Расчет профиля доменной печи по методу А.Н. Рамма

Расчет профиля доменной печи

Вертикальный разрез внутреннего очертания рабочего пространства доменной печи называется профилем. Форма и размеры профиля доменной печи обусловлены физико-химическими, газодинамическими и механическими процессами, протекающими в рабочем пространстве доменной печи. Поэтому профиль печи условно делится на пять частей, отличающихся конфигурацией и размерами: колошник, шахта, распар, заплечики и горн. Существует несколько методов расчета профиля.

Расчет профиля доменной печи по методу акад. М.А. Павлова

Метод основан на взаимосвязи полезного объема печи V, полной высоты Н, диаметр распара Д, производительности печи с 1 м² горна Р_уд ^S. Рекомендуется принять следующие значения производительности печи с 1 м² горна в зависимости от суточной выплавки чугуна Рсут, т/сут.

Основные технологические факторы, влияющие на производительность печи и удельный расход кокса, следует привести, как для базового варианта, так и для проектируемых условий и на этой основе определить коэффициент использования полезного объема и расход кокса для проектируемой печи в сравнении с этими показателями базового варианта.

Полезный объем печи определяется из соотношения:

V = , м³

Где Р – заданная производительность печи, т/год;

N – число рабочихсуток печи в году; рекомендуется принять n = 355:357 суток для больших печей при длительности компании 12:15 лет;

КИПО – коэффициент использования полезного объема печи.

V = м³

Полезная высота Н₀ может быть определена по формуле:

-

Где Е – отношение полной высоты печи Н к диаметру распара Д, изменяющийся в пределах 2,25 : 3,0; велечина этого отношения может быть вычислена по формуле, имеющей вид линейной корреляции:

Е = 3,6-3,2*10^{- 4}*V

E = 3,6-3,2*0,0001*4507 = 2,15

R – коэффициент, учитывающий отклонение профиля печи от цилиндра; велечинаR изменяется в пределах 0,5 :0,6 и может быть расчитана по уравнению:

R = 0,436+3,1*10^{- 5}*V

R = 0,436+3,1*0,00001*4507=0,57

h₀ – высота засыпного аппарата (3,5 : 5,0 м).Принимаем 3,5 м.

– 3,5 = 29,68

Диаметр определяется по формуле:

Д = , м

Д = = 15,44 м.

Для определения диаметра горна d_r следует рассчитать площадь сечения горна S_г с учетом производительности печи с 1 м² горна и ее суточной производительности.

, м²

Р_сут = 4000000/355 = 11267 т/сут

²

, м²

= 14,37 м²

Отношение полезного объема печи к сечению горна должно быть в пределах 22,5 : 29. Для интенсивно работающих современных печей отношение диаметра распара к диаметру горна должно быть в пределах 1,10 : 1,12. Если эти отношения выходят за пределы рекомендованных значений, то следует изменить исходные данные для расчета.

Для определения высоты горна h_г задаемся его объемом на 1 т суточной производительности, равным 0,0675 м³. Тогда

=4,7 м.

Диаметр колошника можно вычислить по формуле:

^0,33, м

0,593* 4507^0,33 = 0,593*16,06 = 9,52 м,

либо определить по соотношению 0,616 ( по А.М. Павлову 0,67 : 0,75)

Высота заплечиков определяется из соотношения :

0,5*(Д – d_r)*tg ß, м

где ß - угол наклона стен заплечиков (78 : 80⁰).Принимаем высоту заплечиков 3,0 м.

Высоту распара следует принять в пределах 1,7 : 2,3 м, а колошника в пределах 2,5 : 3,0м.Принимаем высоту распара 2,0 м, а высоту колошника 2,8м.

Высота шахты определяется по разности высот:

Н_ш = Н₀ - , м.

Н_ш = 29,68- 4,7 – 3,0 - 2,0 – 2,8 = 17,18 м.

Угол наклона стен шахты определяется по формуле:

tg a = 2*h_ш/(Д- )

tg a = 2*17,18/(15,44 - 4,7) = 3,2

Если угол наклона шахты задан (от 83⁰ для печей большего объема до 85⁰ для печей объемом 1000 м³), то высота шахты определяется из соотношения:

0,5*(Д – d_r)*tg а, м

0,5*(15,44 – 4,7)*3,2 = 17,18 м.

После определения размеров профиля следует рассчитать объем каждого елемента профиля и проверить соответствует ли расчетный объем печи заданному.

Расчет профиля доменной печи по методу А.Н. Рамма

Метод основан на статистическом обобщении показателей большого числа профилей советских и американских доменных печей различного объема. Для так называемых «нормальных» профилей установлено, что основные размеры профиля() зависят от объема и расчитываются по формуле :

Х = с*Vⁿ, м,

Где с и n – постоянные коэффициенты для каждого из основных элементов профиля.

Высоты отдельных элементов профиля пропорциональны полной высоте,Серия геометрически подобных (рациональных) профилей разработана А.М. Раммом на основе принципов геометрического подобия доменных печей СНГ, США, и Швеции, отличающихся лучшеми показателями работы. Основные размеры профиля определяются пропорционально . Все геометрически подобные профили имеют одинаковые углы наклона стен шахты (85⁰14) и заплечиков (81⁰52). Формулы проф. Рамма приведены в таблице:

Формулы А.Н. Рамма для расчета элементов профиля доменных печей

Определяемый размер	Профиль
Нормальный	Геометрически подобный
Диаметр, м: распара горна колошника	14,43 14,10 9,47	0,83* = 13,7 0,9*14,43 = 12,98 0,70*14,43 = 10,1
Высота, м: полной полезной горна заплечиков распара шахты колошника	41,81 36,79 4,18 3,2 2,92 23,14 3,34	3,35*14,43 = 48,34 2,95* 14,43 =42,56 0,35*14,43 = 5,05 0,35*14,43 = 5,05 0,20*14,43 = 2,88 1,80*14,43 = 25,9 0,24*14,43 = 3,46

Другие методы расчета профиля печи

Проф. Н.К. Леонидов предложил определить диаметр профиля в зависимости от объема печи по формулам типа d = k*Vⁿ , а высоты элементов профиля, как часть полезной высоты, по формулам типа h = к₁*Н₀.

В качестве основных послок при разработке этих формул были приняты газодинамические условия работы печи. Предусматривалось обеспечение одинаковых условий схода шихтовых материалов пр различных технологических режимах плавки, что соответствовало условию:

С = (∆Р_max - ∆P)/∆P = P_ш /∆P = const,

Где Р_ш – давление шихты на уровне фурм при нормальной разности давлений ∆P газа на уровне фурм и на колошнике;

∆Р_max - максимальная разность давления газа по высоте печи, при которой прекращается опускание шихты.

Н.К. Леонидов указывает на необходимость учета тенденции снижения объемной интенсивности горения топлива по мере увелечения размеров доменных печей, и в связи с этим он рекомендует снижать отношение Н/Д.

Проф. В.И. Логинов разработал метод расчета профиля печи, учитывающей особенности протекания физико-химических, массотеплообменных и газодинамических процессов при взаимодействии шихты и газового потока. По данным отечественной практики установлена взаимосвязь количества печных газов Vп.г., нм³/мин на различных горизонтах печи с расходом дутья Vд, нм³/мин.

V_п.г=К*Vд

Где К – коэффициент, равный 1,45; 1,35 и 1,25 соответственно для колошника, распара и горна.

V_п.г(к)=К*Vд = 1,45*2 =2,9 нм³/мин

V_п.г(р) = К*Vд = 1,35*2 = 2,7 нм³/мин

V_п.г(г) = К*Vд = 1,25*2 = 2,5 нм³/мин

Диаметры элементов профиля вычисляются по параметрам газового потока ( количеству, скорости, температуре и давлению ) с учетом заданной интенсивности плавки и постоянства изменения перепада давления газа; высота элементов профиля определяется, как функция размеров основных сечений печи:

d_k =

Д =

d_г =

где, - скорость газа на колошнике, в распаре и горне, м/с;

- расход газа, /с;

- коэффициенты, учитывающие температуру и давление газа в заданном сечении.

Профиль печи, рассчитанный по этому методу, отличается более широким колошником и распаром и несколько меньшей высотой, что обеспечивает более благоприятные условия для газодинамического режима формированного хода печей. Статистически определены оптимальные соотношения основных размеров профиля: /Д= 1,9÷2,1; =0,66÷0,68; =0,71÷0,73. Рекомендовано также рассчитывать профиль с переменным углом наклона шахты (меньшим, - вверху, большим, - внизу), что согласуется с характером изменения физического состояния шихтовых материалов.

Перегиб стен шахта следует выполнять на высоте, равное половине высоты верхней ступени теплообмена, определяемый по методике проф. Б.И. Китаева. Высота шахты до её перегиба составляет 12+15 % от полезной высоты (около 3 м ниже колошника). Переменный угол наклона стен шахты позволяет уменьшать газодинамическую напряженность в верхней части печи. Печи с таким профилем получили широкое распространение на зарубежных заводах. Такие печи, как правило, выполняются с высокими заплечиками, низкой шахтой и малой высотой распара (вплоть до полного его исключения). Таким образом, профиль печи приближается по форме к овалу.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: