Дипломдық жоба ТҮсіндірме жазба тақырыбы: " Конверттердің газ құбырлар желісін автоматтандыру "

Екінші кезеңнің негізгі химиялық реакциялары келесі теңдеулермен сипатталады:

Cu₂S+1.5O₂-Cu₂O-SO₂

Cu₂S+2Cu₂O=6Cu+SO₂

Конвертерлеудің екінші кезеңінде конвертерге қорғасын өндірісіндегі таза емес мысты, скрап, мысты шикізат және басқа көмекші материалдарды салады. Міндетті шарты мыстың 6 ожау штейнде қайнатылу кезінде конвертерлеу операциясының ұзақтылығы 8-10 сағат болып табылады, және де бірінші кезең 6 сағат құрайды. Конвертерлеудің жалпы ұзақтылығы 9-12 сағат құрайды.

Фурмаларды тазалау конвертерлеудің бірінші және екінші кезеңінде фурмалық ломмен жүргізіледі. Мыс қайнау үрдісінің аяқталуы бетіне мыс қабығы суып қалатын болат ломмен фурма арқылы таңдалған мыстың сынамасын бағалауымен орнатылатылады. Ломды суда суытып мыстың сұры арқылы мыстың алдын ала дайындығын анықтайды.

Мыстың соңғы дайындығы экспресс-анализбен алғаш мыстың сынамасындағы мышьяк пен сүрменің мөлшерінен анықталады. Осы компоненттермен қанағаттандыратын анализ алынса, таза емес мыс конвертерден алдын ала бірінші кезеңді конвертерлі шлакпен шлакталған көлемі 5 м³ ожауға құйылады. Ожау мыс құйылатын алаңға тасымалданып изложницаларға құйылады.
1.3 Үрдіс технологиясының ерекшеліктері

Конвертер - мезгіл-мезгіл әрекетті агрегат. Айналым штейннің теруімен басталып алғаш мыс алынуымен аяқталады. Штейндегі мыстың құрамы 25-60%. Үрдіс 1300-1500°С температурасында отын шығынысыз автогенді өтеді. Жылу алмасуының негізгі түрі - конвективті. Конвертерлеу айналымы 4 тен 16-18 сағатқа дейін созылады және штейндегі мыстың құрамынан тәуелді. Конвертердің суық және ыстық жүрісі болуы мүмкін.

Қорыту цехында газдары жағынан бұрылып кететін төрт конвертер орнатылған. Үрлеу көлеміне байланысты әр конвертерден шығатын газдар көлемі 30-38 мың нм³/сағ. Конвертерлерден шыққан газдар алғаш тұрақты камера арқылы утилизатор қазанына келіп түседі. Онда температура 400°С дейін төмендеп, 20% шаңы ұсталынады. Одан әрі газдар екі элементтен тұратын, диаметрі 1,5 метр УН-24 топты құйындатқыштарға келіп түседі. Жоба бойынша құйындатқыштардың ПӘК-і 60 %, гидравликалық кедергісі су бағ. бойынша 70-100 мм. Тартылу-үрлеу құрылғылар ретінде өнімділігі 68000 м³/сағ, толық арыны су бағ. бойынша 210 мм, құйындатқыштардан кейін орнатылған ДН-17НЖ түтінсорғыштары қолданылады. Құйындат-қыштардан газдар диаметрі 1,8 м жинақтама газарнаға жіберіледі. Одан диаметрі 0,9 м газарна арқылы ХГТ1-2-40 электрофильтрлер бөліміне жіберіледі. Барлық үш фильтр бір уақытта жұмыс істеп тұруы керек. Газдардың электрофильтрлерге берілуінің алдында, олардың корпустары ауа көмегімен 200°С дейін қыздырылады. Электрофильтрлерге ауа ВВД-9У жоғары қысым вентиляторымен беріледі. Электрофильтрлерден газдар, өнімділігі 70-105 мың м³/сағ, ДН-19НЖ екі түтінсорғышымен күкірт қышқылды цехтың шаю бөліміне беріледі. Электрофильтрлердің белсенді қималарындағы газдардың жылдамдығы 0,22-0,33 м/с. кірістегі шаңдануы 2,22 г/нм³, температурасы 330-350°С.

