Дипломная работа: Мероприятия по переводу барабанов-окомкователей АГЦ-3 на доменный газ

СОДЕржание

ВВЕДЕНИЕ

1 ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Основы агломерационного производства

1.2 Характеристика цеха и основного технологического оборудования

1.3 Технология окомкования

1.4 Характеристика барабана-окомкователя ОБ-3,2х12,5

1.5 Основные данные для расчета

2 РАСЧЕТНО-ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчет основных характеристик процесса горения доменного газа

2.2 Тепловой баланс барабана-окомкователя

2.3 Расчет теплообмена в барабане между дымовыми газами и шихтой

2.4 Аэродинамический расчет газопровода доменного газа

2.5 Выбор горелки

3 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Введение

3.2 Расчет капитальных затрат

3.3 Определение экономической эффективности

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

4.1 Анализ условий труда в АГЦ-3 на участке окомкования шихты

4.2 Меры по обеспечению безопасных условий труда на участке окомкования шихты

4.3 Расчет взрывных клапанов в АГЦ-3 на участке окомкования шихты

4.4 Меры по обеспечению устойчивости работы АГЦ-3 в условиях чрезвычайной ситуации

5 РАЗДЕЛ ЭКОЛОГИИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

введение

агломерационный доменный окомкование шихта

С каждым годом во всем мире растут цены на энергоресурсы. Особенно эта проблема касается крупных промышленных предприятий, таких как ПАО «Северсталь», чьей целью является увеличение выпуска продукции и получение дополнительной прибыли. Лучшее решение сложившейся ситуации заключается в снижении себестоимости единицы продукции и использовании внутренних ресурсов предприятия, что придает исследованию актуальность.

В настоящее время ПАО «Северсталь» разрабатывает программу по рациональному использованию ресурсов и энергосбережению. ПАО «Северсталь» до 2025 года намерено снизить удельное энергопотребление к уровню 2017 года на 20%, в том числе на 8% за счет мероприятий комплексной программы энергосбережения.

Начало реализации комплексной программы энергосбережения в ПАО «Северсталь» было положено в 1999 г. с принятием к внедрению АСКУЭ-М (автоматизированной системы контроля и учета энергоресурсов) и созданием в 2000 г. рабочей группы по разработке программы. Снижение энергопотребления достигается как за счет оптимизации основной технологической цепочки, реконструкции оборудования, ввода крупных энергетических объектов, так и за счет мероприятий комплексной программы энергосбережения. Ежегодно часть разработанных мероприятий, имеющих наименьший срок окупаемости, принимается руководством к внедрению. В эту программу включено и агломерационное производство как крупный потребитель природного газа. Например, в барабанах-окомкователях агломерационной шихты сжигается природно-доменная смесь (70% природного газа и 30 % доменного). Природный газ стоит гораздо дороже доменного и предлагается полностью отказаться от использования природного газа в этой установке.

Цель выпускной квалификационной работы - разработать меры по переводу четырех барабанов-окомкователей АГЦ-3 полностью на доменный газ, усовершенствовать технологический процесс окомкования шихты и повысить энергоэффективность установки.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

- рассмотреть основы агломерационного производства;

- изучить состав цеха АГЦ -3;

- исследовать технологию окомкования,

- провести необходимые расчеты (расчет горения топлива, составить тепловой баланс барабана-окомкователя, расчет процесса теплообмена между дымовыми газами и шихтой, аэродинамический расчет газопровода доменного газа, выбор горелочного устройства, расчет устойчивости работы горелочного устройства.

- определить экономическую эффективность и срок окупаемости проекта;

- разработать меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда, по обеспечению устойчивости работы цеха и установки в условиях чрезвычайной ситуации.

Объектом исследования выступает цех АГЦ-3 ПАО «Северсталь», г. Череповец. Предмет исследования: мероприятия по переводу барабанов-окомкователей АГЦ-3 на доменный газ.

Данная работа прошла апробацию с целью своевременного получения объективных оценок этапов проводимого исследования, выводов и практических рекомендаций на X Международной научно-практической конференция «Современные тенденции развития образования, науки и технологий» (секция - «Технические науки»).

1 описание объекта исследования

1.1 Основы агломерационного производства

Изобретение агломерационного процесса связывают с именами Геберлейна и Гунтингтона, взявших в 1887 г. Патент на «экзотермический процесс окускования пылеватых руд в смеси с коксом, осуществляемый путем прососа воздуха через слой сверху вниз». Не менее важной датой в истории агломерации является и 1911 г. - дата пуска первой ленточной агломерационной машины Дуайт-Ллойда в Бердаборо (США). В дальнейшем процесс агломерации железных руд получил значительное распространение, и к 1963 г. мировое производство агломерата достигло 190 млн. т в год. В дальнейшем наблюдается тенденция к увеличению этой цифры.

Царская Россия располагала небольшими агломерационными установками, построенными в 1906 г. на Таганрогском заводе и в 1914 г. на Днепровском заводе. В 1925 г. в Советском Союзе был пущен первый агломерационный цех, построенный по системе AIB, а в 1930 г. - первая ленточная машина на заводе им. Войкова в Керчи. В 1961 г. на агломерационных фабриках Советского Союза было произведено 74,2 млн. т агломерата, в том числе 73 млн. т. офлюсованного агломерата. Доля агломерата в рудной части шихты доменных печей Советского Союза приближалась к 80%, и эта цифра не являлась предельной.

Цель агломерации состоит в окусковании пылеватых руд, колошниковой пыли и отчасти концентратов обогащения руд. При загрузке этих видов сырья в доменную печь без предварительного окускования значительная часть пылевых материалов выносится из печи газами. Оставшаяся часть создает в печи весьма плотный столб шихты с минимальной газопроницаемостью. Интенсивность доменной плавки резко снижается, ход печи делается неустойчивым. В ходе агломерации из шихты могут быть удалены многие вредные примеси, в том числе и сера. Эта сторона процесса может в отдельных случаях считаться наиболее важной, так как переработка сернистой руды в доменной печи связана с ухудшением технико-экономических показателей плавки. Оказывается выгодным дробить кусковатую сернистую руду и вновь подвергать ее окускованию путем агломерации, удаляя при этом из руды большую часть серы.

Несмотря на появление многочисленных разновидностей, и видоизменений процесса спекания руд, основная схема агломерационного процесса практически не изменилась за 75 лет, прошедших со времени его изобретения. Началу процесса предшествует дозировка пылеватых компонентов, входящих в состав рудной части шихты, а также кокса, извести или известняка. Соотношения между составляющими в шихте могут быть определены расчетным путем. Эффективность агломерационного процесса значительно снижается при спекании чрезмерно мелких концентратов, если они не подвергнуты предварительному окомкованию.

Агломерация - это процесс укрупнения исходного сырья - рудных материалов, с целью окускования для оптимизации последующего доменного процесса. Переработка руды производится сейчас с большим количеством балласта. Поэтому сырую руду перед подачей её на переработку в металл (железо) предварительно обогащают, а затем сепарируют. Сепарация состоит в механическом разделении железа и пустой породы.

Основными показателями хода технологического процесса агломерации (выходными величинами) является производительность агломашины и качество агломерата. Производительность измеряют в тоннах годного агломерата, полученного за час работы. Качество оценивают по химическому составу, прочности и восстановимости агломерата.

1.2 Характеристика цеха и основного технологического оборудования

В состав цеха АГЦ -3 входит:

1. Дробилка 4-х валковая 6 шт., производительность до 16т/ч, питание-бункер с регулируемой щелью, размеры валков: диаметр- 900 мм , длина- 700 мм; частота вращения валков: при дроблении: верхних -103 мин^-1, нижних- 187 мин^-1_, при проточке бандажей: верхних - 52 мин^-1, нижних-93 мин^-1, режим работы непрерывный.

2. Дробилка молотковая реверсивная-2шт; производительность-175 т/ч; размер кусков поступающего материала до 250 мм; размер кусков выходящего материала 0-120 мм; частота вращения ротора 735 мин^-1; количество рядов по окружности ротора 10; общее количество молотков 115 шт.

3. Комбинированный агрегат на базе молотковой реверсивной дробилки 1450*1300 для вторичного(окончательного) измельчения известняка 4шт; производительность до 120 т/ч; размер кусков поступающего материала(макс.) до 120 мм; размер зёрен измельчённого материала 0-3 мм; частота вращения ротора 735 мин^-1; количество рядов молотков по окружности 10; общее количество молотков 115 шт.

4. Измельчитель кокса ИКТ 1 шт.; производительность 120-160 т/ч; диаметр ротора 1460 мм; ширина ротора 1300 мм; количество рядов молотков 2; количество молотков в ряду 16; мощность электродвигателя 500-630 кВт.

5. Смеситель-окомкователь барабанный сечение 3.2*12.5 м 4 шт.; производительность при угле наклона 4° и заполнении сечения барабана на 12 % - 260м³/ч; режим работы непрерывный.

6. Агломерационные машины типа К-1-75 6 шт.; производительность от 60 до 140 т/ч; скорость движения спекательных тележек 1.5-4.5м/мин; длина рабочей поверхности машины 39 м; максимальная толщина спекаемого слоя 0.350 м; рабочая площадь спекания(после реконструкции) 75м²(92м²); диаметр барабанного питателя шихты 1200 мм; площадь зажигания газового горна 12.14м²; рабочая температура в горне до 1250⁰С; давление газа перед горелкой 100мм.вод.ст.(980па); давление воздуха перед горелкой 150 мм вод.ст.(1.47кПа); объёмная производительность одной горелки по смешанному коксодоменному газу 2000 м³/ч; вакуум в верхней части газоотвода до 1100 мм вод.ст.(10.78кПа); величина разрыва между спекательными тележками в разгрузочной части 100-400мм; количество спекательных тележек 97 шт.

7. Нагнетатель (эксгаустер) типа 7500-11-3 5шт, Н-7500М-1шт; объёмная производительность, отнесённая к условиям всасывания 7500 м³/мин; разность между абсолютными статистическими конечным и начальным давлениями 1290мм.вод.ст.(12.6кПа); начальная температура газа 150⁰С; начальное давление газа 0.95кгс/см²(93.1кПа); потребляемая мощность 1980 кВт; мощность электродвигателя 2500кВт.

8. Одновалковая дробилка для агломерата 1100*2550 6 шт; режим работы непрерывный; температура поступающего агломерата 400-600⁰С; размеры агломерата перед дроблением (200-300)*2500мм; выпускная щель 150мм; частота вращения 14 мин^-1.

9. Охладитель агломерата прямолинейный ОП-5-125 6 шт; массовая производительность 150т/ч; площадь охлаждения 125м²; высота слоя агломерата 700мм; скорость движения полотна охладителя 0.6-1.8 м/мин; количество и мощность электродвигателей привода(кВт) 4*5.5кВт; количество вентиляторов: ВДН-17 6шт, ВДН-24 ПУ 1шт; статический напор в дутьевых камерах 230мм.вод.ст.(2.25кПа); объёмный расход воздуха на 1т охлаждённого агломерата до 4500м³/т; температура охлаждённого агломерата 100⁰С.

10. Грохот самобалансный ГСТ-62Б 14шт; производительность 150т/ч; максимальная крупность кусков 150мм; размер колосникового поля 2000*4960мм; частота вращения вибраторов 735 мин^-1; амплитуда (полуразмах) колебаний 6мм; количество и мощность электродвигателей 2*22 кВт.

1.3 Технология окомкования

Окатыши - твердые шарообразные тела, полученные путем окомкования тонкоизмельченных рудных материалов с добавкой связующих веществ с флюсами или без них с последующим упрочнением способами обжига, цементации или автоклавирование.

По соотношению содержания основных и кислых пород (основности) окатыши разделяют на отфлюсованные (частично или полностью) и неотфлюсованные (окисленные). Производство окисленных окатышей включает окомкование шихты (получение сырых окатышей) в барабанных, тарельчатых или чашевых окомкователях и упрочнение их обжигом или безобжиговыми методами. В зависимости от использования добавок различают железнорудные, железномарганцевые, железноникелевые и другие окатыши. Железнорудные окатыши, в которых часть оксидов железа (до 95%) восстановлена до металла, называются металлизированные (используются, главным образом, в электросталеплавильных печах для получения качественной стали).

Качество окатышей выражают большим перечнем показателей, отражающих их свойства и функциональные признаки. Обычно их группируют на следующие четыре признака:

- химико-минеральный состав;

- механические свойства;

- физико-химические свойств;

- стабильность качественных параметров.

По химико-минеральному составу окатыши делят на неотфлюсованные, отфлюсованные и доломитизированные.

Параметрами качества, выражающих механические свойства окатышей являются: крупность, прочность на разрушаемость и истираемость, содержание лимитируемого класса < 5мм и пористость.

В группу физико-химических свойств входят следующие признаки:

- восстановимость;

- прочность при восстановлении (при различных температурах: а - 600-800 ^oС; б - 800-950 ^oС);

- газодинамические свойства расплава, измеряемые путем перепада давления при восстановлении;

- размягчаемость;

- набухаемость.

Стабильность качественных параметров оценивают по их колебаемости, которую регламентируют указанием двух величин: пределами колебаний (% от среднего значения) и количество проб, укладываемых в обозначенные пределы.

Технология производства окатышей

Основные операции технологического процесса следующие: