Проектирование воздуходувки охлаждения электрода руднотермической печи

Заключение
Область применения руднотермических печей в последние годы во многом расширились. Большое применение они находят в цветной металлургии. Руднотермические печи являются идеальным потребителем с точки зрения энергоснабжающих систем. В отличие от ранее используемых пламенных печей теперь ряд процессов переведены на электронагрев.
Практически все руднотермические промышленные процессы имеют крупные объемы производства, поэтому сегодня необходимы печи с большими мощностями (до 100 MBА). Применение в металлических печах огнеупорных материалов, использование новых конструкций холодильных плит последнего поколения, современных технических решений требуют модернизацию и совершенствование существующих систем охлаждения.
Технологический процесс печи требует непрерывность работы. Капитальн ...

Содержание

Введение 3
Руднотермическая печь 4
Самоспекающийся электрод 5
Воздуходувки и дымососы 7
Охлаждение руднотермической печи 9
Заключение 13
Список литературы 14

Введение
Руднометрическая печь применяется в черной или цветной металлургии (для получения плавленых огнеупоров, выплавки медных и никелевых штейнов, ферросплавов, чугуна, получения синтетических шлаков), в химической промышленности (для получение кальция, фосфора, карбида и т.д.) и в других отраслях производства.
Используя такие печи получают чистые металлы или сплавы металлов из руд, содержащих эти металлы в виде окислов или сернистых соединений. Например, чугун получают из FeO(производство аналогично доменному), марганец из МnО, из SiO2 – кремний, из МоО3 – молибден, из СаО (извести) – карбид кальция СаС2 и т.д..
Имея меньшую температуру плавления, производство не чистых металлов, например ферросплавов, получать легче и дешевле. Ферросилиций, ферромарганец, феррохром, силикомарганец и др. широко применяются при производстве, как легированных, так и обычных углеродистых, сталий. Получаемые в этих печах фосфор (удобрения), карбид кальция, производство ацетилена, различных сортов удобрений, никелевый штейн (получение металлического никеля) имеют огромное значение и применение в промышленности. Производство других материалов, таких как малоуглеродистые ферросплавы и чистые кремний, марганец, хром, используя руднотермические печи, носит более ограниченный характер. Такие материалы применяют для получения некоторых высоколегированных сталей, алунд и карборунд (абразивные материалы), электрографит, (графиковые электроды для ДСП) и др.
В зависимости от назначения печи, совершенства ее конструкции, характера технологического процесса, виды руднотермических печей очень разнообразны.