Конвертердің жұмысқа бейімділігі едәуір шамамен ауа беру сүлбесі мен газдарды жинау жүйесін таңдауынан тәуелді. Жалпы қабылданған инженерлік шешімдер газдары бүйірінен әкетілетін конвертер үшін қолданыла алмайды. Жұмыстың практикалық нәтижелері конвертердің тазалауға тоқтатылмай жұмыс істеу ұзақтылығы тартылу-үрлеу режимінің берілген параметрлерін сақтауынан және жылу балансын ұстауынан тәуелді екенін көрсетеді. Мысалы, газдары бүйірінен әкетілетін типті конвертерге үрлеу жеделдетуін қолдануы мүмкін емес, ал оның белгілі шамадан артуы балқытылған бөлшектердің едәуір әкетілуіне және газ құбырында шоғырма түрінде шөгуіне әкеп соғады. Шоғырманың өсуі біртіндеп газдарды сору жүйесін істен шығарады, ал стационарлы камерада сиретудің көтерілуінің қажеттілігі SO₂ концентрациясын төмендетеді, бұл "царга-камера" жапсарының тығыздатқыш құрылғысы арқылы ауа соруының жоғарлауынан болады.

Жалпы ауа берілетін коллектордан газдары бүйірінен әкетілетін конвертердің жұмысы күрделенетіні және нашарланатыны анықталған. Ең тиімсіз вариант бір қуатты ұлғайтқыштан екі конвертерді ауамен қамтамасыздандыру сүлбесі болып табылады, себебі бір конвертерді үрлеуден шығарғанда екінші конвертердегі үрлеу шығыны жылдам жоғарылайды. Бұл балқыманың шашырауына және оның бұрылмалы газарнаға лақтырылуына әкеп соғады. Бұдан басқаруда ең қолайлы және үрлеудің берілген шығынын демейтін бөлімінде сенімді болып жеке ұлғайтқыштан ауамен қамтамасыздандыру сүлбесі табылады. Ең қолайсыз үрлеу шығыны 13-15 мың нм³/сағ болып тағайындалған.

Газдары бүйірінен әкетілетін конвертер үшін айналым саны реттелінетін эксгаустерлерді орнатылуы ескерілген, ол конвертердегі сиретуді бірқалыпты реттеуін іске асырады және практикада ағызу қылтасы арқылы суық ауаны артық сору мен газдарды цехқа шығаруына әкеп соқпады. Суық ауаның сорылуы бұрылмалы газарна зонасы мен конвертердің ішінде шоғырманың пайда болуына әкеп соғады. Айналым саны реттелінетін эксгаустердің болмауы конвертердің технологиялық тұрысы кезінде одан тартылудың сенімді қимасының бар болуына рұқсат бермейді, өйткені жай түтінсорғыштарда бағыттаушы аппарат толық жабылу кезінде керекті гермстизациясымен қамтамасыз етпейді.

Дроссельді тосқауылдың толық жабылу кезінде жұмыс істейтін эксгаустер конвертерде жеткілікті жоғары сиретуді жасалуын практикада көрсетілген. Газдардағы күкіртті ангидридінің жоғары болуын қамтамасыз етулің қажетті шарты су бағ. бойынша 0÷0,05 мм шегіндегі сиретудің тиімді реттеу жүйесін қолдану болып табылады. Мұндай сиретуде ауаның сорылуы үрленуден ≈10% болады. Үрлеу мен сиретудің шығынын қолмен реттеу қажетті дағдыларды талап етеді және толығымен күтуші персоналдан тәуелді.

Қазіргі кезде "үрлеу-сирету" параметрлерін автоматты тұрақтандыру мен қолдау жүйесі қолданылады. Бұл жүйе қос реттеуді қарастырады.

Алғашқысы - берілген үрлеу шығынын қолдау.

