CC BY
57
Серiя: Техшчш науки ISSN 2225-6733
УДК 669.1:622
©Плотшков В.В.1, CaiTrapeeB Л.Н.
2
1НТЕНСИФ1КАЦ1Я АГЛОМЕРАЦ1ЙНОГО ПРОЦЕСУ ЗА РАХУНОК ВДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГИ КОМБ1НОВАНОГО ОГРУДКУВАННЯ I
ЗАВАНТАЖЕННЯ ШИХТИ
Показано вплив роботи ущшьнення гранул при використант барабанних огрудку-eanie та тартьчатих гранулятор1в на результати процесу сткання та яюсть агломерату. Запропоноват заходи щодо вдосконалення завантаження шихти на аг-ломашину.
Ключовi слова: робота ущыьнення, огрудкувач, завантажувальна воронка, човни-ковий розподшювач.
Плотников В.В., Саитгареев Л.Н. Интенсификация агломерационного процесса за счет совершенствование технологии комбинированного окомкования и загрузки шихты. Показано влияние работы уплотнения гранул при использовании барабанных окомкователей и тарельчатых грануляторов на результаты процесса спекания и качество агломерата. Предложены мероприятия по усовершенствованию загрузки шихты на агломашину.
Ключевые слова: работа уплотнения, окомкователь, загрузочная воронка, челно-ковый распределитель.
V. V. Plotnikov, L.N. Saitgareev. The intensification of the sintering process due to improvements in technology combinedpelletizing and loading charge. Shows the effect of the seal pellets using drum and disc pelletizer pellet on the results of the sintering process and product quality. The measures to improve the loading charge on sintering machine are proposed.
Keywords: seal, pelletizer, hopper, shuttle distributor.
Постановка проблеми. Агломеращя й сьогодш, й в осяжному майбутньому залишасться основним способом тдготовки залiзорудноl сировини до доменно! плавки. В даний час прюри-тетними завданнями для вше! галузi е подальше зростання виробництва агломерату та полш-шення яюсних показниюв.
Основний шлях збшьшення продуктивносп агломашин - тдвищення газопроникносп шару шихти шляхом li ефективного огрудкування. Разом i3 тим, у зв'язку i3 зростаючою част-кою тонких концентрата в агломерацшнш шихп, з одного боку, i практично вичерпаними мо-жливостями огрудкувачiв барабанного типу, з шшого, необхщним е пошук нових пiдходiв щодо подальшого вдосконалення технологи i техшки для огрудкування агломерацшно! шихти i наступних операцш.
Анашз останшх дослщжень та публжацш. Аналiз [1, 2] структури потоку шихти, що рухаеться в барабаш, i сил (тяжшня, тертя i вщцентрово!), що дiють на гранули, дозволяе виве-сти рiвняння роботи, що витрачаеться на ущшьнення гранул огрудковано! шихти в обертовому цилшдричному барабанi (Rym):
де кущ - коефщент, що враховуе частку часу, що витрачаеться на ущшьнення гранул (для цилшдричного барабана кущ ~ 0,1; для тарiльчатого гранулятора кущ ~ 0,5-0,6), частки;
d„ - дiаметр гранул, м; щ - швидюсть обертання, с-1; De - дiаметр барабана, м;
1 канд. техн. наук, доцент, ДВНЗ «Криворiзький нацюнальний ушверситет», м. Кривий Р^
2 канд. техн. наук, доцент, ДВНЗ «Криворiзький нацюнальний ушверситет», м. Кривий Рiг
n
R = к d ущ ущ ,
(1)
Серiя: Технiчнi науки ISSN 2225-6733
тпер - час перебування шихти в огрудкувачi, с.
Для ощнки впливу роботи ущшьнення на вертикальну швидкiсть сткання (Усп) i,
вiдповiдно, на питому продуктившсть за статистичними даними аглофабрик СНД отримано рiвняння регреси:
Усп= -l,729+0,0147^PкOЛ+6,529hш-0,179tш+201,023Wш-0,432dг+l,339Rущ, (2)
де ДРкол - розрщження в вакуумкамерах, мм вод. ст.; hш - висота шару, мм; Ш - температура шихти, ° С; Wш - волопсть шихти, частки; dг - середнш дiаметр гранул шихти, мм.