Чтобы устранить указанный недостаток, внутренние ребра располагают асимметрично, уменьшая шаг на стороне, обращенной к центру печи. Данные действия снижают риск облома электрода, что может привести к длительному простою печи. Ребра являются проводниками тока и, используя это свойство, можно добиться перераспределения токовой нагрузки в электроде за счет изменения взаимного расположения ребер по сечению электрода, которое можно определить расчетным путем, учитывая величину протекающего тока.
В нижней части ванны печи кожух расплавляется и электроды расходуются. В процессе обгорания и разрушения концов электродов они опускаются, наполняющая их масса спекается и превращаясь в твердый угольный электрод. В результате электрод укорачивается и к его верхней части приваривают новую секцию кожуха,которую заполняют следующей порцией электродной массы. Такие самоспекающиеся электроды могут достигать 2000 мм в диаметре и образовывать столб длиной 10–15м. Масса такого столба достигает до 5 тонн.
При разогреве печи и при первоначальном спекании электрода не учитываются условия работы рабочего конца электрода и проявляются основные недостатки известных конструкций самоспекающихся электродов. Из-за неоднородности и недостаточной прочности электрода, при разогреве печи происходит отделение электродной массы, что приводит к быстрому облому электрода [2], в следствии гарантирован простой печи. Для решения этой проблемы необходимо совершенствовать существующие и разрабатывать новые методы по сокращение времени спекания электрода при пуске новой печи. Обжигают электродную массу на токопроводящий электрод различным теплом электрической печи, поэтому он называется самообжигающимся электродом. В процессе работы электрической печи, через какое-то время соединяют один участок цилиндра с верхней частью платы, и добавляют определенное количество электродной массы, затем повторяют процесс.
Воздуходувки и дымососы
Для забора горячих газов специально разработаны и используются вентиляторы — дымососы (эксгаустеры), имеющие более усиленную конструкцию. Они обеспечивают водяное охлаждение подшипников, вала и т.д. Гидравлический режим в рабочем объеме камеры печи создается тягодутьевыми средствами (дымовые трубы, дымососы, вентиляторы, компрессоры и т.д.)
Устройство дымососа имеет достаточно простую конструкцию. Чаще используют корпус улиткообразной формы, который имеет возможность поворота и подрезания ребер жесткости и менять положение по отношению к расположению вытяжного патрубка. На рабочее колесо дымососа размещают лопатки, которые могут быть загнуты вперед или назад ( в зависимости от назначения). Конструкции дымососов с размещением лопаток на ходовой части двигателя или на валу мотора более износоустойчивы и долговечны, поэтому их используют для процессов с большими мощностями. Лопатки аппарата могут поворачиваться одновременно под одним углом, за счет чего регулируется объема воздушной массы при работе дымососа. Разворот корпуса дымососа определяется направлением выходного патрубка, относительно оси вращения рабочего колеса, и может составлять 0, 45, 90, 135, 270 и 315 градусов.
Дымосос состоит из корпуса (улитка), входного патрубка (коллектор), рабочего колесо (крыльчатка и ступица), двигателя, направляющего аппарата (устанавливает режим работы дымососов), станины. В конструкции дымососа предусмотрена возможность охлаждения мест посадки рабочего колеса на электродвигатель или промежуточный вал воздухом, чтобы исключить перегрев, который может привести к поломке или полной остановке работы дымососа.
Гидравлический режим может возникать и естественно, как неизбежное явление при протекании некоторых химических превращений исходных материалов, за счет газов, выделяющихся или образующихся при процессах возгонки желтого фосфора в руднотермических печах. [2]
При температуре 760 - 800 °С инертный газ поступает в пылеотделитель, потом поступает в котел-утилизатор, где охлаждается до 180 - 200 °С, а вентилятором-дымососом дальше подается в дистрибутор (распределительное устройство) . После изменения температуры кокс через специальное разгрузочное устройство поступает порциями по 20-30 кг. Даже малые котлы оборудуются вентилятором, дымососом, системой золоулавливания и золоудаления. Таким образом, применение топок, позволяет, но и вынуждает переходить на качественно более высокую ступень организации сжигания угля в топках небольшой производительности. После растопки все котлы работают в полностью автоматизированном режиме.
В зависимости от применения различают два типа тягодутьевых вентиляторов (дымососы) и дутьевые.
Существует руднотермическая печь с электрододержателем, несущий кожух которого расположен концентрично электроду. В пространство между кожухом и электродом подается воздух для обдувки самоспекающегося электрода. Однако, данная руднотермическая печь обладает рядом недостатков. Обдувка электрода, которая используется внутри несущего кожуха электрододержателя, не учитывает неравномерную тепловую напряженность электрода в его поперечном сечении. В результате этого электродная масса по разному спекается по всему сечению электрода, что приводит к ухудшению работы электрического контакта.
Устранение указанного недостатка достигают тем, что в печи, содержащей ванну и установленные в ней по диаметру распада самоспекающиеся электроды с несущими кожухами, имеются патрубки для обдувки электродов и несущие кожухи установлены эксцентрично электродам. Эксцентриситет расположен со смещением к центру печи внутри диаметра распада электродов. В такой руднотермической печи более эффективно обеспечивается обдув электродов и несущие кожухи. [3]
