Расчет коксовой вагранки закрытого типа для плавки серогуна марки сч18 производительностью 15т/час

В ваграночных газах содержится:

СО2=14,505/1,96=7,4 м3СО=8,385/1,25=6,7 м3Н2О=1,34/0,8=1,67 м3SО2=1,48/2,86=0,52 м3N2=54,376/1,25=43,50 м3Общий объем газов:

7,4+6,7+1,67+0,52+43,50=59,8 м3Процентное содержание каждого газа от общего объема:

СО2=(7,4/66,7)*100=12,4%СО=(6,7/66,7)*100=11,2%Н2О=(1,67/66,7)*100=2,8%SО2=(0,52/66,7)*100=0,9%N2=(43,50/66,7)*100=72,7%Удельная теплоемкость ваграночного газа при температуре 450°Ссп.г.=(сСО2*СО2+сСО*СО+сН2О*Н2О+cSO2SО2+сN2*N2)/100(16)сп.г.=(2,01*12,3+1,34*11,2+1,58*3,1+2,01*0,05+1,34*72,9)/100=1,44 кДжФизическая теплота ваграночных газовQп.г.=сп.г*tп.г.*Vп.г.(17)сп.г — удельная теплоемкость газов при 450 °C, tп.г. — температура ваграночных газов при выходе из шахты вагранки °С, Vп.г. — объем ваграночных газов, м3.Qп.г.=1,44*450*59,8=38 628,66 кДж4.

2.6. Расход теплоты с охлаждающей водой.

Примем общий расход воды для охлаждения вагранки 270 кг. Температура воды до вагранки 18 °C, температура воды после вагранки 35 °C.Qвод=свод*∆tвод*mвод (18)свод — удельная теплоемкость воды, кДж/(кг*К),∆tвод — изменение температуры воды до вагранки и после вагранки, °С, mвод — расход воды, кг. Qвод=1*(35−18)*270=4590 кДж4.

2.7. Расход теплоты за счет содержания в ваграночных газах окиси углеродаQ’п.г.=QCO*VCO (19)QCO — теплота сгорания окиси углерода, кДж/м3,VCO — содержание окиси углерода в ваграночных газах, м3. Q'п.г.=12 700*6,7=85 192 кДжПосле сжигания ваграночных газов часть теплоты используется для подогрева воздуха.

4.2.

8. Расход теплоты на аккумуляцию теплоты кладкой и прочие неучтенные потери.

Определяем по разности между приходной частью баланса и подсчитанными выше статьями расхода баланса. Qакк=Qприх-(Qм+Qшл+Qизв+Qвл+Qп.г+Qвод+Q'п.г)(20)Qприх=293 553,51 кДжСумма статей расходаQм+Qшл+Qизв+Qвл+Qп.г+Qвод+Q'п.г1 287 627,04+8460,83+4860+750+38 628,66+4590+85 191,6=271 243,12 кДжQакк=293 553,51−271 243,12=22 310,38 кДжт.е. принятый ранее расход кокса на плавку достаточен. Коэффициент полезного действия вагранки.

5. Определение теплотехнических показателей работы вагранки.

Коэффициент полезного действия вагранки.

КПД=Qм*100/Qприх (21)КПД=128 762,04*100/293 553,51=43,86%Коэффициент использования топлива. КИТ=Qм*100/Qтопл (22)КИТ=128 762,04*100/24 817,92 =51,88%6. Расчет диаметра вагранки6.

1.1. Диаметр вагранки в свету.

Удельная производительность вагранки 15 т/(м2*ч)D=1,1*√(G/q)(23)G — заданная производительность вагранки, (15 т/ч), q — удельная производительность вагранки, т/(м2*ч).D=1,1*√(15/15)=1,1 м6.

1.2. Полезная высота вагранки.

Расстояние от оси основного ряда фурм до порога загрузочного окна. Но=4,25*√D (24)Но=4,25*√1,1=4,46 м6.

1.3. Общая высота вагранки (без трубы) Нобщ=Но+Н1+Н2(25)Н1 — расстояние от оси основного ряда фурм до пода, (0,6 м), Н2 — расстояние от пода до пола цеха, (2,0 м).Нобщ=4,46+0,6+2,0=7,06 м6.

1.4. Диаметр металлической леткиdм.л.=1,1*√G/(3600*p*ω)(26)G — заданная производительность вагранки, (15 т/ч), dм. л — диаметр цилиндрической части металлической летки, мм, р — плотность чугуна, т/м3,ω - скорость истечения чугуна (0,5 — 1,0 м/с)dм.л.=1,1*√15/(3600*7,2*1)=0,026 м, или 26 мм.

Диаметр шлаковой летки принимаем 60 мм6.

1.5. Сечение вагранки в светуF=π*D2/4(27)F=3,14*1,12/4=0,949 м26.

1.6. Суммарное сечение фурм.