Вщповщно до (2) частка зовшшнього ущiльнюючого впливу на гранули, що забезпечуе вертикальну швидкiсть спiкання шихти, становить 7-11%.
Збшьшення ущiльнюючого впливу на гранули шихти збшьшуе кшьюсть мiцних гранул огрудковано! шихти, що формуються без зародкових центрiв з повернення. Це дозволяе знизи-ти величину оптимального вмюту повернення в шихп, що складае в даний час близько 30%, i створити умови для тдвищення виходу придатного без зниження вертикально! швидкостi ст-кання.
Аналiз рiвня динамiчних навантажень по довжиш барабана показуе, що в цьому вщно-шеннi обертовi барабани не вщповщають вимогам змiцнення гранул, оскшьки в мiру !х набли-ження до розвантажувального перетину барабана динамiчнi навантаження знижуються вщповь дно до зменшенням ступеня заповнення барабана шихтою вщ завантаження до вивантаження (рис. 1). Розподш шихти по довжиш огрудкувачiв при частотi обертання 5 хв"1, кутi нахилу 3° 30' i навантаженню по шихт 360 т/год, що пiдтверджуе вищесказане, iлюструеться на рис.1.
СО
0 -I-------
1 2 4 б 8 10 12
Довжина барабана, м
Рис. 1 - Розподш шихти по довжиш барабанного огрудкувача: р = 13,7%; t = 3,68 хв;
М = 24,795 т
В силу недостатнього енергетичного впливу на попк шихти, барабанний огрудкувач не в змозi радикально полшшити процес грудкування тонкоподрiбнених концентрата. Одним iз шляхiв вирiшення е застосування в агломерацшному виробництвi таршьчатих грануляторiв та iнтенсивних змiшувачiв.
Викладення основного матерiалу. У зв'язку з позитивним досвщом використання тарь льчатих грануляторiв для огрудкування частини шихти, що мютить 60-80% тонкоподрiбненого концентрату, становлять штерес данi про вплив роботи ущшьнення гранул при використанш рiзних апаратiв на результати процесу сткання i яюсть агломерату.
З щею метою для отримання огрудковано! шихти з рiзною часткою тонкоподрiбненого
В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХШЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ 2012р. Серiя: Техшчш науки Вип. 25
ISSN 2225-6733
концентрату в li залiзоруднiй частинi використовували лабораторнi барабанний огрудкувач i тарiльчатий гранулятор. Сткання шихти здiйснювали на лабораторнiй агломерацшнш устано-вцi. Результати дослiджень представлеш на рис. 2.
Рис. 2 - Вертикальна швидкють спiкання, вихщ придатного та пи-тома продуктивнють аглоустановки в залежностi вiд вмюту концентрату в шихтi:
- таршьчатий гранулятор
----барабанний огрудкувач
Питома продуктивнють зросла на 5,0%, причому збшьшення висоти шару шихти на 21 мм не призвело до зростання розрщження в газовщвщному тракт агломашини, що вказуе на збшьшення газопроникносп шару шихти. Металургшш властивостi агломерату в дослiдному перiодi покращилися: вмiст фракцп -5 мм в агломерат знизився вiд 8,4 до 8,1%. Мщнють агломерату за ГОСТ 15137-77 покращилася: на удар (Х +5) зросла на 0,5% (абс.), на стирання (Х ~0'5) зменшилася на 0,1%(абс.).
Як видно, зi збiльшенням роботи ущшьнення гранул огрудковано! шихти питома продуктивнють аглоустановки лшшно збiльшуeться (рис. 3). Таким чином, принципово встановлена можливють штенсифшаци процесу за рахунок збшьшення ущшьнюючого впливу на оброблю-ваний в них потiк шихти шляхом використання таршьчатих грануляторiв.
Однак практика показуе, що найретельнiша тдготовка шихти може виявитися неефекти-
Серiя: Технiчнi науки ISSN 2225-6733
вною через незадовшьне формування шару шихти на агломашиш. Для досягнення високо! га-зопроникносп шару необхiдно вирiшити комплекс завдань, починаючи з оптимiзащl режиму роботи човникового розподшювача (ЧР) вузла завантаження шихти i закiнчуючи конструкцieю гладилки шихти.
Рис. 3 - Залежнють питомо! продуктивностi аглоустановок вiд показника роботи ущшьнення гранул, отриманих в рiзних огрудкувачах: ■ i □ - огрудкування в лабо-раторних барабанному i тарiльчатому грануляторах вщповщно
Аналiзуючи роботу вузла завантаження, обробили даш про рiвень шихти в завантажува-льнiй воронцi (ЗВ), частой обертання барабанного живильника (БЖ) i витратi шихти за часом. Проектний розподш шихти по ширинi ЗВ був неращональним з технолопчно! точки зору, тому крива розподшу мае опуклу в центрi ЗВ форму з пониженням до кра!в ЗВ. Це обумовлено збь льшеними розмiрами розвантажувального вiкна бiля кра!в ЗВ. Рiвень шихти з лiвого боку (по ходу агломашини) коливався в межах 39-48%, з право! - 46-54%. Вщповщно змшювався рiвень сегрегацп шихти по крупносп i концентрацп палива - з пiдвищенням крупносп i зниженням концентрацп палива до кра1в ЗВ, що безпосередньо позначилося на якосн агломерату. При цьому розрахунковий середньоарифметичний рiвень шихти знаходиться в заданих межах: 5665%, тобто ця характеристика недостатня для керування завантаженням.
Для аналiзу розподшу шихти в ЗВ виконали розрахунки на математичнш модели Результата розрахунюв на моделi з розподшу шихти в ЗВ при проектному режимi роботи ЧР, тобто при однакових в кожному "циклГ' (послщовному проходi ЧР вперед i назад) швидкосп колос-никово! стрiчки (КС) i вiзка ЧР при заданому перевищенш рiвня шихти на границях ЗВ над центром, рiвному 0,2 м, шюструються на рис. 4.
о
сс
0 12 3 4
Ширина завантажувально! воронки, м
(б)
Рис. 4 - Профшь шару шихти в завантажувальнш воронцi: а - при проектному ре-жимi роботи човникового розподшювача; б - при оптимальному режимi роботи ЧР (Позначення: Н - назад, В - вперед)
Крива Н1 характеризуе профшь шару, який сформувався на поверхш в ЗВ у попередньо-
Серiя: Технiчнi науки ISSN 2225-6733
му цикл тсля проходу ЧР «назад» вiд границ В2 до границi В1 i потiм опустився вниз до випу-скного отвору ЗВ. Крива В2 характеризуе профiль шару в новому цикл пiсля проходу ЧР вперед вщ границi В1 до гранищ В2, а Н2 - в цьому ж цикл при повернент ЧР до границi В2. Вщ-стань мiж кривими Н1 i В2 характеризуе товщину поперечного шару при рус ЧР вперед, а вщ-стань мiж В2 i Н2 - при рус ЧР назад.
Оптимальним для роботи ЧР е режим, в якому на додаток до умови сталост швидкосп КС щодо тiчки дотримуеться умова, що враховуе накопичення шихти на КС. У цьому випадку КС i вiзок ЧР рухаються "вперед" з меншою швидкiстю, а назад - з бшьшою, при цьому змшна i швидкiсть руху КС та ЧР, а режим роботи ЧР встановлюеться вiдповiдно до умов:
де Vсв i Vсн - швидкiсть конвеерно! стрiчки човникового розподшювача в режимах роботи вперед i назад, м/хв;
кв i Vвн - швидкiсть вiзка човникового розподiлювача в режимах роботи вперед i назад, м/хв;
Vсвl, Vсв2 - швидюсть конвеерно! стрiчки човникового розподiлювача в режимах зу-пинок на ближньому до тiчки i дальньому вщ не! границях завантажувально! воронки вперед i назад, м/хв;
НшВ1 i НшВ2 - висота шару шихти на ближнiй i дальнiй вiд тiчки границях завантажувально! воронки в момент початку руху човникового розподшювача тсля зупи-нок, м;
Нш.ц - висота шару шихти в центрi завантажувально! воронки в момент закшчення його перетину потоком шихти з човникового розподшювача, м.
Режим роботи при знакозмшному рус ЧР з формуванням в ЗВ поперечних шарiв з одна-ковою товщиною забезпечуеться умовою (3), а з однаковою товщиною шарiв на КС - умовами (4) - (8) з урахуванням в них умови (3). При дотриманш перерахованих умов отримано оптима-льний профшь шихти, показаний на рис. 4,6.
