Расчет профиля доменной печи
Вертикальный разрез внутреннего очертания рабочего пространства доменной печи называется профилем. Форма и размеры профиля доменной печи обусловлены физико-химическими, газодинамическими и механическими процессами, протекающими в рабочем пространстве доменной печи. Поэтому профиль печи условно делится на пять частей, отличающихся конфигурацией и размерами: колошник, шахта, распар, заплечики и горн. Существует несколько методов расчета профиля.
Расчет профиля доменной печи по методу акад. М.А. Павлова
Метод основан на взаимосвязи полезного объема печи V, полной высоты H, диаметра распара Д, производительности печи с 1 м2 горна РудS. Рекомендуется принять следующие значения производительности печи с 1 м2 горна в зависимости от суточной выплавки чугуна Рсут, т/сут.
|
Рсут |
0-1000 |
1000-2000 |
2000-3000 |
3000-4000 |
4000-5000 |
5000-6000 |
6000-7000 |
7000-8000 |
8000-9000 |
9000-10000 |
10000-11000 |
|
РудS |
32,0-40,0 |
40,0-48,0 |
48,0-53,0 |
53,0-57,0 |
57,0-59,5 |
59,5-62,0 |
62,0-63,5 |
63,5-65,0 |
65,0-66,5 |
66,5-68,0 |
68,0-69,5 |
Основные технологические факторы, влияющие на производительность печи и удельный расход кокса, следует привести, как для базового варианта, так и для проектируемых условий и на этой основе определить коэффициент использования полезного объема и расход кокса для проектируемой печи в сравнении с этими показателями базового варианта.
Полезный объем печи определяется из соотношения:
Где Р – заданная производительность печи, т/год;
N – число рабочих суток печи в году; рекомендуется принять n=355÷357 суток для больших печей при длительности кампании 12÷15 лет;
КИПО – коэффициент использования полезного объема печи.
Полезная высота Ho может быть определена по формуле:
Где Е – отношение полной высоты печи Н к диаметру распара Д, изменяющейся в пределах 2,25÷3,0; величина этого отношения может быть вычислена по формуле, имеющей вид уравнения линейной корреляции:
E= 3,6-3,2∙10-4∙V
R – коэффициент, учитывающий отклонение профиля печи от цилиндра; величина R изменяется в пределах 0,5÷0,6 и может быть рассчитана по уравнению R = 0,436+3,1∙10-5∙V
h0 – высота засыпного аппарата (3,5÷5,0 м).
Диаметр определяется по формуле:
Для определения диаметра горна dг следует рассчитать площадь сечения горна Sг с учетом производительности печи с 1 м2 горна и ее суточной производительности.
; 
.
Отношение полезного объема печи к сечению горна должно быть в пределах 22,5÷29. Для интенсивно работающих современных печей отношение диаметра распара к диаметру горна должно быть в пределах 1,10÷1,12. Если эти отношения выходят за пределы рекомендованных значений, то следует изменить исходные данные для расчета.
Для определения высоты горна hг задаёмся его объемом на 1 т суточной производительности, равным 0,0675 м3. Тогда
Диаметр колошника dк можно вычислить по формуле:
dк=0,593∙V0,33, м
либо определить по соотношению dк/Д=0,656 (по А.М. Павлову 0,67÷0,75).
Высота заплечиков hз определяется из соотношения:
hз=0,5∙(Д-dг) tg β, м
где β – угол наклона стен заплечиков (78÷800).
Академик М.А. Павлов рекомендует принимать высоту заплечиков, равной 3,0 м для всех случаев. Высота заплечиков современных печей изменяется в пределах 3÷3,7 м. Если высота заплечиков принимается, то определяется угол наклона заплечиков:
tg β = 2∙hз/(Д-dг)
современные доменные печи имеют угол наклона заплечиков 79÷810. Высоту распара hр следует принять в пределах 1,7÷2,3 м, а колошника в пределах 2,5÷3,0 м.
Высота шахты hш определяется по разности высот:
Hш = Hо-hг-hз-hр-hк, м.
Угол наклона стен шахты определяется по формуле:
tg α = 2∙hш/(Д-dк);
Если угол наклона стен шахты задан (от 830 для печей большего объема до 850 для печей объемом 1000 м3), то высота шахты определяется из соотношения:
hш= 0,5∙(Д-dк)∙tg α, м.
После определения размеров профиля следует рассчитать объем каждого элемента профиля и проверить соответствует ли расчётный объем печи заданному.