WWW.OS.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Научные публикации
 

«ОАО «Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники» (ОАО «ВНИИМТ») Разработка и испытание газовых ...»

ОАО «Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники» (ОАО «ВНИИМТ»)

Разработка и испытание газовых эжекционных горелок для

обжиговой конвейерной машины ОК-228 ОАО «Качканарский

ГОК «Ванадий»

А.А. Винтовкин, В.В. Деньгуб, В.А. Хохлов (ОАО «ВНИИМТ»),

В.И. Клейн, А.А. Кутузов (НПВП «Торэкс»),

В.А. Глухих, В.Н. Леушин (ОАО «Качканарский ГОК «Ванадий»)

На конвейерной обжиговой машине ОК-228 осуществляется упрочняющий обжиг

железорудных окатышей в окислительной атмосфере разбавленных продуктов горения природного газа.

Особенностью обжиговой машины ОК-228 является отсутствие переточного коллектора и передача вторичного воздуха из зоны охлаждения непосредственно в зону обжига. Схема продольного профиля горна обжиговой машины, включая зоны подогрева, обжига, рекуперации и охлаждения приведена на рис.1. Таким образом, в горн обжиговой машины поступают два вида теплоносителя: высокотемпературный переток из зон охлаждения Vпер в количестве 140-150 тыс.м3/ч (t 1000С) и низкотемпературное горячее дутье Vгд в количестве 145 тыс.м3/ч (t 200С), подаваемое в горелки. Расход природного газа при заданном температурном режиме в горне зависит от отношения Vпер/Vгд. Чем оно выше, тем ниже расход природного газа.



Рис.1. Схема продольного профиля горна обжиговой машины ОК-228 №1 с указанием существующих объемов теплоносителя (нм3/ч) и его температуры: 1 – вакуумкамера; 2 – работающие вихревые горелки; 3 – место установки эжекционных горелок.

Горн оборудован 18-ю вихревыми двухпроводными горелками, разработанными и сконструированными ВНИИМТом, для условий сжигания газа в забалластированном воздухе при производстве вюститных и вюститномагнетитовых окатышей. Подробно устройство и работа горелок описана в [1].

Горелки установлены на боковых стенах горна на высоте 1600 мм от верхнего уровня тележек при встречной компоновке. В работе находится пять пар горелок, установленных в зоне обжига. Две пары горелок в качестве резерва установлены в зоне рекуперации. Поперечный разрез горна в наиболее высокой части его рабочего объема приведен на рис.2. Ширина рабочего объема горна составляет 4,3 м, высота – 4,35 м.

© ОАО «ВНИИМТ», 2013. 620137, г. Екатеринбург, ул. Студенческая, 16.

Тел.:+7 (343) 374-03-80, факс:+7 (343) 374-29-23, email: aup@vniimt.ru, сайт: www.vniimt.ru ОАО «Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники» (ОАО «ВНИИМТ») Рис.2. Поперечный разрез горна обжиговой машины ОК-228 в районе 13-14 вакуум-камер: 1 – горелка вихревая; 2 – горелка эжекционная.

В связи с изменившимися условиями на рынке железорудного сырья первостепенной задачей стала проблема существенного снижения расхода газа на производство окатышей. Одним из главных направлений работ в достижении этой цели является максимальное увеличение доли высокотемпературного воздуха и снижение доли воздуха с низкой температурой. Эта задача может быть решена за счет изменения соотношения потоков воздуха в горне с установкой в горне эжекционных горелок, работающих, в основном, за счет использования вторичного воздуха.

Такие горелки успешно работают на обжиговых машинах с переточным коллектором площадью 552 м2 СевГОКа, площадью 324 м2 ЦГОКа, площадью 108 м2 ССГПО. Основными элементами горелок являются газовоздушная часть, состоящая из каналов для истечения газа и первичного воздуха, и горелочный камень, в полость которого подсасывается вторичный воздух из переточного коллектора. Горение газа происходит в длинном факеле в основном в пределах форкамеры.

В связи с отсутствием в обжиговой машине ОК-228 форкамер при установке на горне эжекционных горелок горение газа будет происходить непосредственно в рабочем объеме горна над слоем окатышей при наличии сносящего потока вторичного воздуха.

Это обстоятельство сопряжено с несколькими проблемами.

Во-первых, при требуемом расходе газа на одну горелку 700 м3/ч и диаметре горелочного туннеля 340 мм длина факела составляет около 15 калибров туннеля [1], т.е.

5-5,5 м. При ширине горна 4,0 м горение будет заканчиваться у противоположной стенки рабочего объема. Несмотря на то, что факел будет сноситься набегающим потоком вторичного воздуха, средняя скорость которого в конце зоны обжига составляет около 10 м/с, глубина проникновения факела в сносящий поток, то есть расстояние от места © ОАО «ВНИИМТ», 2013. 620137, г. Екатеринбург, ул. Студенческая, 16. 2 Тел.:+7 (343) 374-03-80, факс:+7 (343) 374-29-23, email: aup@vniimt.ru, сайт: www.vniimt.ru ОАО «Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники» (ОАО «ВНИИМТ») истечения до места полного разворота по потоку, составит около 7,5 м [2]. Таким образом, наличие сносящего потока не исключит удар факела в противоположную стену.

При встречной попарной установке горелок на стенах горна неизбежно будет наблюдаться удар факела друг в друга, интенсификация перемешивания и локальный перегрев слоя.

Если полагать, что центровка горелок на стенках горна наверняка будет не идеальной, то возможно просто касание встречных факелов и в этом случае можно ожидать произвольное температурное поле над слоем.

Во-вторых, первичный воздух, подаваемый в горелку, имеет концентрацию кислорода около 15%. Концентрация кислорода во вторичном воздухе (сносящем потоке) около 17-18%. По мере движения этого воздуха вдоль горна и по мере сжигания в нем газа, инжектируемого горелками, концентрация кислорода в нем будет уменьшаться.





Известно [1], что при снижении концентрации кислорода в воздухе замедляется интенсивность горения, факел удлиняется, ухудшается стабилизация воспламенения, а при достижении этой величины менее 13% - горение прекращается.

Таким образом, в начале зоны обжига при сжигании газа эжекционными горелками можно столкнуться с проблемой недостатка кислорода.

Сознавая сложность возникших проблем тем не менее ОАО «Качканарский ГОК «Ванадий» приняло решение о проведении промышленных испытаний натурных образцов эжекционных горелок на действующей машине № 1. Исходные данные для разработки горелок подготовил ООО НПВП «ТОРЭКС», разработку и изготовление горелок выполнило ОАО «ВНИИМТ».

В качестве первого этапа работ принято решение об испытании двух горелок максимальной мощности при установке их в зоне рекуперации.

Основные принципы, используемые при разработке горелки следующие:

• Заданный расход природного газа и первичного воздуха разделяется на два потока, каждый из которых вытекает в свой горелочный камень.

• Горелочные камни устанавливаются один над другим в одной нише боковой стенки горна.

• Оси каналов в горелочных камнях для истечения смеси составляют с нормалью к боковой стенки горна угол 17. Причем ось верхнего и нижнего канала отклонены в разные стороны. Такая схема истечения дает возможность разместить в одном сечении печи условно четыре встречные горелки с непересекающимися факелами.

• В связи с тем, что концентрация кислорода в первичном воздухе около 15% можно максимально интенсифицировать перемешивание газа и первичного воздуха без опасности воспламенения смеси в смесителе.

Общий вид разработанной горелки показан на рис.3. На общей горелочной плите установлены два смесителя под углом 17 к нормали. Соосно со смесителями в стенке горна установлены два горелочных камня. Проход под аркой является каналом для подсоса вторичного воздуха в верхний горелочный камень. Проход под нижним камнем с наклонным подом обеспечивает подсос воздуха в нижнее сопло и является люком для удаления пыли. На горелочной плите установлены также запальные устройства, датчики контроля факелов.

Испытания горелок выполнены в две стадии: на экспериментальном стенде ОАО «ВНИИМТ» с определением расходных характеристик и на обжиговой машине.

При испытании горелок обнаружено следующее.

Розжиг горелки на холодном горне обеспечивается при помощи встроенного газового запальника при подаче в него чистого атмосферного воздуха.

Смесь, вытекающая из каждого смесителя, воспламеняется только от факела вблизи расположенного запальника. Воспламенение смеси, вытекающей из обоих смесителей, одним запальником не обеспечивается. Не обеспечивается также воспламенение смеси в одном из туннелей от факела, горящего в соседнем камне.

© ОАО «ВНИИМТ», 2013. 620137, г. Екатеринбург, ул. Студенческая, 16. 3 Тел.:+7 (343) 374-03-80, факс:+7 (343) 374-29-23, email: aup@vniimt.ru, сайт: www.vniimt.ru ОАО «Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники» (ОАО «ВНИИМТ»)

Рис.3. Эжекционная двухсопловая горелка обжиговой машины ОК-228:

а – вид с фронтальной стороны; б – сеч. А-А; в – вид со стороны рабочего объема горна 1 – плита; 2 – смотровой патрубок; 3 – патрубок фотодатчика; 4 – газовоздушная часть верхняя; 5 – то же, нижняя; 6 – люк для устранения пыли; 7 – горелочный камень верхний; 8 – то же, нижний.

При длительной работе горелки на малых нагрузках и в начальный период работы горна, когда во всех воздушных трактах концентрация кислорода около 21%, в горелочных туннелях наблюдается перегрев их стенок до свечения, особенно в выходном сечении.

Это явление характерно для горелок машин с переточным коллектором. В этих местах наблюдалось образование легкоплавких эвтектик на запыленных стенках и их разрушение. Однако, после выхода машины на технологический режим и стабилизации концентрации кислорода на уровне 15-17%, этот перегрев исчезал и наблюдался равномерный прогрев стенок по всей длине туннеля без местного свечения.

При розжиге опытных горелок на работающем горне, когда температура вторичного воздуха около 1000С, воспламенение газа происходило без запального устройства, оно было спокойным без хлопков и пульсаций.

Расходные характеристики горелок соответствовали заданным параметром. Но в связи с тем, что в горне продолжали эксплуатироваться и горелки старой конструкции, а трубопроводная система не менялась, обеспечить максимальную нагрузку опытных горелок не удалось.

По визуальным наблюдениям за работой горелок можно отметить следующее. При расходах газа на каждый смеситель до 280 м3/ч в горне наблюдались жесткие факела, не достающие до противоположной стенки и не соприкасающиеся друг с другом. Кроме того, не наблюдалось интенсивное искривление факела в вертикальной плоскости и не было заметно касания факелом слоя окатышей.

Отмечено, что при суммарной нагрузке на две встречно установленные новые горелки 1120 м3/ч, система автоматики горна автоматически уменьшала расход газа на соседние горелки.

При испытании горелок одновременно контролировался общий режим работы горна и качество тепловой обработки слоя. При этом производились замеры © ОАО «ВНИИМТ», 2013. 620137, г. Екатеринбург, ул. Студенческая, 16. 4 Тел.:+7 (343) 374-03-80, факс:+7 (343) 374-29-23, email: aup@vniimt.ru, сайт: www.vniimt.ru ОАО «Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники» (ОАО «ВНИИМТ») температурного поля в корпусе горелки, температуры на поверхности слоя, состав газовой фазы над слоем и в потоках воздуха.

При этом обнаружено, что температура газов омывающих газовое сопло, соответствует температуре переточного воздуха. На выходе из горелочного камня температура факела составляет около 1250С. По мере продвижения в горне температура на оси факела достигает 1500-1600С. Но интенсивное перемешивание факела и вторичного воздуха приводит к снижению температур над слоем до 1300С. Тем не менее, разница температур поверхности слоя между центром тележек и их бортом составляла 40С (в отдельных случаях до 100С). Недожог над слоем окатышей не обнаружен.

Анализ проб обожженных окатышей по высоте слоя подтвердил соответствие их свойств техническим условиям.

Таким образом, проведенные исследования показали:

• Предложенные эжекционные горелочные устройства обеспечивают устойчивое полное сжигание газа в условиях сносящего и забалластированного потока вторичного воздуха.

• Характеристики факела легко регулируются, что упрощает настройку теплового режима обжига.

По результатам испытания принято решение о реконструкции всей системы отопления обжиговой машины ОК-228, с заменой всех вихревых двухпроводных горелок на эжекционные.

Литература

1. Горелочные устройства обжиговых агрегатов металлургического производства. А.А.

Винтовкин, В.М. Удилов. – Челябинск. Металлургия. Челябинское отделение, 1991 – 336 с.

2. Ю.В. Иванов. Газогорелочные устройства. Изд. «Недра». М., 1972, 376 с.

03.2010 г.

Наши координаты ОАО «Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники»

(ОАО «ВНИИМТ») 620137, г. Екатеринбург, ул. Студенческая, д. 16 Винтовкин Анатолий Александрович Деньгуб Валерий Васильевич Тел.: +7 343 374 15 99, +7 343 383 74 00 Email: vintovkin@bk.ru © ОАО «ВНИИМТ», 2013. 620137, г. Екатеринбург, ул. Студенческая, 16. 5 Тел.:+7 (343) 374-03-80, факс:+7 (343) 374-29-23, email: aup@vniimt.ru, сайт: www.vniimt.ru





Похожие работы:

«ЗАКЛЮЧЕНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОГО СОВЕТА Д 217.010.01 НА БАЗЕ АКЦИОНЕРНОГО ОБЩЕСТВА «НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ГРАФИТА «НИИграфит» ГОСУДАРСТВЕННОЙ КОРПОРАЦИИ ПО АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ «РОСАТОМ» ПО ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА НАУК аттестационное дело № _ решение диссертационного совета от 07 апреля 2015 г. № 7 О присуждении Черненко Дмитрия Николаевича, гражданину РФ, учёной степени кандидата технических наук. Диссертация «Разработка и...»

«УДК 669.5.53 669.1.112 Кабанов Евгений Игоревич студент Научные руководители: Березовский Павел Владимирович к.э.н., доц. Баркан Михаил Шмерович к.т.н., доц. Национальный минерально-сырьевой университет «Горный» г. Санкт-Петербург ОСНОВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ С ПОЛУЧЕНИЕМ ТОВАРНОЙ ПРОДУКЦИИ С УЧЕТОМ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ BASIC EVENTS IN THE USING OF IRON STEEL WASTE SINCE OBTAIN COMMERCIAL PRODUCTS WITH REGARD ECONOMIC EVALUATION...»

«Ползучесть и релаксация остаточных напряжений в упрочнённых конструкциях, В. П. Радченко and М. Н. Саушкин, Mikhail Saushkin Опубликовано: 21st July 2010 Ползучесть и релаксация остаточных напряжений в упрочнённых конструкциях СКАЧАТЬ http://bit.ly/1cqCNRf Контактная прочность машиностроительных материалов,, 1964, Metals, 196 страниц.. Труды, Volume 23, Институт физики металлов (Академия наук СССР), 1960, Physical metallurgy,.. Iznosostokost i ustalostnaia prochnost stali v zavisimosti ot...»

«Утверждено “ мая 20 10 г. Зарегистрировано “ июля 20 10 г. 25 ” 15 ” Государственный регистрационный номер 4 0 1 4 0 1 5 5 FСоветом директоров 4 0 2 4 0 1 5 5 F Открытого акционерного общества 4 0 3 4 0 1 5 5 F «Горно-металлургическая компания «Норильский никель» 4 0 4 4 0 1 5 5 F (указывается орган эмитента, утвердивший проспект (указывается государственный регистрационный номер, присвоенный ценных бумаг) выпуску (дополнительному выпуску) ценных бумаг) Протокол № ГМК/19-пр-сд Федеральная...»

«1. Цели освоения дисциплины Цели освоения дисциплины: формирование у обучающихся знаний, умений и навыков в области обучения, воспитания и развитиясовременного мировоззрениябакалавров, так же приобретение навыков самостоятельной работы, необходимых для использования знаний по аналитической химии при изучении специальных дисциплин и дальнейшей практической деятельности.2. Место дисциплины в структуре ООП Дисциплина «Методы контроля и анализа веществ» относится к профессиональному циклу дисциплин...»





 
2016 www.os.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Научные публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.