 |
Расчет основных параметров и теплового баланса конверторов цветной металлургии
|
|
|
|
При расчете конверторов для переработки медных, медно-никелевых и никелевых штейнов определяют следующие величины:
1) Пропускная способность конвертора по воздуху Vконв, нм3/мин.
Находится из формулы
(1)
где А – суточная производительность конвертора по штейну, т/сутки;
К – коэффициент использования конвертора под дутьем, безразмерный; по данным практики К=0,70-0,80;
- практический удельный расход воздуха на 1т штейна, нм3/т; 
находится на основе расчета технологического процесса;
1440 – число минут в сутках;
2) Удельная нагрузка фурм конвертора по воздуху q, нм3/см3·мин.
Находится по формуле
(2)
где p1 – давление дутья на воздухоподводящем коллекторе, кг/см2;
Hгидр – среднее гидростатическое противодавление штейновой ванны, кг/см2; определяются по удельному весу штейна γ, кг/см3, и средней высоте слоя штейна над фурмами h, см:
Hгидр= γh
C – безразмерный коэффициент характеризующий гидравлическое сопротивление участка воздухораспределительной арматуры конвертора от закольцованного коллектора до конца фурменной трубки и степень зарастания рабочего конца фурменной трубки. Исследованиями установлено, что числовое значение коэффициента С для существующей конструкции воздухораспределительной системы горизонтальных конверторов составляет 6 –7.
При условии применения улучшенной конфигурации воздухораспределительной системы значение коэффициента С снижается до 2 – 4;
3) Площадь сечения всех работающих фурм конвертора, см2
.
4) Число работающих фурм np.
Определяется по формуле:
(3)
где d - диаметр фурменных трубок, мм.
По данным практики для фурменных труб обычно применяют стандартные железные трубы диаметром 1 1/4 “ (36 мм), 1 1/2 “ (41 мм), 1 3/4 “ (44 – 66 мм), 2” (53 мм).
|
|
|
5) Число установленных фурм nуст
nуст=(1,2÷1,3) np, (4)
где (1,2÷1,3) – коэффициент запаса учитывающий возможный выход из строя некоторых фурм.
6) Тип и размеры конвертора.
На основании выполненных расчетов конвертор обычно подбирают из стандартных типов конверторов по табл. 3. Основными показателями при подборе конвертора являются величины 
, d, nуст.
Таблица 1 - Характеристика конверторов
|
Характеристика | Тип конвертора | ||||
| вертикальные | горизонтальные | ||||
| 1 | 2 | 1 | 2 | 3 | |
| Диаметр кожуха, м………… Длина кожуха, м…………… Число фурм………………… Диаметр фурм, мм……......... Площадь сечения фурм, см2…………………………… Пропускная способность по воздуху, нм3/мин…………… Емкость по черновой меди, m …………………………….. Размеры горловины, м……… | 3,05 - 14 38 159 150 10 Круглая 1,2 | 3,66 - 22 38 250 230 15 - | 2,3 4,5 18 38 204 180 15 1,1×1,8 | 3,66 6,1 30-34 38/44 350-400 300-350 35-40 1,7×1,9 | 3,96 9,15 44-52 44-53 670-800 600-650 80 1,9×2 |
7) Размеры горловины
Сечение Головины выбранного конвертора Fгорл, м2 проверяют по действительной скорости газов в горловине ωt, м/сек, и количеству отходящих из конвертора газов vt, м3/сек:
Практикой установлено, что для нормальной работы конверторов значение ωt≤8 – 12 сек. Величина vt определяется по данным технологического расчета по уравнению
(5)
Здесь 
- удельное количество газов на 1 т штейна, нм3/т;
t – температура отходящих газов;
86400 – число секунд в сутках.
8) Параметры воздуходувной машины и расчет воздухопроводов.
