной постели на колосники тележек до оси разгрузочных звездочек, м;

γП - насыпная масса постели, равная 2000 кг/м3.

Р3 - вес шихты на тележках, находящихся на верхней ветви направляющих, Н;

bб - ширина ленты тележек по верху бортов, м;

hш - толщина сырых окатышей, м;

γш - насыпная масса шихты, равная 2200 кг/м3.

   где

Р4 - вертикальная нагрузка от перепадов давлений технологических газов или воздуха, действующих на тележки с шихтой, Н;

lпс и lпв - длины участков рабочей поверхности машины, работающих соответственно с прососом и продувом. м;

Δрпс и Δрпв - перепады давлений технологических газов или воздуха на участках соответственно с прососом и продувом, Па.

Р5 - суммарное максимальное усилие на ходовые ролики тележек, находящиеся на криволинейных участках направляющих головной и разгрузочной частей машины, Н;

R - радиус начальной окружности звездочки, м.

где

FK - сила сопротивления движению конвейера от трения качения в ходовых роликах тележек, Н;

μ - приведенный коэффициент трения в подшипниках качения ходовых роликов, принимаемый обычно 0,01;

f - коэффициент трения качения ходовых роликов по направляющим путям, принимаемый 0,00005;

dц - диаметр цапфы ходового ролика (сепаратора подшипника), м;

dp - диаметр ходового ролика, м;

К - коэффициент, учитывающий трение в ребордах и уплотнениях роликов, К=1,15÷1,25.

2.     Определяем силу сопротивления движению тележечного конвейера от трения скольжения в уплотнениях:

, где

F1 - сила сопротивления движению тележек от трения скольжения в нижних продольных уплотнениях, Н;

Рпу - сила прижатия пластин нижнего продольного уплотнения по длине одной тележки с обеих ее сторон, Н;

lK - длина контакта пластин в нижнем продольном уплотнении с одной стороны машины, м;

fск - коэффициент трения скольжения стали по стали в условиях плохой смазки, равный 0,2.

, где

F2 - сила сопротивления движению тележек от трения скольжения в торцевых уплотнениях, Н;

РТУ - сила прижатия одной уплотнительной плиты в торцевом уплотнении, Н;

ZТУ - общее число уплотнительных плит в торцевых уплотнениях.

где

F3 - сила сопротивления движению тележек от трения скольжения в бортовых уплотнениях, Н;

zбу - общее число пластин бортовых уплотнений на обеих сторонах машины;

mбу - масса одной пластины бортового уплотнения, кг.

где

Fск - сила сопротивления движению тележек от трения скольжения в уплотнениях, Н.

3.     Определяем силу сопротивления движению тележечного конвейера от трения при загрузке окатышей постели на обжиговую машину:

где

Fок - сила сопротивления движению тележечного конвейера от трения при загрузке окатышей постели на обжиговую машину, Н;

zп - число питателей, для обжиговой машины zп=1;

mок - масса окатышей в бункере-накопителе питателя донной постели, кг;

φ - коэффициент трения, φ=0,7÷0,8.

4.     Определяем облегчающий работу привода машины движущий момент, создаваемый в разгрузочной части машины окатышами:

где

МД - движущий момент, создаваемый в разгрузочной части машины окатышами, Н∙м;

аш - коэффициент, учитывающий положение тележек с шихтой в разгрузочном устройстве в зависимости от угла наклона поверхности колошников к горизонтали при разгрузке (для обжиговых машин с углом 40º аш=0,16;

Rш - радиус окружности, проходящей через центр тяжести окатышей находящихся на тележке, м;

zш - число тележек с окатышами в разгрузочном устройстве;

η1 - коэффициент, учитывающий потери на трение в зацеплении грузовых роликов тележек со звездочками, η1=0,93.

.

5.     Определяем рабочий момент на приводных звездочках конвейера и мощность двигателя привода ленты тележек:

, где

Мр - рабочий момент на приводных звездочках конвейера.

где

N - мощность двигателя привода ленты тележек, кВт;

n - частота вращения приводных звездочек, мин-1;

η - общий коэффициент полезного действия привода, равный η1η2η3, η2 - коэффициент полезного действия открытой зубчатой передачи, η2=0,94; η3 - коэффициент полезного действия редуктора, η3=0,98S (S - число степеней редуктора).

 


3.2 Расчет параметров вращающейся трубчатой печи.

Рабочий объем печи, м3, можно определить через ее удельную и номинальную производительность

где Q - производительность печи по обожженным окатышам, т/ч;

q - удельная производительность печи, т/(м3∙ч), принимается по результатам практических и экспериментальных данных в зависимости от качества перерабатываемого сырья, температурного режима обжига, требований к готовой продукции, для офлюсованных окатышей принимается равной 0,2-0,22, для неофлюсованных - 0,25-0,26.

Выразив длину печи через ее диаметр L=6,67D, м, определяем диаметр печи

.

Время пребывания окатышей в печи, τ, определяется из выражения

,

где α - угол наклона печи, град, принимается равной 2-3º;

n - частота вращения барабана, с-1;

d - средний диаметр окатыша, м, принимается равным 0,013м;

D - диаметр печи в свету, м;

L - длина печи, м;

γ - насыпная масса окатышей, кг/м3;

g - ускорение силы тяжести, м2/с;

Q - производительность печи по нагретым окатышам, т/ч;

с - коэффициент, в расчетах принимается равным 0,365∙10-4;

m1, m2, m3, m4 - показатели степени, в расчетах принимаются равными -1,075; 0,119; -  0,873; 0,099.

;

.

Объем материала в печи, м3

,

где τ - время пребывания окатышей в печи, ч;

Q - производительность печи, т/ч;

γ - насыпная масса окатышей, кг/м3.

 

Степень заполнения печи, %

,

где Sм - площадь поперечного сечения материала в печи, м2;

Sп - площадь поперечного сечения печи, м2.

Скорость, м/с, уходящих газов, которая из условия пылевыноса не должна превышать 15 м/с,

,

где Vу.г - количество уходящих газов, м3/ч;

Sпр - проходное сечение печи, м2;

Т - температура уходящих газов, К.

,

где Sм - площадь поперечного сечения материала в печи, м2;

Sп - площадь поперечного сечения печи, м2.


4. ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК

 

Патент Российской Федерации № 2007679 в области подготовки железорудного сырья и доменной плавки

Суть изобретения:

Использование: область подготовки железорудного сырья и доменной плавки. Сущность: обжиговая конвейерная машина содержит непрерывную конвейерную ленту из обжиговых тележек с бортами и днищем, вакуумные, дутьевые камеры и горн, разделенный на секции сушки, обжига и охлаждения, на боковой поверхности которого расположены топливосжигающие устройства. Машина снабжена по крайней мере тремя вертикальными делителями слоя, установленными ниже уровня топливосжигающих устройств с зазором к бортам и днищу обжиговых тележек. Каждый делитель выполнен из двух жестко соединенных между собой направляющих, первая из которых расположена под острым углом к продольной оси ленты, а вторая - по ходу движения ленты вдоль ее оси. Каждая последующая направляющая, установлена под углом и ориентирована противоположно по отношению к предыдущей, а первый делитель установлен от начала секции обжига на расстоянии, равном не более 0,45 ее длины. Использование изобретения позволит повысить эффективность работы за счет сокращения уровня качественных характеристик окатышей по высоте слоя.

Класс(ы) патента:

F27B21/06

Номер заявки:

4789712/02

Дата подачи заявки:

11.12.1989

Дата публикации:

15.02.1994

Заявитель(и):

Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе

Автор(ы):

Павловец В.М.

Патентообладатель(и):

Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе

Описание изобретения:

Изобретение относится к подготовке железорудного сырья к доменной плавке и может использоваться в черной и цветной металлургии. Известна обжиговая конвейерная машина, состоящая из непрерывной конвейерной ленты с обжиговыми тележками, содержащими борта и днище, на которых формируется слой материалов, вакуумных и дутьевых камер и горна с зонами сушки, подогрева, обжига и охлаждения, на боковой поверхности которого расположены топливосжигающие устройства. Недостатком устройства является его невысокая эффективность работы. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является обжиговая машина, состоящая из непрерывной конвейерной ленты с обжиговыми тележками, содержащими борта и днище, на которых формируется слой материалов, вакуумных и дутьевых камер и горна, на боковой поверхности которого расположены топливосжигающие устройства. Недостатком обжигового агрегата является его невысокая эффективность по причине образования в слое материалов значительного градиента температур и связанного с ним различия в прочностных характеристиках окатышей и невысокой производительности устройства. Цель изобретения - повышение эффективности работы. Поставленная цель достигается в обжиговой конвейерной машине, состоящей из непрерывной конвейерной ленты с обжиговыми тележками, содержащими борта и днище, вакуумных и дутьевых камер и горна, на боковой поверхности которого расположены топливосжигающие устройства, которая дополнительно снабжена по крайней мере тремя вертикальными делителями слоя, установленными ниже уровня топливосжигающих устройств с зазором к бортам и днищу обжиговых тележек, каждый из которых выполнен из двух жестко соединенных между собой направляющих, первая из которых расположена под острым углом к продольной оси ленты, а вторая - по ходу движения ленты вдоль ее оси, причем каждая последующая направляющая, установленная под углом, ориентирована противоположно по отношению к предыдущей, а первый делитель установлен на расстоянии, равном не более 0,45 от ее длины от начала секции обжига.

Формула изобретения:

Обжиговая конвейерная машина, содержащая непрерывную конвейерную ленту из обжиговых тележек с бортами и днищем, вакуумные, дутьевые камеры и горн, разделенный на секции сушки, обжига и охлаждения, на боковой поверхности которого расположены топливосжигающие устройства, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности работы, она снабжена по крайней мере тремя вертикальными делителями слоя, установленными ниже уровня топливосжигающих устройств с зазором к бортам и днищу обжиговых тележек, каждый из которых выполнен из двух жестко соединенных между собой направляющих, первая из которых расположена под острым углом к продольной оси ленты, а вторая - по ходу движения ленты вдоль ее оси, при этом каждая последующая направляющая, установленная под углом, ориентирована противоположно по отношению к предыдущей, а первый делитель установлен от начала секции обжига на расстоянии, равном не более 0,45 ее длины.

 

 

Патент Российской Федерации № 2127858 в области печей для проведения реакций при высоких температурах

Суть изобретения:

Изобретение относится к печам для проведения реакций при высоких температурах. Вращающаяся трубчатая печь имеет боковую поверхность, снабженную огнеупорной футеровкой и соплами для подачи газа, подключенными по крайней мере к одному источнику газа, при этом боковая поверхность снабжена закрепленным на наружной окружности и концентричным с осью вращающейся трубы диском, снабженным внутренними каналами, а по наружной окружности - окруженным U-образным концентричным желобом с образованием кольцевого канала, связанного с внутренними каналами, причем сопла для подачи газа выполнены в боковой поверхности и связаны с внутренними каналами, а желоб подключен к источнику газа. Изобретение обеспечивает улучшенную интенсивность контакта между подаваемыми газами и обрабатываемым сырьем, благодаря чему время пребывания сырья в печи можно сократить и тем самым повысить экономичность процесса. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Класс(ы) патента:

F27B7/36

Номер заявки:

94036777/03

Дата подачи заявки:

12.10.1994

Дата публикации:

20.03.1999

Заявитель(и):

Байер АГ (DE)

Автор(ы):

Гейнрих Хелькер (DE); Маттиас Вейс (DE)

Патентообладатель(и):

Байер АГ (DE)

Описание изобретения:

Изобретение относится к области печей для проведения реакций при высоких температурах, в частности к вращающейся трубчатой печи.