Для более равномерного обдува днища под ванной устанавливают дополнительные вентиляторы. Такой обдув снижает аэростатическое сопротивление на выходе воздушной системы. Такое решение наиболее эффективно для сферических днищ, они наиболее просты в изготовлении и обладают высокой прочностью. Их устанавливают на параллельно выставленные двутавровые балки, которые опираются на поворотную плиту механизма для вращения ванны. Между балками устанавливают перфорированную крышку с отверстиями и механизм вращения ванны с центральной цапфой, сквозь которую проходит канал для подвода воздуха. Конструкция снабжена центральным коническим воздухоотражательными патрубками с параллельными основаниями. Между балками и нагнетается воздух вентиляторами. Для предотвращения деформации и разрывов за счет теплового расширения нижние секции кожуха соединены между собой специальными пластинчатыми компенсаторами.
Охлаждение руднотермической печи
Участки руднотермической печи, которые особо подвергаются воздействию высоких температур, нуждаются в непрерывном охлаждении. Для этого применяют две различные системы циркуляции воды: система циркуляции охлаждающей воды и замкнутая система циркуляции умягченной воды.
В первом варианте вода в системе используется несколько раз. В процессе после нагрева она снова охлаждается в градирнях. С помощью этой циркуляционной воды охлаждаю летка для шлака, стенки ванны печи, теплообменник системы умягченной воды, днище ванны печи.
Система охлаждения умягченной воды используют для охлаждения труднодоступных узлов электрододержателя, подвергаемых большей нагрузке неподвижной вторичной сети после трансформаторов, прижимных пластин, сетевых головок, центральную часть свода печи, где отсутствует железобетонная футеровка, которая предохраненяет металлическую крышку от нагрева. Умягченная вода используется в процессе циркулирования в замкнутой системе. Конструкция данной системы позволяет обнаружить любую негерметичность в охлаждаемых элементах до того как может произойти крупное повреждение и определяется сразу по уменьшению объема циркуляционной воды. Это особенность важна для устройства токоподвода, охлаждаемые части которого (охлаждающие кольца, защитные пластины, защитные рубашки) находятся внутри ванны печи. Из-за сложной доступности к ним они трудно контролируются.
Для непрерывной работы печи необходим постоянный подвод воды к водоохлаждаемым элементам (шпуровые плиты, кессоны и электрододержатели).
К основным параметрами руднотермической печи относят плотность тока на электроде, напряжение между электродом и подиной, диаметр распада электродов, диаметр самого электрода, геометрические размеры ванны, глубина погружения электродов в шлак или шихту.
Производительность руднотермической печи, а так же технические и экономические показатели зависят от стабильности ее электрического режима. Поэтому такие печи предъявляют высокие требования к чувствительности регулятора и точности поддержания на установленном уровне ее электрических параметров. Шлаковые расплавы в лектрических руднотермических печах выполняют функции электросопротивления.
Тепловой режим работы печи, создаваемый глубиной погружения электродов на дно ванны в расплав шлака, регулируется автоматически с помощью отдельной для каждого электрода электрической лебедки, которые подключены к водоохлаждаемым электрододержателям. Загрузочное отверстие в своде печи оборудовано распределительным устройством. Из подготовительного отделения шихтовые материалы подаются в печь ленточным транспортером наклонного типа. Газообразные продукты плавки, возгоны и пыль из подсводового пространства электропечи по газоходу поступают в пылеосадительную камеру. Через специальные водоохлаждаемые шпуровые отверстия в торцевой стенке печи шлак и готовый полученный медный штейн сливаются.
Рациональнее использовать существующее оборудование позволяют разработки включая в него градирню и расширительный бак. В отечественной промышленности чаще используют градирню типа «Росинка 30/40» – брызгальная вентиляторная градирня. За счет передачей тепла атмосферному воздуху происходит охлаждение воды, а из-за поверхностного испарения воды происходит и теплоотдача соприкосновением (теплопроводность и конвекция). Ороситель представляет собой пространственную решетчатую структуру, состоит из решетчатых призм ПР-50, пропускающие воздух и воду, с необходимой поверхностью для осуществления интенсивного 57 58 тепло- массообмена воды с воздухом. Расширительный бак имеет вид призмообразной формы с объемом 8 м3. Такой бак применяется в системах отопления для компенсации объема воды, которая расширяется при нагревании. Расход оборотной воды при температурном перепаде 10–25 °С рассчитывается математически так, чтобы ее температура после поверхностных холодильников не была больше 45 °С из- за предупреждения выпадения солей жесткости и образования накипи на охлаждаемой поверхности.
Используя особенности градирни, разница между температурой отработанной воды и воды после градирни при таком расходе не превышает 7 °С. Таким образом, температура воды даже под воздействием температуры окружающей среы в самый жаркий месяц на входе в кессоны составляет не более 22 °С, а на выходе не превышает 29 °С. В целях рационального использования воды разрабатываются проекты, где предусматривается охлаждение всех деталей от локальной системы оборотного водоснабжения. Постоянная подпитка осуществляется от действующего водопровода технической воды, с подпиткой свежей водой в количестве не более 5 %. Вода, подаваемая для охлаждения, предварительно очищается от возможных механических примесей. [5]
Вода поступает в расширительный бак до нужного объема, откуда с помощью двух насосов попадает в трубопровод оборотной подающей воды, который опоясывает всю печь и служит своеобразным коллектором. Кессоны располагаются по всему периметру печи. На торцевой стенке печи устанавливают шпуровые плиты. Вода к ним подается так же как и к кессонам. Доставка воды к электрододержателям происходит посредством трубопровода, который врезается в коллектор. Трубопровод посредством гибкого рукава соединяется с токопроводом, который, благодаря своему специальному строению, проводит охлаждающую воду к электрододержателю. На выходе из всех водоохлаждаемых элементов устанавливают датчики температуры и протока, для контроля температуры воды и пропускной способности трубопроводов. В коллектор горячей воды собирается отработанная вода со всех элементов технологических процессов.