ВВЕДЕНИЕ 4
1. АГРЕГАТЫ И ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ
ПЛАВКИ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ 6
1.1. Классификация печей по принципу теплогенерации 6
1.2. Печи для плавки медных концентратов на штейн 11
1.2.1. Особенности конструкции печей 16
1.2.2. Тепловой и температурный режимы работы
автогенных печей 23
1.2.3. Проблемы работы энерготехнологических комплексов
плавки в жидкой ванне (печах Ванюкова) 29
1.3. Котлы-утилизаторы для агрегатов цветной металлургии 32
1.4. Постановка задач работы 41
2. ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА «ПЕЧЬ ВАНЮКОВА - КОТЕЛ-УТИЛИЗАТОР»
(ЭТК НВ) 43
2.1. Особенности конструкции и теплообмена в ЭТК НВ 43
2.2. Выбор конструкции котла-утилизатора 49
2.3. Разработка рациональной конструкции элементов ЭТК НВ 53
2.4. Выводы по главе 2 54
3. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ
КОТЛА-УТИЛИЗАТОРА ЭТК НВ 55
3.1. Теплотехнический расчет котла-утилизатора 55
3.2. Совершенствование конструкции камеры нагрева котла-утилизатора 76
3.3. Выводы по главе 3 79
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 80
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 81
Металлургия меди и других тяжелых цветных металлов занимает одно из главных мест цветной металлургии России. Значимая часть валовой продукции отрасли нашей страны приходится на долю тяжелых цветных металлов. Потребность в меди растет с каждым годом все больше и больше, особенно в связи с бурным развитием ведущих отраслей нашей страны, например, как: энергетика, машиностроение, электроника, авиационная, космическая и атомная техника. Развитие в будущем и технический уровень производств меди и никеля во многом определяют технический прогресс нашей страны во многих отраслях, в которых она необходима для производства товаров. Так, чтобы получить медь на производстве могут использоваться различные способы плавок, например, плавка медных концентратов в электрических, шахтных, отражательных печах, при использовании процесса конвертирования медных штейнов, которые можно получить с помощью автогенной плавки во взвешенном состоянии, на штейне и других. На данный момент, существует несколько основных процессов, использующихся в автогенных плавках, это такие процессы как: «Норанда», «Мицубиси», «Уоркра» и Ванюкова.
Так, например, в настоящее время в промышленности предложено и находится в стадии реализации значительное количество автогенных процессов окисления сульфидов в расплавах. При этом количество новых предложения непрерывно увеличивается. Одним из основных способов в совершенствовании производства меди приходится на разработку и внедрение автогенных процессов на производстве. Автогенные установки способствуют интенсификации металлургического производства, а именно, существенно снизить затраты на топливо и энергоресурсы, и существенно улучшить экологическую обстановку на предприятиях и территориях, расположенных вблизи них, а также это дает возможность автоматизировать производственную деятельность и повысить условия труда. Анализ литературных источников и опыт эксплуатации энерготехнологических комплексов автогенной плавки в жидкой ванне (печах Ванюкова - ЭТК ПВ) показывает на недостаточную изученность в них теплотехнологических процессов, что не дает разработать рациональные конструкцию печей и компоновку элементов комплекса, а также не представляется возможным учесть их общее влияние на показатели теплообмена. На сегодняшний день одним из наиболее узких мест в работе энерготехнологического комплекса ПВ является утилизация теплоты отходящих газов. Именно поэтому котлы-утилизаторы (КУ), которые используются в ЭТК ПВ в большинстве своем работают неустойчиво, что будет сказываться на работе всего комплекса в целом. Одной из основных причин по которой КУ может приходить в негодность заключается в засорении их поверхностей нагрева технологическими уносами. Засорение поверхностей нагрева уносами, может происходить на производстве из-за несоответствия разработанных на основе принципов энергетического котлостроения конструкций КУ, условиям работы на отходящих из ПВ агрессивных, высокотемпературных запыленных газов. Именно поэтому одной из актуальных задач является совершенствование конструкций котлов-утилизаторов на основе исследования теплообмена в ЭТК ПВ.
Цель представленной бакалаврской работы - оптимизация конструкции энерготехнологического комплекса автогенной плавки в жидкой ванне (ЭТК ПВ).
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
- рассмотрены особенности конструкции и тепловой работы агрегатов и элементов энерготехнологических комплексов плавки цветных металлов;
- рассмотрены особенности конструкции и теплообмена в ЭТК ПВ, установлены проблемы его надежной работы;
- проведен выбор рациональной конструкции КУ для ЭТК ПВ;
- проведен теплотехнический расчет выбранной конструкции КУ;
- разработаны рекомендации для повышения и эффективности работы ЭТК ПВ.
В бакалаврской работе решалась задача, направленная на оптимизацию конструкции энерготехнологического комплекса автогенной плавки в жидкой ванне (ЭТК ПВ). В ходе выполнения работы получены следующие результаты.
1. Проведен анализ особенностей теплотехнологических процессов в опытно-промышленной печи ПЖВ-20 для плавки медьсодержащей шихты в жидкой ванне (печи Ванюкова).
2. Выбрана конструкция котла-утилизатора для ЭТК ПВ. Показано, что по своим технико-экономическим характеристикам котел-утилизатор РКК-20/40 удовлетворяет технологическим требованиям медно-никелевого производства и может быть использован в качестве элемента ЭТК ПВ для охлаждения отходящих из плавильной печи технологических газов.
3. Предложена рациональная конструкция ЭТК ПВ, включающая печь Ванюкова и котел-утилизатор РКК-20/40. Показано, что загрузка шихты через окна, расположенные между пиритной и плавильной сторонами печи, уменьшает пылевынос из печи и экранирует тепловое излучение от поверхности ванны расплава на поверхность кладки надслоевого пространства и экранов котла.
4. Проведен теплотехнический расчет проектного варианта котла- утилизатора РКК-20/40 ЭТК. Показано, что при проектных режимах работы ЭТК ПВ котлы-утилизаторы РКК-20/40 существующей конструкции не обеспечивают охлаждение отходящих из печи газов до температуры, требуемой по условиям сернокислотного производства.
5. Предложена рациональная конструкция КУ с пятью двухсветными экранами в радиационной части, позволяющая снизить температуру газов на выходе из КУ - до 290 °C, поверхности отложений - до 250 °C.
Представленный температурный режим работы КУ, снижает вероятность шлакования радиационных и конвективных поверхностей нагрева, а также соответствует технологическим требованиям сернокислотного производства.
