1 Конструкция доменной печи и описание технологического процесса 8



Сторінка1/44
Дата конвертації17.10.2019
Розмір1.96 Mb.
ТипРеферат
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   44


содержание


содержание 3

введение 6

1 Конструкция доменной печи и описание технологического процесса 8

1.1 Характеристика технологического оборудования 8

1.1.1 Профиль доменной печи 10

1.1.2 Фундамент доменной печи 11

1.1.3 Металлические конструкции 12

1.1.4 Кладка доменной печи 12

1.1.5 Охлаждение доменной печи 13

1.2 Описание технологического процесса 13

1.2.1 Движение шихты и газа 14

1.2.2 Изменение физического состояния и химического состава опускающихся плавильных материалов 16

1.2.3 Образование чугуна и шлака 17

1.2.4 Процессы в горне доменной печи 19

1.2.5 Выпуск чугуна и шлака 20

1.2.6 Теплообмен в доменных печах 20

2 технологический процесс как объект автоматизации 22

3 выбор основных задач управления 25

4 выбор структуры асутп 28

5 выбор технических средств 31

6 математическое описание процессов в доменной печи 37

6.1 Газодинамика слоя сыпучих материалов 37

6.1.1 Основные закономерности движения газа в слое 37

6.1.2 Особенности газодинамики слоя при загрузке сыпучих материалов с конуса 41

6.1.3 Газодинамика слоя по радиусу доменной печи 44

6.1.4 Плотность колошникового газа 45

6.2 Теплообменные процессы в доменной печи 46

6.2.1 Нагрев реальных кусков в противотоке 50

6.3 Развитие восстановительных процессов 54

6.3.1 Приближенное математическое описание процессов восстановления 55

6.4 Расчет размера профиля доменной печи 59

7 описание и постановка моделей доменного процесса 61

7.1 Модель загрузки шихты конусным загрузочным устройством 62

7.2 Модель горения углерода у фурм доменной печи 64

7.3 Модель тепло- и массообмена в противотоке 66

7.3.1 Определяющие параметры в уравнениях тепло- и массообмена 70

7.3.2 Восстановление слоя материалов 71

7.3.3 Химические реакции восстановления окислов железа 72

8 Взаимодействие моделей в процессе функционирования 74

9 Описание управляющих моделей 76

10 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 78

10.1 Использование метода СПУ 78

10.2 Алгоритм расчета сетевых графиков табличным способом 84

10.3 Определение затрат на НИР 88

10.3.1 Расчет заработной платы исполнителей. 88

10.3.2 Затраты на электроэнергию 89

10.3.3 Амортизация оборудования и приспособлений. 89

10.4 Общие затраты на НИР 90

11 ОХРАНА ТРУДА 91

11.1 Расчет воздухообмена в помещении АСУТП 91

11.2 Акустический расчет в помещении АСУТП 92

11.3 Расчет защитного зануления электродвигателя 94

11.4 Расчет искусственного освещения помещения АСУТП 97

11.5 Пожарная безопасность здания АСУТП 99

12 Гражданская оборона. Устойчивость инженерно-технического комплекса АСУ доменного цеха МК «Азовсталь» к воздействию электромагнитного импульса (ЭМИ) ядерного взрыва 101

12.1 Введение 101

12.1.1Сущность устойчивости работы объектов в чрезвычайных ситуациях. 101

12.1.2 Факторы, влияющие на устойчивость работы объектов в ЧС 101

12.1.3 Организация исследования устойчивости работы объекта. 102

12.1.4 Характер воздействия ЭМИ на элементы производства. 104

12.1.5 Основные методы защиты от воздействия ЭМИ 106

12.2 Исследование устойчивости объекта к воздействию ЭМИ 107

12.2.1 Задание 108

12.3 Выводы по результатам исследования 110

12.4 Предложения по повышению устойчивости 110

Заключение 111

список ссылок 112

приложение а. Текст программы основного модуля 114

приложение б. текст программы модуля математической обработки 131

приложение в. инструкция по использованию программы 138




введение


Доменная печь № 4 комбината «Азовсталь» действует в составе доменного цеха и обеспечивает производство основного продукта цеха - чугуна. Производство чугуна в доменных печах является единственным реальным способом производства чугуна в нашей стране. Поэтому для оптимизации и интенсификации доменного процесса остро стоит задача создания таких автоматизированных систем управления, которые позволяют реально воздействовать на процесс. Кроме того, в сложных экономических условиях остро стоит проблема такой оптимизации процесса, при которой достигается значительное снижение затрат на производство чугун (особенно снижение расхода дорогостоящего кокса).