Суммарное сечение фурм основного ряда. f1=(0,1−0,3)*F (28)F — сечение вагранки в свету, м2, f1=0,15*0,949=0,142 м26.

1.7. Диаметр воздухопроводовDв=1,1*√((10*Vв*G)/(3600*ωв))(29)Vв — объем воздуха, (63,304 м3), G — заданная производительность вагранки, т/ч,ωв — скорость воздуха в воздухопроводе, (20 м/с)Dв=1,1*√((10*59,80*15)/(3600*20))=0,388 мКожух вагранки, подовая плита, колонны и днище рассчитывают обычным путем. Кожух и колонны рассчитывают на продольный изгиб, а подовую плиту и днище — на поперечный изгиб. Колонны воспринимают всю нагрузку от кожуха, футеровки, шихты, искрогасителя, включая ветровую нагрузку.

7. Мероприятия по охране труда и защите окружающей среды.

Технологические операции, выполняемые в плавильных отделениях литейных цехов, характеризуются значительным выделением вредностей в виде пыли, газов, избыточной теплоты и шума. Большое количество пыли выделяется при навеске и загрузке шихты, выбивке и ремонте футеровки печей и ковшей. Угарный и сернистый газы выделяются при неполном сгорании топлива в плавильных печах, при остывании шлака и сгорании органических соединений, попадающих вместе с шихтой в печи для плавки или подогрева шихты. При производстве 1 т литья в литейных цехах выделяется 200 — 300 тыс. ккал теплоты, причем примерно половина ее приходится на плавильные отделения. Источниками тепловыделения в плавильных отделениях являются плавильные печи, печи для термовременной обработки и доводки сплава, подогрева шихты, стенды для сушки и подогрева ковшей и др. Теплоту выделяют расплавленные сплав и шлак при выпуске их из печей. Работа дуговых печей, загрузка шихты и ремонт набивной футеровки плавильных печей сопровождаются шумом. В условиях быстро возрастающей интенсификации литейного производства и связанного с этим увеличением вредных выделений на единицу объема цеха вопросы по охране труда, оздоровлению и защите окружающей среды на стадии проектирования решают путем выполнения следующих мероприятий:

размещения плавильных отделений в наиболее высоких пролетах с подветренной стороны здания, чтобы предупредить попадание дымовых газов и нагретого воздуха в другие отделения цеха;

— высокоэффективной очистки от пыли и вредных составляющих всех отходящих газов от печей плавильных отделений;

— применения наиболее совершенных технологических процессов и оборудования, обеспечивающих отсутствие или незначительное выделение в воздух рабочих помещений, в атмосферу и сточные воды вредных веществ в концентрациях, не превышающих санитарно-гигиенические нормы;

— комплексной механизации и автоматизации процессов плавки и загрузки шихты;

— устройства рациональной местной и общеобменной вентиляции и воздушного душирования в местах интенсивного теплового облучения;

— наилучшего санитарно-бытового обслуживания рабочих на производстве. Плавильные отделения (вместе с заливочными) рекомендуется изолировать от других отделений цеха. Внутри плавильного отделения, как правило, выделяются в отдельные помещения участки навески шихты и колошниковые площадки. Воздуходувное и другое оборудование, генерирующее шум выше предельно допустимого уровня, размещают в изолированных помещениях.

Пульты дистанционного и автоматического управления также выделяют в отдельные помещения, в которых благодаря приточной вентиляции создается повышенное давление, исключающее попадание в них пыли из цеха. Для исключения попадания в атмосферу газа и пыли применяют вагранки закрытого типа с дожиганием и очисткой отходящих газов, электродуговые печи с отсосом из-под свода и очисткой газов; подогрев шихты для индукционных печей. Рекомендуется также предусматривать отсос газов в момент загрузки шихты в индукционную печь на жидкий металл (болото).Применение грануляции шлака и водяного охлаждения плавильных печей уменьшает тепловыделение в плавильном отделении. Общеобменная вентиляция в плавильном отделении обеспечивается вытяжкой через шахты на крыше или установкой крышных вентиляторов над плавильными печами. Приток подогретого воздуха направляется к рабочим местам в виде воздушных душей. Количество приточного воздуха компенсирует заборы воздуха из помещения цеха на протекание технологических процессов по плавке сплава и вытяжку общеобменной и местной вентиляцией. Местные отсосы устанавливают над загрузочными отверстиями плавильных печей, желобами для металла и шлака, над копильниками и миксерами, лотками грануляции шлака, стендами для сушки и подогрева ковшей, устройствами для выпечной обработки сплава. Рабочие в плавильном отделении находятся под воздействием избыточной теплоты. Перегрев организма вызывает интенсивное испарение влаги с поверхности тела, обеднение организма водой и солями. Для восстановления водно-солевого баланса организма рабочих плавильных отделений обеспечивают подсоленной газированной водой из расчета 4 — 5л на человека в смену. В плавильных отделениях предусматривают комнаты отдыха.