Екіншісі - үрлеуден тәуелді конвертердің ішіндегі сиретуді реттеу. Ол үрлеу шығыны азайған жағдайда ескеріледі.

Үрлеудің берілген шектен төмен болуы конвертердегі сиретудің жоғарлауына әкеп соғады және қылтасынан ауа сорылады. Бұрылмалы газарна зонасында орналасқан сирету датчигінен импульс бойынша бұл ауа соруын жою үшін эксгаустердің айналым саны керекті шекке дейін төмендеп конвертердегі сирету автоматты теңгеріледі, ал ауа сорылуы минимумға дейін барады.
1.8 Газ құбырларын басқару және бақылау

Газ құбырларын манометрлік және температуралық режимдерін реттеу үшін әр түтінсорғыштың сорғышында бағыттаушы аппарат және суық ауаның отырыңқы клапаны, ал үдеме газоходтарда - қоңыраулы затвор орналасқан. Қоңыраулы затвор конвертердің бұрылмалы механизмімен теңгерілген және керек кезде қоңырауларды реттеу конвертерщиктің пультынан дистанционды реттеуге келтіріледі. Конвертерге үрлеу берңілген кезде жұмыс істеп тұрған түтінсорғышта автоматты қоңырау ашылып, реттеуде бағыттаушы аппарат қосылады. Түтінсорғыш артындағы температура ≈450°C дейін көтерілген кезде автоматты түрде ауаның суық отырыңқының клапаны қосылады. Конвертерді үрлеу астынан шығару үшін алдын-ала долағыш тосқауыл көтерілуі керек.

Конвертер комплексі газдары бүйірінен әкелінетін конвертерден, П – тәріздес газарнадан, арадағы газарнадан, стационарлы камераның цилиндрлік царгасынан, утилизатор қазанынан, құйындатқыштардан, түтінсорғыш-тардан, газарналардан құрылған.

Парды өндірумен конвертерлі газдарды суытуға және технологиялық шығаруын дөрекі фракциялардан жарым-жартылай тазартуға арналған. Оның келесідей параметрлері бар:

1. Кірісіндегі газдардың мөлшері - 25000-30000 нм³/сағ

2. Кірісіндегі газдардың температурасы - 1200-1500 °С

3. Шығысындағы газдардың температурасы - 380 °С

4. Қазан құбырымен газдардың жылдамдығы - 0,8 м/с

5. Өнімділігі - 10 т/сағ.

Утилизатор қазаны біржүрісті, нығайтылған радиациялық бөлігімен келген. Тұндыру камерасы 30-40% шаңды тұндыруға рұқсат етеді. Конвертердің циклдік жұмысына байланысты жылу режимінің біркелкі еместік себептен конвертерді үрлеу астынан шығару периодына будың қазанның барабанына берілуі ескерілген.

Түсті металлургияда көптеген құйындатқыштардың ішінен НИИОГАЗ, СИОТ, НИОТ типтері тараған.

Құйындатқыштың барлық типтерін газарналар жүйесінің үлғайтқыш сызықтарында және соруында орналастыруға болады. Газдарды шаңнан тазарту үшін құйындатқыштарды түтінсорғыштардың алдына орналастыру қажет. Құйындатқыштарды болаттан қалыңдығы 4-8 мм етіп жасайды. Жоғары температурада газдарды тазалау үшін корпустың ішкі бетін шегендеу керек, ал шығыс құбырын ыстыққа төзімді болаттан немесе керамикадан жасау керек.

Құйындатқыштар тікбұрышты кіріс потрубкадан, корпустың цилиндрлі бөлігінен және шығыс құбырынан тұрады. Корпустың жоғарғы бөлігінде кіріс потрубканың биіктігіне тең қадаммен винттік сызығымен 360⁰С-қа бүгілген қақпағы бар, ал төменгі бөлігі конус түріндей, шығысында құбырда айналмалы қозғалысын ілгерілемелі қозғалысқа өзгертетін улитканы орналастырады. ИПК-да ЦН-24 типті құйындатқыштар орнатылған. Газдарды мүмкіншілігінше түзу газарналармен құйындатқыштарға әкелініп және одан әкетіліп отырады. Әдетте құйындатқыштар тобын орналастыру кезінде бір типті құйындатқыштарды орналастырады.
Түтінсорғыш:

Газдардың жылжуына артық қысым немесе тартымды тудыру үшін түтінсорғыштарды қолданады. Түтінсорғыш жұмыс доңғалағынан, қаптама және тұғырықтан тұрады. Түтінсорғыш жасайтын қысымы доңғалақтың айналу санының квадраты мен доңғалақтың радиусына пропорционалды. Сондықтан түтінсорғыш доңғалағын айналдыруына кеткен энергия шығыны айналу санының кубына көбейтеді.

Қаптама тұғырықта бекітілген және де оның үстінде доңғалаққа айналдыру қозғалысын хабарлайтын электродвигатель орналасқан. Қаптама ішіндегі доңғалақ диск көмегімен айналдырушы білікке бекітілген. Диск айналасына радиалды орналасқан күректің доңғалақтарын бекітеді. Қаптамада үш тесік бар. Біреуі доңғалақ білігінің өтуіне арналған. Оған қарама-қарсы газдардың кірісіне арналған, диаметрі доңғалақ диаметріне жақын. Үшінші тесіктің осі корпусқа тангенциалды орналасқан. Доңғалақтың ортаңғы тесікпен айналғанда газ түтінсорғышқа сорылып, тангенциалды орналасқан тесікке лақтырылады. Біздің газоходта айналу саны реттелінетін түтінсорғыштар орналастырылған. Оның типі ДН-15НЖ, өнімділігі 70-100 мың м³/сағ.

Электрофильтр:

УГТ-1-3-40 - бірыңғайланған, көлбеулі, жоғары температуралы, құрғақ, үшполды, белсенді зонадағы ауданы 40м² электрофильтрі. Әр алаңның ұзындығы 2,5 м. электрофильтр келесі буындардан тұрады:

а) Корпусы

б) Газ таратылу құрылғылар

в) Сілкудің механикалық жүйесімен тұнбаға отырғызатын электродтар жүйесі

г) Сілку механизмімен тәждейтін электродтар жүйесі

д) Оқшауланған қорабтар

е) Оқшауланған тіреу құрылғылары

Электрофильтр әрекетінің мәні газдардың құрамындағы шаң бөлшектерін зарядтау және оның газдардан электр өрісі әрекетінен шығарылуында негізделген. Шаңды зарядтауға қажетті иондар ағыны біртекті емес электр өрісіндегі тәждеумен құрылады. Айналасында тәжді разряд құрылатын электродтарды тәждейтін деп, ал шаң бөлшектері тұнбаланатын басқаларын тұнбаландыратын электродтар деп атайды.

Есептеу үшін келесі берілгендер қажет:

Атмосфералық қысым - 760 мм сын. бағ.

Үрлеу температурасы - 50 °С

Шығын газдардың температурасы - ≤500 °С

Штейнді қайта өндіру - 1000 т/тәулік

Берілгені бойынша штейн құрамы:

50% - Си 17% - Fe

24% - S 3.8% - Pb

2.7% - Zn

Конвертерлі шлактың құрамы

3% - Cu 48.11% - Fe

1.56% - S 24% - SiO₂

15.11% - O₂

Берілгендері заводтікі.

Кесте 2 - Конвертерлі шлактың рационалды құрамы

Ақшыл күңгірттің мөлшері:

Ақшыл күңгірттің кұрамында Cu₂S металды мыс пен қоспалары бар.

Конвертерге Cu₂S келіп түседі, кг:

100 кг ыстық штейннен - 62,6

38 кг суық материалдардан - 38·0,34=13,09

Барлығы: 72,69
CuFeS₂ диссоциациясы нәтижесінде конвертерде 0,28кг Cu₂S пайда болады;

Си₂О + FeS = Cu₂S + FeO реакциясынан тағы 0,52 кг Cu₂S пайда болады;

Cu₂S - ң толық мөлшері : 72,69+0,28+0,52=76,49 кг.

Конвертерлі шлакпен 49,64·0,0376=1,87 кг Cu₂S әкетіледі.

Ақшыл күңгіртте 76,49-1,87=74,62 кг Cu₂S қалады.

Металды мыс толығымен ақшыл күңгіртке айналады деп қабылдайық.

38·0,275=10,45 кг

Ақшыл күңгіртті шығаратын металды мыс пен Cu₂S - ң толық мөлшері:

74,62+10,45=85,07 кг

Ақшыл күңгірттегі Си мен S суммасы 95,5% құрайды деп қабылдаймыз. Ақшыл күңгірттің мөлшерін анықтаймыз:

Конвертерлі шлактың құрамындағы Fe FeO түрінде болады:

4,96·0,3531=17,53 кг

Суық тұнбамен бірге Fe FeO түрінде келіп түседі:

38·0,115=4,37 кг

және де Fe келесі реакциялармен қышқылданады:

FeS+Cu₂O ↔ Cu₂S+FeO

FeS+3Fe₂O₃ ↔ SO₂+7FeO

0,19+0,68=0,87 кг Fe

Fe FeO дейін үрлеу оттегімен қышқылданады:

17,53-4,37-0,87=12,29 кг

Fe+O₂ ↔ Fe₂O₄ реакциясы бойынша Fe қышқылдануы үшін О₂ мөлшері:

2Fe+O₂ ↔ 2FeO реакциясы бойынша Fe қышқылдануы үшін:

Теория бойынша Fe қышқылдануы үшін барлығы

1,39+3,52=4,91 кг О₂ қажет.

Конвертірлеудің бірінші периодында күкіртті Fe-ң 9,09 кг қышқылданады. Және де халькопериттің диссоциациясы нәтижесінде пайда болған 0,057 кг күкірт бар. Бұдан барлығы 9,147 кг S қышқылданатыны шығады. Тәжірибелі берілгендерден S-ң SO₂-ге дейін, S-ң SО₃ дейін қышқылдану мөлшерінің қатынасы 6:1 құрайды деп қабылдаймыз. Бұдан, SO₂-гe дейін

SO₃-ке дейін

9,147-7,84=1,31 кг S қышқылданады, 3,28 кг SO₃ шығады, 1,97 кг О₂ қажет. Барлығы S қышқылдануға О₂-ң теориялық шығыны 7,84+1,97=9,81 кг құрайды.

Ал Fe мен О₂ қышқылдануға барлығы 14,72 кг О₂.

Практиканың берілгені бойынша конвертердің ваннасында О₂-ң пайдалануын 95% деп қабылдап О₂-ң практикалық қажетті мөлшерін анықтаймыз:

кг

О₂-ң артықтылығы:

15,49-14,72-0,77 кг құрайды.

Ауа құрамында 23% О₂ болғанда конвертерлеудің бірінші периодында

Екінші период үрлеуді тоқтатпай жүргізіледі. Үрдістің өнімдері таза емес мыс, газдар, изгарь болып табылады. Берілгендерге байланысты конвертерлеудің екінші периодында S-ң SO₂ мен SО₃-ке дейін сәйкесінше 5:1 қатынасымен қышқылданады.

SO₂-re дейін кг қышқылданып, 26,84 кг SO₂ шығарылады және 13,24 кг О₂ шығындалады. SО₃-ке дейін 15,89-13,24 = 2,65 кг қышқылданып, 6,61 кг SO₃ шығарылады және 3,96 кг О₂ шығындалады. Күкіртті қышқылдануға кеткен О₂-ң жалпы теориялық шығыны: 13,24+3,96=17,2 кг. О₂-ң 95% қолданғанда кг О₂ қажет. О₂-ң артықшылығы: 18,11-17,2=0,91 кг.

Ауа қажеттілігі: немссе нм³.