Производительность воздуходувной машины Vвозд, нм3/мин, рассчитывают из условия обеспечения подвода к фурмам конвертора воздуха в количестве
Vконв, нм3/мин, и восполнение потерь воздуха на возможных неплотностях воздухоподводящей трассы, которые по данным практики составляют 10 – 25% от Vконв. Следовательно, производительность воздуходувки
|
|
|
Vвозд=(1,10÷1,25) Vконв нм3/мин. (6)
Давление дутья, создаваемое воздуходувкой pвозд, кг/см3, должно на
10 – 20% превышать давление на коллекторе p1:
pвозд=(1,10÷1,20) p1 кг/см2 (7)
Диаметр воздухопроводов d, м определяют по максимальному секундному объему воздуха, проходящего по воздухопроводу Vtp м3/сек, и действительной его скорости ωtp, м/сек, по формуле:
Действительная скорость воздуха в конверторных воздухопроводах принимается обычно равной 15 – 25 м/сек.
Пример расчета конвертора.
1. Пропускная способность конвертора по воздуху
На основании сводного материального баланса (таблица 144) [1] находим теоретическое удельное количество воздуха на 1т штейна:
Приняв по данным практики коэффициент использования конвертора под дутьем k=0,7, найдем потребную пропускную способность конвертора по формуле (1):
2. Удельная нагрузка фурм конвертора.
Находится по формуле (2):
Примем на основании данных заводской практики давление воздуха на коллекторе p1=1,2 кг/см2, противодавление ванны Hгидр=0,3 кг/см2, значение показателя гидравлического сопротивления применяемой в настоящее время воздухоподводящей системы конвертора С=0,6:
3. Площадь сечения работающих фурм
4. Число работающих фурм
Приняв на основании практических данных диаметр фурменных трубок d=41мм, получим по формуле (3) необходимое число одновременно работающих фурм:
5. Число установленных фурм
С учетом резерва 20% число установленных фурм по формуле (4):
nуст=1,2 np=1,2·29=35
6. Тип и размеры конвертора
Исходя из найденных значений площади сечения фурм 
=375 см2; диаметр фурмы d=41мм и числа фурм nуст=35, по табл.1 выбираем стандартный горизонтальный конвертор с размерами по кожуху 3,6×6,1 м и емкостью по файнштейну 40т.
7. Расчет эффективности применения фурм усовершенствованной конструкции
Как выявлено в результате исследований лаборатории печей Ленинградского горного института, имеется возможность существенно увеличить пропускную способность фурм в результате усовершенствования конструкции воздухораспределительной системы конвертора, Предложена конструкция, имеющая показатель гидравлического сопротивления С=3.
|
|
|
Определим по формуле (2) удельную нагрузку фурм при использовании усовершенствованной конструкции воздухораспределительной системы.
Тогда суммарное рабочее сечение фурм составит
= 
Рабочее число фурм
np=127· 
Установленное число фурм
nуст=1,2·20=24
Таким образом, при использовании усовершенствованной конструкции воздухораспределительной системы заданную производительность конвертора можно обеспечит при меньшем числе фурм. В результате облегчится обслуживание конвертора и улучшатся условия службы огнеупорной кладки, Если же сохранить рассчитанной выше число фурм nуст=35, то использование усовершенствованной конструкции воздухораспределительной системы позволит увеличить производительность конвертора на единицу времени дутья пропорционально повышению удельной пропускной способности фурм, т.е на
8. Определение числа операций
При определении числа операций следует ориентироваться не на количество файнштейна, а на количество обогащенной массы, накапливаемой в конвертере за период набора.
При заданной производительности конвертора 210 т/сутки по горячему и холодному штейну обогащенной массы будет получено
Емкость конвертора по файнштейну и по массе будет примерно одинакова, поскольку удельные веса этих продуктов разнятся незначительно.
При этих условиях число операций число операций в сутки составляет
9. Проверка размера горловины
По формуле (5) для суточной производительности А=210 т/сутки при коэффициенте использования конвертора под дутьем k=0,7 секундное количество газов при t=10000
Общее удельное количество газов 
получено снижением количества газов по отдельным периодам операции переработки штейна (см. табл. 137, 139, 142) [1] и делением суммы на 0,014
Выбор стандартного конвертора
Fгорл=1,7·1,9=3,23м2
Скорость газов в сечении горловины
Поскольку скорость газов находится в пределах, допускаемых практикой, стандартные размеры горловины приемлемы и не нуждаются в изменениях.
|
|
|