На доменной печи № 4 несколько лет назад смонтирована современная многоуровневая система автоматизация на базе импортных микроконтроллеров. На базе данных микроконтроллеров производится точное программное регулирование.

Однако, даже несмотря на внедрение такой системы, до сих пор не существует системы, обеспечивающей работу в автоматическом режиме. Для работы такой системы требуется некоторое прогнозирование реакции печи на те или иные воздействия.

Для такого прогнозирования на верхнем уровне системы обычно устанавливается управляющая вычислительная машина, работающая на основании функционирующих моделей доменного процесса.

До настоящего времени не существует четкого математического описания процессов, происходящих в доменной печи. Для анализа этих процессов применяется математический аппарат, в который вносятся корректировки по результатам работы реальных доменных печей.

В данном дипломном проекте сделана попытка создания подобной модели, которая позволит с достаточной ясностью оценить процесс, происходящие в шахте доменной печи, и проанализировать влияние внешних воздействий на эти параметры.


  1. Конструкция доменной печи и описание технологического процесса

1.1 Характеристика технологического оборудования


Комплекс технологических агрегатов доменной печи № 4 комбината «Азовсталь» предназначен для производства передельного и литейного чугуна, получаемого из оксидов железа (%Fe – до 59,6), содержащихся в агломерате, окатышах и железной руде с использованием в качестве топлива кокса и природного газа. Побочными продуктами доменной плавки являются шлак и доменный (колошниковый) газ.

Комплекс технологических агрегатов ДП-4 включает в себя основные технологические узлы и агрегаты:

- бункерная эстакада со скиповой подачей шахты на колошник;

- бесконусное загрузочное устройство (БЗУ);

- собственно доменная печь;

- барабаны-сепараторы №1-3;

- газосмесительная станция (ГСС);

- блок воздухонагревателей;

- система газоочистки;

Железорудное сырье, металлодобавки, сварочный шлак и известь в соответствии с заданной программой загрузки набираются из бункеров вагон-весами, а порции кокса – в весовые воронки. Из вагон-весов и весовых воронок шихтовые материалы перегружаются в скипы и подаются на колошник доменной печи. Шихтовые материалы загружаются в печь посредством БЗУ.

Доменная печь №4 – основной агрегат комплекса – имеет полезный объем 2000 м3.

Печь имеет прямоугольный литейный двор и снабжена тремя летками: две для выпуска чугуна и одна для выпуска шлака. Доменная печь оборудована 24 воздушными фурмами, через которые вдувается горячее дутье и природный газ. Дутье, обогащенное кислородом до 26%, поступает в печь с температурой 10001250 С, расходом до 3600 м3/мин и давлением до 300 кПа. Предусматривается вдувание в горн через воздушные фурмы природного газа, поступающего под давлением до 600 кПа. Давление под колошником поддерживается на уровне 160180 кПа.

Барабаны-сепараторы предназначены для производства пара за счет утилизации тепла, отдаваемого кладкой печи охлаждающей воде.

Нагрев дутья осуществляется пятью воздухонагревателями со встроенными камерами горения. Режим работы воздухонагревателей последовательный. Воздух на каждый воздухонагреватель подается индивидуально от вентилятора. Смешанный (природный + доменный) газ для нагрева воздухонагревателей подается от ГСС.

Краткая техническая характеристика ДП-4 и вспомогательного оборудования приведена в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Основные характеристики ДП №4



№№

п/п


характеристика

величина

Ед. изм.

1

2

3

4




1. Размеры профиля







1

Полезный объем

2000

м3

2

Высота полезная

35400

мм

3

Высота полная

38086

мм

4

Высота колошника

2300

мм

5

Высота шахты

18100

мм

6

Высота распара

1366

мм

7

Высота заплечиков

3000

мм

8

Высота горна

4000

мм

9

Высота лещади

4995

мм

10

Высота мертвого слоя

1320

мм

11

Высота оси воздушных фурм

3600

мм

12

Высота оси шлаковой летки

1800

мм

13

Диаметр колошника

7300

мм

14

Диаметр распара

10050

мм

15

Угол наклона шахты

8455’

град, мин

Продолжение таблицы 1.1

1

2

3

4

16

Угол наклона заплечиков

7909’

Град, мин

17

Диаметр горна

9900

мм

18

Количество воздушных фурм

24

шт.




2. Бункерная эстакада







19

Объем скипов

10

м3

20

Объем коксовых воронок

10

м3

21

Грузоподъемность скиповой лебедки

22,5

т

22

Скорость движения скипа

2,32/3,94

м/с

23

Грузоподъемность вагон-весов

40

т

24

Количество рудных бункеров

48

шт.

25

Объем рудных бункеров

83/93

м3




3. Воздухонагреватели







26

Поверхность нагрева блока ВН

180912

м2

27

Удельная поверхность нагрева

100,5

м23

28

Число аппаратов в блоке

4

шт.

29

Размер ячеек

40х40

мм

30

Производительность горелок

75000

м3



1.1.1 Профиль доменной печи


Доменная печь является агрегатом шахтного типа, то есть с вытянутым в высоту рабочим пространством, в котором осуществляется принцип противотока. Внутреннее очертание рабочего пространства доменной печи называется профилем.

Профиль доменной печи делится на 5 частей в зависимости от их геометрического очертания и технологического назначения: колошник, шахта, распар, заплечики, горн.



Профиль доменной печи показан на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Профиль доменной печи

На рисунке 1.1:

Нп, Нпол - полная и полезная высота печи; hг, hЗ, hp, hШ, hк - высоты горна, заплечиков, распара, шахты, колошника; dГ, dp, dк - диаметры горна, распара, колошника.


1.1.2 Фундамент доменной печи


Фундамент доменной печи служит для равномерной передачи давления печи с загруженными в нее сырьевыми материалами на грунт. Фундамент делится на две части: верхнюю наземную, называемую пнем, и нижнюю, называемую подошвой.

Фундамент доменной печи подвергается интенсивному тепловому воздействию и поэтому должен обладать достаточной термической прочностью, не разрушаясь и не давая трещин при нагреве. Поэтому верхняя часть фундамента выполняется из жароупорного бетона, а нижняя из обычного. Жароупорность бетону придается применением огнеупорного наполнителя - боя шамота. Верхняя часть фундамента выполняется монолитной. Огнеупорная кладка для горна - лещадь - укладывается на горизонтальную поверхность верхней части фундамента. Кольцевая арматура по периметру подошвы воспринимает усилия, возникающие в результате теоретических напряжений.


1.1.3 Металлические конструкции


Доменная печь снаружи заключена в металлический кожух, состоящий из ряда цилиндрических и конических поясов. Кожух выполняется из листов обычной малоуглеродистой или низколегированной высокопрочной стали. Толщина кожуха лещади и горна составляет 30-50 мм, заплечиков - 30-50 мм, шахты, колошника, и купола печи 25-45 мм. Кожух доменной печи выполняется сварным. Вырезы в кожухе для установки арматуры устройств для подачи воздуха, шлаковых и чугунных леток усиливаются накладкой металлической полосы, амбразур или литых рам.

На нескольких горизонтах по высоте печи вокруг кожуха размещены площадки, необходимые для обслуживания печи. Верхняя часть кожуха стягивается литым стальным фланцем, являющимся опорой для засыпного аппарата.


1.1.4 Кладка доменной печи


Огнеупорная кладка печи предназначена для уменьшения тепловых потерь и предохранения кожуха печи от тепловых и других вредных воздействий. Для футеровки доменной печи используются шамотный, высокоглиноземистый и' углеродистый кирпич. Для ответственных видов кладки используются пластифицированные мертели. Для заполнения швов между углеродистыми огнеупорами применяют углеродистую пасту, состоящую из литейного кокса и маслопека (55% масла, 45% пека).

1.1.5 Охлаждение доменной печи


Чтобы уменьшить разрушение огнеупорной кладки, между кожухом и кладкой установлена система охлаждения.

По периметру лещадь охлаждается двумя рядами вертикальных плитовых холодильников. Зазор между отдельными холодильниками заполняется чугунной замазкой. Плитовой гладкий холодильник представляет собой металлическую плиту из чугуна толщиной 160 мм с залитым в нее змеевиком из стальных бесшовных труб, по которому циркулирует вода.

Огнеупорная кладка горна охлаждается двумя рядами таких же холодильников, но холодильники фурменной зоны отличаются сложной формой. Это связано с необходимостью установки арматуры устройства для подачи воздуха в печь.

Кладка заплечиков охлаждается вертикальными ребристыми плитовыми холодильниками. Шахта печи на 2/3 высоты охлаждается вертикальными плитовыми холодильниками двух типов. Холодильники первого типа плитовые, гладкие или ребристые, конструктивно не отличаются от холодильников горна. Холодильники второго типа представляют собой плиту с кронштейном, предназначенным для опоры верхних рядов кладки. В плите и кронштейне залиты змеевики, по которым циркулирует вода

Вода на охлаждение всей печи подается с водонасосной станции по водопроводам. Расход воды на охлаждение печи 1.5-1.6 м3/ч на 1м3 полезного объема печи.



Поділіться з Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   44


База даних захищена авторським правом ©chito.in.ua 2019
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка