4 Расчет сводовой кислородной фурмы (скф)
Эффективность использования кислорода для продувки мартеновской ванны определяют:
конструкция сводовой кислородной фурмы;
положение сводовой кислородной фурмы относительно уровня мартеновской ванны;
параметры дутья и режим продувки металла кислородом.
4.1 Конструкция сводовой кислородной фурмы
Сводовая кислородная фурма представляет собой конструкцию из трех концентрически расположенных цельнотянутых стальных труб диаметром 114; 89 и 45 мм. В верхней части труб расположены патрубки для соединения труб с трактами кислорода и охлаждающей воды. В нижней части СКФ имеется наконечник из чистой меди. Специальные компенсаторы обеспечивают независимое перемещение стальных труб СКФ относительно друг друга в связи с различным их нагревом и удлинением.
К параметрам, определяющим конструкцию наконечника СКФ относят:
– организацию охлаждения наконечника;
– число сопел;
– диаметр сопел;
– угол наклона сопел относительно оси СКФ.
Охлаждается СКФ технической водой. Расход воды 30–45 м3/час, Р= 5–8 атм, V = 3,4 –5,2 м/с. Максимально допустимый нагрев воды не более 100С. Соединяют медную головку и стальные трубы СКФ обычно на резьбе с последующей сваркой.
29
Головки СКФ имеют от 3 до 8 сопел (чаще 6) в виде цилиндрических каналов диам. 10–18 мм. Располагают сопла симметрично относительной оси СКФ под углом к оси 20–30 град.
Расход кислорода через одну СКФ может достигать 3000 м3/час, рекомендуемая чистота кислорода - не менее 95 %.
4.2 Определение расхода кислорода через одну СКФ
В соответствии с заданием, удельная интенсивность продувки ванны кислородом составляет 8 куб. м/(т*час).
Длительность плавки составляет 5,0 часов. При длительности продувки мартеновской плавки 50 % от длительности плавки расход технического кислорода составит:
Суммарный часовой расход кислорода:
Устанавливаем две СКФ с расходом кислорода 520 м3/час каждая.
4.3 Определение параметров наконечника скф
Исходные данные:
– max расход кислорода 520 м3/час;
– число цилиндрических сопел n=3 шт.;
– температура кислорода перед соплами СКФ Т=300 0С;
– давление кислорода перед соплами СКФ РО2: 1 Мпа;
– чистота технического кислорода 95 %.
30
РАСЧЕТ
Расход кислорода через одно сопло наконечника СКФ
м3/мин
Плотность технического кислорода при нормальных условиях
т/м3
Массовый расход кислорода через одно сопло наконечника СКФ:
кг/с
Скорость кислорода в сопле наконечника СКФ:
Плотность кислорода в сопле наконечника СКФ:
кг/м3
Площадь сечения цилиндрического сопла наконечника СКФ
31
Диаметр сопел наконечника СКФ
Принимаем к эксплуатации 3 сопловые СКФ с цилиндрическими соплами диам. 8 мм.
Общий вид сводовой кислородной фурмы приведен на рмс. 4.1.
Рис. 4.1 – Общий вид сводовой кислородной фурмы.
32
5 Выбор системы охлаждения и очистки отходящих газов
Основными источниками газообразования в мартеновских печах является топливо, сыпучие материалы, выделяющиеся при окислении углерода углекислого и угарного газов. Для очистки дымовых газов мартеновских печей применяют установки двух типов: мокрой очистки в скрубберах Вентури и сухой очистки в электрофильтрах /5/. Системы обеспечивают снижение концентрации пыли в отходящих газах до 100 мг/м, что соответствует санитарным требованиям Украины. Недостатками схемы мокрой очистки считается: высокое гидравлическое сопротивление (10–12 кПа), большое количество шламовой воды, что вызывает необходимость устройства громоздких отстойников и установок нейтрализации шламовой воды. Наличие в газах оксидов серы требует применения антикоррозийного покрытия при выполнении аппаратов из нержавеющей стали. Кроме того, для защиты дымовой трубы необходим подогрев газа перед выбросом в дымовую трубу.
Сухая электрическая очистка требует больших площадей и капиталовложений. Применение данной очистки связано с дожиганием всех горючих компонентов. С этой целью в боровах мартеновских печей устанавливаются дополнительные горелки.
Сухая электрическая очистка требует больших площадей и капиталовложений. Применение сухой электрической очистки связано с дожиганием всех горючих компонентов. С этой целью в газовых боровах устанавливаются дожигательные горелки. Установки для очистки газов мартеновских печей от пыли при работе печей как на воздушном дутье, так и при вдувании кислорода в факел и ванну независимо от принимаемой схемы является сложным инженерным сооружением.
Схему очистки мартеновских газов с применением труб Вентури рассмотрим на примере установки, приведенной на рис. 5.1. Отходящие дымовые газы после мартеновской печи поступают в трубы Вентури. В горловине трубы газовый поток турбулируется, в результате чего происходит осаждение частиц пыли на мелкораздробленных каплях воды. Из труб Вентури газы поступают в циклоны – каплеуловители, где происходит улавливание капель, которые выпадают в бункер со шламовой водой и через гидродозатор удаляются из бункера. Обычно устанавливаются центробежные пылеуловители с лопаточным завихрителем либо с тангенциальным подводом газа. Для исключения коррозии металла горловина трубы выполнена из нержавеющей стали, а кожух выполнен из двухслойной стали. Внутренние поверхности циклона – каплеуловителя и газоходов защищены антикоррозийным покрытием. На аппарат подается вода из оборотного цикла. В оборотном водном цикле установлена станция нейтрализации.
В последнее время в подобных схемах в основном применяются трубы Вентури с прямоугольной регулируемой горловиной, которая позволяет устанавливать режим работы газоочистки и регулировать давление под сводом печи. Регулирование может осуществляться ручным, механическим или автоматическим способом.
Непосредственным органом служит обтекатель (конической или эллиптической формы), который перемещается вдоль оси трубы Вентури и образует с горловиной трубы кольцевой канал для прохода газа с изменяющейся площадью сечения. Перемещение обтекателя осуществляется с помощью рукоятки через редуктор. Для аппаратов большой производительности устанавливаются механические приводы.
Подобные схемы позволяют очищать газы от остаточной запыленности примерно 100 мг/м. Однако схемы нейтрализации оборотной воды не всегда обеспечивают высокоэффективные результаты, что приводит к коррозионному износу оборудования газоочистки, кроме того, вследствие низкой температуры газов после труб Вентури, возможно явление сернокислотной коррозии дымовой трубы, в связи с чем необходимо подогревать газы перед подачей их в дымовую трубу.
34
Рис. 5.1 – Система охлаждения и очистки отходящих газов
35