Известна вращающаяся трубчатая печь, например для проведения реакций твердого вещества с газом при высоких температурах, в частности для окислительной обработки руд, имеющая боковую поверхность, снабженную огнеупорной футеровкой и соплами для подачи газа, подключенными по крайней мере к одному источнику газа (см. Виннакер, Кюхлер, Chemische Technologie, 4-ое издание, том 2, Неорганическая технология 1, стр. 659, издательство Карл Ханзер Ферлаг Мюнхен, Вена, 1982).

Недостаток известной вращающейся трубчатой печи заключается в том, что для достижения хорошего выхода сырье должно оставаться в печи довольно долго, в связи с чем экономичность процесса не полностью удовлетворительна.

Задачей изобретения является улучшение экономичности процессов, осуществляемых во вращающихся трубчатых печах.

Эта задача достигается предлагаемой вращающейся трубчатой печью, имеющей боковую поверхность, снабженную огнеупорной футеровкой и соплами для подачи газа, подключенными по крайней мере к одному источнику газа, за счет того, что боковая поверхность снабжена закрепленным на наружной окружности, концентричным с осью вращающейся трубы диском, снабженным внутренними каналами, а по наружной окружности - окруженным U-образным концентричным желобом с образованием кольцевого канала, связанного с внутренними каналами, причем сопла для подачи газа выполнены в боковой поверхности и связаны с внутренними каналами, а желоб подключен к источнику газа.

Желоб установлен так, что возможно движение, параллельное с осью вращающейся трубы. На своей внутренней стороне желоб снабжен пазами для приема кольцеобразных уплотнительных элементов, прилегающих к боковой поверхности диска с возможностью скольжения по ней.

Уплотнительные элементы в пазах опираются на пружинах, с которыми взаимодействует установочное средство, например установочные винты.

Если желоб подключен к нескольким источникам газа для подачи различных газов, то в кольцевом канале расположены пластинки в качестве препятствия или уплотнения, служащего для предотвращения перемешивания различных газов.

Предлагаемая вращающаяся трубчатая печь обеспечивает улучшенную интенсивность контакта между подаваемыми газами и обрабатываемым сырьем, благодаря чему время пребывания сырья в печи можно сократить и, тем самым, повысить экономичность процесса.

Изобретение поясняется с помощью приложенного чертежа, на котором несущественные для понятия сущности изобретения элементы вращающейся трубчатой печи не изображены.

Фиг. 1 показывает вид А вращающейся трубы согласно фиг. 2 или сечение А-Б через вращающуюся трубу вертикально оси вращающейся трубы согласно фиг. 2,

фиг. 2 - увеличенное сечение В-Г согласно фиг. 1 через плоскость, через которую проходит ось вращающейся трубы,

фиг. 3 - частичный аспект альтернативной формы исполнения в изображении согласно фиг. 2.

Вращающаяся трубчатая печь имеет боковую поверхность 1, имеющую футеровку 2 и облицовку 3. Во вращающейся трубе 4 находится слой 5 обрабатываемого сырья. Боковая поверхность 1 снабжена диском 6, жестко связанным с боковой поверхностью 1 вращающейся трубы 4 через болт 7 и сваренное с облицовкой 3 вращающейся трубы 4 утолщение 8, так что диск 6 вращается вместе с боковой поверхностью 1 вращающейся трубы 4. Наружная часть диска 6 окружена U-образным желобом 9, концентричным с осью вращающейся трубы и диском 6. Желоб 9 имеет на внутренней стороне стенок пазы 11 для приема уплотнений 12. Уплотнения 12 уплотняют за счет скользящего прилегания к плоской боковой поверхности диска 6. Давление прилегания уплотнений 12 к диску 6 можно регулировать с помощью пружин 13 и регулировочных винтов 14. Образовавшийся между диском 6, желобом 9 и уплотнениями 12 кольцевой канал 15 по крайней мере через одну линию 16 для подачи газа связан по крайней мере с одним не изображенным источником газа. В боковой поверхности 1 выполнены сопла 17 для подачи газа, предусмотренные по крайней мере на одной окружной линии параллельно диску 6. В качестве примера на фиг. 1 представлено восемь сопел 17. Через трубопроводы 18, 19, а также через выполненные в диске 6 каналы 20-22 на сопла 17 подают газ из кольцевого канала 15. На фиг. 2 в качестве примера представлено второе сопло 23 для подачи газа, относящееся к ряду сопел, расположенных второй по окружной линии на боковой поверхности 1 вращающейся трубы 4. Путем удлинения трубопровода 18 с помощью соответствующих разветвлений можно питать подаваемым по кольцевому каналу 15 газом дополнительные сопла, расположенные по ряду окружных линий на боковой поверхности 1 вращающейся трубы 4. Разветвление трубопроводов 18 и 19 имеет на противоположной месту разветвления стороне фланцы 24, 25, которые можно открывать для удаления возможных засорений. Выгодной является установка вместо фланца 24 механизма, регулярно очищающего трубопровод 19 и сопло 17 от попадавших в них частиц сырья, например тогда, когда боковая поверхность 1 вращающейся трубы 4 не перекрыта слоем 5 сырья. Кроме того, могут быть предусмотрены клапаны, прерывающие проход газа, если боковая поверхность 1 вращающейся трубы 4 не перекрыта слоем 5 сырья, так что избегается подача газа в атмосферу печи и она осуществляется лишь в сам слой 5 сырья. Возможно подключение нескольких линий 16 для подачи газа (фиг. 1) к кольцевому каналу 15, при этом через них подают разные газы. Во избежание перемешивания газов в кольцевом канале 15 предпочтительно предусмотрены пластинки 26 (фиг. 1), служащие для сужения поперечного сечения кольцевого канала 15. Так, например, по расположенной под слоем 5 линии 16 можно подавать кислород, а через остальные линии 16 - воздух или рециркулируемые отработанные газы горения, так что через перекрытые сырьем сопла 17 или 23 подают в основном кислород, а через сопла 17, не перекрытые сырьем, - в основном воздух или двуокись углерода.

Форма выполнения согласно фиг. 3 с расположенным сбоку кольцевым каналом 15, в частности, годится тогда, когда предусмотрена подача различных газов по окружности кольцевого канала 15. Так как кольцевой канал 15 не изменяет сечение в результате относительных движений диска 6 и желоба 9, вместо пластинок 26 (фиг. 1) можно применять уплотнительные блоки для подразделения кольцевого канала 15 на несколько участков. К таким уплотнениям не предъявляют высоких требований, так что их давление прилегания к диску 6 может быть меньше, чем давление прилегания к нему кольцеобразных уплотнительных элементов 12.

Формула изобретения:

1. Вращающаяся трубчатая печь, имеющая боковую поверхность, снабженную огнеупорной футеровкой и соплами для подачи газа, подключенными по крайней мере к одному источнику газа, отличающаяся тем, что боковая поверхность снабжена закрепленным на наружной окружности и концентричным с осью вращающейся трубы диском, снабженным внутренними каналами, а по наружной окружности - окруженным U-образным концентричным желобом с образованием кольцевого канала, связанного с внутренними каналами, причем сопла для подачи газа выполнены в боковой поверхности и связаны с внутренними каналами, а желоб подключен к источнику газа.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что желоб установлен так, что возможно движение, параллельное оси вращающейся трубы.

3. Печь по п.1 или 2, отличающаяся тем, что желоб на своей внутренней стороне снабжен пазами для приема кольцеобразных уплотнительных элементов, прилегающих к боковой поверхности диска с возможностью скольжения по ней.

4. Печь по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что кольцеобразные уплотнительные элементы опираются на пружины.

5. Печь по п.4, отличающаяся тем, что пружины взаимодействуют с установочным средством.

6. Печь по п.5, отличающаяся тем, что установочное средство выполнено в виде установочного винта.

7. Печь по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что в случае подключения желоба к источникам газа для подачи различных газов в кольцевом канале расположены пластинки в качестве препятствия или уплотнения, служащего для предотвращения перемешивания различных газов.

Информация о работе Проектирование агрегатов для обжига окатышей