Практическое занятие №1
Тема занятия: Расчет оборудования агломерационной фабрики
План занятия: Разобрать принципиальную схему агломерационной фабрики, варианты компоновки основного и вспомогательного технологического оборудования в цехе агломерации. Произвести расчеты необходимого оборудования агломерационной фабрики на заданную производительность.
Цель и задачи занятия, умения, навыки и компетенции: Приобретение навыков выполнения компоновочных решений агломерационного производства и расчета комплекта оборудования
Форма проведения занятия: Решение расчетных задач по представленному образцу, презентация стандартных объемно-планировочных решений аглопроизводств с использованием раздаточного материала и наглядных пособий
Краткие теоретические сведения
Агломерация осуществляется на агломерационных фабриках, в состав которых входят склады для усреднения и хранения запасов шихтовых материалов, приёмные бункера, отделения для измельчения кокса и известняка (иногда и обжига известняка), шихтовое, спекательное и обработки готового агломерата в соответствии с рисунком 1.
На современных агломерационных фабриках приём сырья, дозировка и подготовка шихты, укладка её на агломерационные машины, а также обработка готового агломерата полностью механизированы и в значительной степени автоматизированы.
Руда, концентрат, колошниковая пыль, а также другие добавки, не требующие дробления, подаются в шихтовое отделение из приёмных бункеров или со склада конвейерами. Коксовая мелочь и известняки поступают в отделение измельчения, а затем в шихтовое отделение. Сюда же направляется возврат (мелочь, отсеянная от готового агломерата). Шихтовое отделение оборудовано бункерами, ёмкость которых обеспечивает работу агломерационных машин в течение 8 – 10 часов. Из шихтовых бункеров заданные количества каждого из компонентов шихты дозировочными питателями выдаются на сборный конвейер, который передаёт шихту в барабаны первичного смешивания и затем в бункера шихты агломерационных машин, расположенные в спекательном отделении. Перед загрузкой на агломерационную машину шихта подвергается вторичному смешиванию, увлажнению и частичному окатыванию в окомковательных барабанах.
При разгрузке с машины агломерат дробится и сортируется с удалением из него мелочи (возврата), вновь используемой в шихте. Затем агломерат охлаждается и сортируется. Отходящие газы через газовый тракт и газоочистительное устройство отсасываются эксгаустером и через дымовую трубу удаляются в атмосферу.
1 – конвейер для подачи шихтовых материалов со склада или из приёмных бункеров; 2 – бункера шихтового отделения; 3 – конвейер; 4 – весы; 5 – смесительный барабан; 6 – бункера шихты спекательного отделения; 7 – бункера топлива; 8 – смеситель-окомкователь; 9 – бункер постели; 10 – распределитель-укладчик шихты; 11 – агломерационная машина; 12 – эксгаустер; 13 – горн; 14 – камера горячего воздуха; 15 – дробилка; 16 – грохот; 17 – охладитель; 18 – приёмные бункера возврата; 19 – дымососы; 20 – мультициклоны; 21 – дымовая труба; Г – газ; ГВ – горячий воздух; П – материал для защиты колосников от действия высокой температуры (постель); В – возврат
Р
исунок
1. Технологическая схема агломерационной
фабрики Аксуского завода ферросплавов
1 – конвейер шихты, 2 – конвейер постели, 3 – распределительный конвейер, 4 – тарельчатый питатель, 5 – смеситель-окомкователь, 6 – агломерационная машина, 7 – дробилка агломерата, 8 – самобалансный грохот, 9 – круглый охладитель, 10 – пластинчатый охладитель, 11 – циклоны аспирационной установки грохота, 12 – дымосос, 13 – пластинчатый транспортер, 14 – тарельчатый питатель, 15 – пластинчатые транспортеры, 16 – газовый коллектор, 17 – конвейер для пыли, 18 – батарейный циклон, 19 – гидроудаление пыли, 20 – экгаустер
Рисунок 2. Продольный разрез корпуса агломерации ТОО «Казцинк» (площадь спекания машин 75 м2)
Существуют машины с площадью спекания 50, 75, 105, 192, 252, 312, 550, 600. 720, 900, 980, 1280 м3. Складирование и усреднение сырых материалов. Аглофабрики получают сырье от горно-обогатительных фабрик по железной дороге. Вариант компоновки оборудования в спекательном отделении агломерационной фабрики представлен на рисунке 2. Важнейшей характеристикой агломерационной машины является площадь спекания.
Вагоны разгружают вагоноопрокидователями роторного и башенного типа непосредственно в приемные бункеры фабрики или в рудную траншею. Затем материалы поступают на накопительные и усреднительные склады открытого и закрытого типов.
Складирование материалов проводят, во-первых, для создания запасов сырья с целью обеспечения бесперебойной работы аглофабрики; во-вторых, для усреднения шихтовых материалов.
Химический, минералогический и гранулометрический составы руд и концентратов, поступающих на аглофабрики, непостоянны. Использование в доменной печи сырья с большими колебаниями состава вызывает необходимость вести плавку с избытком топлива во избежание расстройства хода печи. Для доменной плавки необходимо обеспечить колебания содержания железа в агломерате не более 0,3 – 0,5 % от заданного.
Усреднение рудных компонентов осуществляют на усреднительных складах аглофабрик. Цель усреднения – получение агломерата с минимальными колебаниями химического состава. Усреднение достигается послойной укладкой материалов в штабель с последующим забором их с торца штабеля. Штабеля можно укладывать тремя способами:
1) рудно-грейферным перегружателем;
2) конвейером с движущейся разгрузочной тележкой (автостела);
3) напольным штабелеукладчиком.
Для каждого сорта складируемого материала организуется не менее двух штабелей: один – формируемый, другой – расходуемый. Руду из штабеля забирают рудно-грейферным краном, экскаватором или напольной усреднительной установкой.
Дробление и грохочение сырых материалов. Известняк и топливо, поступающие на аглофабрику, имеют крупность, превышающую необходимую для успешного спекания агломерата. Крупность известняка и топлива должна составлять не более 3 мм. Содержание класса > 3 мм не должно превышать 3 % для известняка и 5 % для топлива, причем для топлива количество класса 0 – 0,5 мм должно быть минимальным. Поэтому возникает необходимость дробления известняка и топлива. Тонкий железорудный концентрат (< 0,074 мм), мелкая аглоруда (< 8 мм) не нуждаются в дроблении. Такая схема принята на АЗФ
Дозирование компонентов шихты. Составляющие аглошихты после усреднения, измельчения и грохочения попадают в бункеры шихтового отделения. Бункеры бывают различной конфигурации: прямоугольные, цилиндрические, конические, параболические.
Находящиеся в шихтовых бункерах материалы выгружаются на сборный конвейер с помощью дозирующих устройств. Основное назначение операции дозировки – обеспечить получение агломерата заданного качества с постоянными физико-химическими свойствами.
Точность дозировки компонентов аглошихты – необходимое условие высокой производительности агломашины и хорошего качества агломерата. Большое влияние на процесс дозировки материалов из бункеров оказывает непрерывность опускания материала в бункера.
Непрерывность нарушается при зависании материала и свободообразование в бункере, должна обеспечиваться рациональная конструкция бункеров и т. д.
Для выгрузки материалов из бункеров служат питатели различных типов: тарельчатые, вибрационные, ленточные и др.:
1) Материал высыпается из бункера на вращающуюся тарель (диск) питателя, откуда скребком сбрасывается на конвейер, производительность зависит от числа оборотов тарели и положения скребка;
2) Электровибрационный питатель состоит из лотка, четыре пружинных амортизаторов-подвесок и прикрепленного к лотку электровибрационного привода, который имеет ряд преимуществ: отсутствие вращающихся и поступательно движущихся трущихся деталей, подшипников и смазки, минимальный расход электроэнергии благодаря работе в околорезонансном режиме, возможность амортизации.
Все компоненты дозируются в соответствии с расчетом аглошихты. Существует два способа дозирования: объемный и весовой. Объемный основан на том, что необходимое количество материала разгружается через отверстие определенного поперечного сечения. Скорость истечения через отверстие в значительной мере зависит от влажности, гранулометрического состава пластический и других свойств, которые могут меняться по высоте бункера, из которого материал выгружается. Весовой способ обеспечивается весовыми дозаторами, состоящими из транспортирующего и падающего материал устройства и сблокированного с ним взвешивающего механизма, а также системы приборов, автоматически регулирующих работу механизмов дозатора по обеспечению заданной величины расхода [24].
Смешивание и окомкование шихты. Задачей смешивания, увлажнения и окомкования является получение однородной аглошихты определенного гранулометрического состава, характеризующейся высокой газопроницаемостью в процессе спекания.
Смешивание компонентов шихты необходимо проводить для обеспечения их однородного распределения по всему объему шихты, в первую очередь частиц топлива, иначе во многих микрообъемах шихты не окажется твердого топлива, что приведет к получению неоднородного и непрочного агломерата. Окомкование осуществляют для укрупнения пылевидных классов шихты.
Смешивание лучше происходит при сухой шихте. Однако сухая шихта не комкуется, поэтому необходимо введения в ее состав влаги. Вода создает капиллярные силы, стягивающие мельчайшие частички в гранулы.
Основным агрегатом, в котором проводят смешивание и окомкование шихт служит вращающийся барабан.
Увлажнение шихты. Основным назначением увлажнения является улучшение окомкования шихты, поэтому в смесительный барабан вводят лишь небольшое количество влаги для предотвращения пыления шихты. Наиболее рациональной является следующая схема: максимально возможное с точки зрения транспортабельности шихты количество воды подают на последней трети длины смесителя, что обеспечивает перераспределение влаги по всей массе шихты и увеличивает время окомкования. Оставшуюся воду (из общего необходимого количества) подают на первой трети окомкователя. Возможны два режима подачи воды: капельно-струйное и тонкое распыление. Предпочтительней второй тип орошения, осуществляемый через форсунки, эвольветные сопла, пневмомеханические форсунки.
Рекомендации студентам по подготовке к занятиям
Студент должен быть подготовлен к практическим занятиям. Подготовка заключается в изучении материала практического занятия по конспектам лекций, учебникам и учебным пособиям и примерам решения задач. Разобрать необходимый графический материал для обсуждения на занятии и пример решения задачи.
Примеры решения задач к практическому занятию
Исходные данные
Рассчитать оборудование агломерационного цеха. Годовая мощность аглофабрики – Gагл = 7 300 000 т/год готового агломерата
Производительность дробилок Пi
- флюсов – 250 т/час
- твердого топлива – 16 т/час
Плотность агломерационной шихты – 1,6 т/м3
Линейная скорость спекания, м/мин – 0,02 м/мин
Производительность окомкователя шихты – 1200 т/час
Решение:
Суточная производительность по агломерату определяется по формуле принятых в ТОО «Казцинк» и АЗФ
Ра(0) = Gагл / (0,9 * 365 * 24) (1)
Таблица 1 – Сводные исходные данные агломерационного производства
Компоненты шихты |
Удельный расход, Рудi т/т |
Нормативное время запаса, час |
Объем бункеров, м3 |
Насыпной вес, т/м3 |
Железорудный концентр |
0,592 |
8 |
200 |
2,32 |
Аглоруда |
0,281 |
8 |
200 |
1,95 |
Колошниковая пыль |
0,097 |
8 |
200 |
1,82 |
Известь |
0,440 |
8 |
200 |
1,51 |
Доломотизированый известяк |
0,178 |
8 |
200 |
1,56 |
Коксовая мелочь |
0,025 |
8 |
200 |
0,63 |
Антроцитовый штыб |
0,367 |
8 |
200 |
0,68 |
Всего шихты |
1,264 |
|
|
|
Расчет часовой потребности в компонентах шихты производится по формуле
Рi = Ра(0) * Рудi (2)
Р ж.к= 925, 9259*0, 592= 554, 8833т/ч
Р р.= 925, 9259*0, 281= 261, 1218т/ч
Р к.п= 925, 9259*0, 097= 90, 56025т/ч
Р и.= 925, 9259*0, 044= 41, 27639т/ч
Р д.и= 925, 9259*0, 178= 167, 3439т/ч
Рк.м= 925, 9259*0, 025= 23, 97224т/ч
Р а.ш= 925, 9259*0, 036= 34, 59046т/ч
Расчет необходимого количества расходных бункеров для компонентов шихты производится по формуле:
niб = Рi * / (i * Vi * б) (3)
где:
- нормативное время запаса шихтового материала, час
i – насыпной вес шихтового материала, т/м3
Vi – объем бункера, м3
б – степень заполнения бункера (85%)
Количество бункеров для концентрата:
n ж.к = 554, 8833*8/(2, 32*200*0, 85)= 11, 25524 бунк
Принимаем 12 бункеров.
