Некоторые условия, обеспечивающие работу вагранки

Получение силикатных расплавов с целью последующей их переработки в волокно возможно в различных плавильных агрегатах. Наиболее освоенными и распространёнными являются коксовые вагранки, которые в настоящее время замещаются на коксогазовые. При плавлении в вагранках применяют сырьевые материалы с размером кусков 40…100 мм. Если для получения расплава применяется однокомпонентная шихта, имеющая невысокую температуру плавления, то используют материалы более крупные. При двухкомпонентной шихте, когда одна из составляющих является тугоплавкой (температура плавления выше 1600 ^o C) и растворяется в расплаве, размер кусков тугоплавкой составляющей может быть снижен до 20…40 мм. Во всех случаях мелочь (куски до 20 мм) из шихты отсеиваются для обеспечения нормального аэродинамического режима в вагранке.

В качестве топлива целесообразно применение литейного кокса с прочностью 8…14 Мпа, имеющего низкую реакционную способность (до 25 %), что обеспечивает наиболее полное его сгорание до образования CO₂, в результате чего развивается высокая температура горения. По размеру кусков для кокса всех марок установлены классы: более 80, более 60, более 40, 60…80 и 40…60 мм.

Рекомендуемый размер кусков кокса – до 0,1 диаметра вагранки, применение мелочи (менее 40 мм) нежелательно. Расход топлива зависит от вида расплавляемого сырья и составляет 15…25 % его массы при плавке доменных шлаков с корректирующими добавками и 25…35 % при плавке горных пород.

Воздух, необходимый для горения кокса, подают в вагранку через фурмы, равномерно расположенные по окружности. Давление дутья зависит от высоты загрузки вагранки, а также гранулометрии кокса и сырья. Средние значения давления находятся в пределах от 3000…8000 Па. Интенсивность дутья, влияющая на скорость плавления, производительность вагранки и температуру расплава, определяется количеством воздуха на единицу площади за единицу времени и составляет 40…120 м³/м² * мин.

2.2. Пример расчёта производительности вагранки

Для расчёта производительности вагранки задаёмся следующими характеристиками шихты: объёмом межзерновых пустот расплавляемого сырья (V_П, %) и коэффициентом А, характеризующим сопротивление столба шихты прохождению газов. Коэффициент А зависит от объёма пустот, гранулометрического состава и размера кусков шихты.

VП, %
А

V_П – 47;

А – 52,2;

(50-45=5 (V_П); 60-47=13 (А); 13:5=2,6 (интервал); 2,6*2=5,2; 47+5,2=52,2) А=52,2

Для плавления сырья принимаем вагранку диаметром 1250 мм. В соответствии с условиями задания в установку подаётся воздух при давления дутья 5180 Па. Расплав получаем из шихты состава 1.

Вычисляем количество воздуха, подаваемого в фурмы на 1 м² пода вагранки.

(5)

где, P – давление воздуха, подаваемого в вагранку (5180), Па;

Р_ф – давление дутья, теряемого при прохождении фурменного пояса и воздуховода (Р_ф = 0,1Р, (518));

А – коэффициент, характеризующий сопротивление столба шихты прохождению газов (52,2);

h_ш – высота столба шихты, м (3,9).

Максимально ожидаемый съём расплава с 1м2 пода вагранки рассчитываем по формуле

(6)

где a (380) и b (2,6) – коэффициенты, зависящие от диаметра вагранки и вида расплавляемого сырья;

G_В – количество воздуха, подаваемого в фурмы на 1 м² пода вагранки м³/м² * мин (78,99);

h_ш – высота столба шихты, м (3,9);

Р_Ф – давление дутья, теряемого при прохождении фурменного пояса и воздуховода (Р_ф = 0,1Р, (518));

А – коэффициент, характеризующий сопротивление столба шихты прохождению газов (52,2);

Площадь пода вагранки диаметром 1250 мм определяем по формуле

F_П = πR² = 3,14 * 0,625 = 1,226 м³

Максимально ожидаемую производительность вагранки вычислим следующим образом:

S_B^max = S_П * F_П = 1726,71 * 1,226 = 2116,94

Объём воздуха, теоретически необходимого на сжигание 1 кг кокса, определяем по формуле

(7)

где Q_H^P – теплотворность кокса, кДж/кг (25320);

t_n – температура воздуха, подаваемого на горение, ^o C(20);

Р_В – барометрическое давление воздуха, Па (мм рт. ст.). Для расчётов Р_В можно принимать равным 760 мм рт. ст.;

К_ИЗБ – коэффициент избытка воздуха, для вагранок находится в пределах 1,2…1,3.

Часовую потребность в воздухе для осуществления процесса плавления шихты в вагранке определяем по формуле

G_В^Ч = 52,2G_В * F_П = 52,2 * 78,99 * 1,226 = 5055,14 м³/ч.

Для подачи воздуха в вагранку на горение топлива необходима установка нагнетающего оборудования. С этой целью плавильный агрегат оснащаем вентилятором типа ВВД – 9 производительностью 7000 м³/ч, обеспечивающим давление дутья 5900 Па. Технические характеристики вентиляторов и воздуходувок для подачи воздуха в вагранки даны в таблице 4 приложения. Содержание пыли в технологических выбросах вагранок составляет 2…4 г/м³. Степень очистки ваграночных газов в искрогасителе 50…60 %. Для обеспыливания отходящих дымовых газов устанавливаем нормализованный циклон марки ЦН – 15 диаметром 600 мм, производительностью 6524…7620 м³/ч. Технические характеристики циклонов представлены в таблице 5 приложения.

Дата добавления: 2015-09-05