Количество бункеров для руды:
n p.= 261, 1218*8/(1, 95*200*0, 85)= 6, 301581 бунк.
Принимаем 8 бункеров.
Количество бункеров для колошниковый пыли:
n к.п=90, 56025*8/(1, 82*200*0, 85)= 2, 341571 бунк.
Принимаем 4 бункера.
Количество бункеров для известняка:
n и.= 41, 27639*8/(1, 51*200*0, 85)= 1, 28637 бунк.
Принимаем 2 бункера.
Количество бункеров для доломитизированного известняка:
n д.и=167, 3439*8/(1, 56*200*0, 85)= 5, 048081 бунк.
Принимаем 6 бункеров.
Количество бункеров для коксовой мелочи:
n к.м=23, 97224*8/(0, 63*200*0, 85)= 1, 790644 бунк.
Принимаем 2 бункера.
Количество бункеров для антроцытового штыба:
n а.ш=34, 59046*8/(0, 68*200*0, 85)= 2, 393804 бунк.
Принимаем 4 бункера.
Расчет необходимого количества дробилок для дробления добавок и мельниц для их измельчения. Для дробления флюсов используем молотковую дробилку ДМРИЭ1450х1300.Количество молотковых дробилок рассчитывается по формуле:
niд = Ф / Пi (4)
n др.ф = (41, 2763+167, 3439)/250= 0, 834481
принимаем 1 дробилку флюса и одну в резерве
n др.тв.т = (23, 9722+34, 5904)/16= 3, 660163
принимаем 4 дробилки твердого топлива
Суммарная площадь спекания агломерационных машин определяется по формуле:
S = Ра(0) / Qагл (5)
где:
Qагл – удельная производительность агломерационной машины, т/м2*час
Удельная производительность агломерационной машины определяется по формуле:
Qагл = 60 * с * ш * К (6)
где:
с - линейная скорость спекания, м/мин
ш - плотность агломерационной шихты т/м3
К - выход годного агломерата из шихты
Выход годного агломерата из шихты определяется по формуле:
К = 1 / шихты = 1 / 1,264 = 0,79 (7)
Qуд = 60 * 1,6 * 0,018 * 0,79 = 1,41 т/м2*час
Выбор и расчет количества агломерационных машин. Выбираем агломерационную машину АКМ-312, площадью спекания S = 312 м2. Количество агломерационных машин в цехе рассчитываем по формуле использованной при проектировании цеха агломерации на АЗФ
Na = S / S (8)
Принимаем 3 агломашины .
Производительность одной агломашины Р м= 312*1, 41= 439, 92 т/ч
Выбор и расчет окомкователей аглошихты. Согласно исходных данных для получения 1 тонны агломерата расходуется 1246 кг влажной аглошихты.
Количество шихты для обеспечения часового производства агломерата одной машиной:
Р ш = Р м / К (9)
Р ш = 439, 92/0, 79 = 548, 6 т/ч
Выбираем барабанный окомкователь ОБ 2-3, 2х12,5. Необходимое количество окомкователей по формуле:
n ок = Р ш / Qок (10)
где:
Qок – удельная производительность окомкователя, т/час
n ок = 548,6 /1200= 0,45
Принимаем 1 окомкователь на одну агломашину.
Следовательно, необходимо 3 окомкователя