Як видно, товщина поперечних шарiв в ЗВ практично однакова i вони перемщаються зверху вниз до розвантажувального отвору ЗВ рiвномiрно по висот i ширинi ЗВ. При цьому формуеться i симетричний i однаковий розподiл шихти бiля кра!в ЗВ. Вiдповiдно забезпечуеться рацюнальне формування шару на агломерацiйнiй машит, як в об'емi шару, так i бортiв па-лет.
Тривалiсть зупинок ЧР на границях ЗВ залежить вщ заданого рiвня перевищення шару над центром. З прийнятими параметрами тривалють зупинок ЧР на границях при рiвномiрному завантаженш шихти з ближньо! сторони до тiчки становить 0,5, з дальньо! - 1,7 с, при переви-щеннi рiвня бiля стiнок на 0,1 м -1,2 i 2,2 с, а при перевищент 0,2 м - 1,9 i 3,5 с вщповщно.
Через накопичення шихти на с^чщ ЧР при русi вперед i !! скорочення при зворотному рус маса шихти в ЗВ вщповщно знижуеться i зростае. Максимальне значення об'ему i маси (8,2 т) встановлюеться при зупинках ЧР на ближнш вiд тiчки границi, коли з КС скидаеться в тку вся накопичена шихта, а мшмальне значення (7,34 т) - на дальньому.
Контроль i регулювання параметрiв розробленого режиму здшснюеться за допомогою модертзованих приводiв КС i вiзка ЧР, якi оснащуються частотними перетворювачами, i дис-танцiйних датчикiв рiвня (зокрема, радарного типу) для вимiрювання в ЗВ на !! границях i в центрi, а програма управлшня реалiзуеться через контролер. Датчик рiвня встановлений на рамi рухомого вiзка ЧР, що дозволяе сканувати рiвень по ширинi ЗВ в чаш. Спшьно з алгоритмом роботи завантажувального пристрою, що мае завдання стабшзувати рiвень шихти в ЗВ на аг-ломашинi може бути реалiзований алгоритм завантаження шихти на палети, що включае осно-вш пункти:
• швидкостi агломашини i частоти обертання БЖ узгоджуються в залежносп вiд швидко-
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
Серiя: Техшчш науки ISSN 2225-6733
cri першо!;
• piBeHb шихти в ЗВ стабшзуеться шляхом змiни частоти обертання таршьчатих живиль-никiв в кожнiй rpyni шихтових 6yHKepiB, що обслуговують огрудкувачг
• при необхiдноcтi змiни швидкосп агломашини спочатку в автоматичному режимi повинна пропорцiйно змiнюватиcя витрата шихти за допомогою тарiльчатих живильниюв шихтових бyнкерiв i пicля цього, з урахуванням запiзнювання, - швидюсть агломашини.
З вiдомих cпоcобiв боротьби з нерiвномiрнicтю cпiкання по шириш cтрiчки можливе по-еднання двох з них: розширення борта палет i установку плоского розширеного колосника бшя борта палет. Борти палет варто розширити на 100 мм з кожно! сторони без змши площi !х колосникового поля. Завдяки цьому маса завантажено! шихти зросте на 5%, загальний прирют питомо! продyктивноcтi в доcлiдномy перiодi зрic на 4,6%, пiдвищилаcя мщнють агломерату.
Висновки
1. Iнтенcифiкацiя агломерацшного процесу може бути досягнута за рахунок збшьшення ущь льнюючого впливу огрyдкyвачiв на оброблюваний в них потш шихти шляхом застосування таршьчатих гранyляторiв.
2. В якоcтi характеристики для оцшки зовнiшнього yщiльнюючого гранули впливу та шстру-менту аналiзy процесу cлiд використовувати показник, що характеризусться вiдцентровою силою i включае cереднiй дiаметр гранул, а також основш конcтрyктивнi i технологiчнi характеристики обертового цилшдричного барабана.
3. Для усунення формування нерiвномiрноcтi розподшу шихти в завантажyвальнiй воронцi необхщно застосовувати новий режим роботи човникового розподшювача, що мiнiмiзyе за-значену нерiвномiрнicть.
Список використаних джерел:
1. Исаенко Г.Е. Комбинированное окомкование агломерационной шихты в аппаратах барабанного типа и тарельчатых грануляторах [Текст] / Г.Е. Исаенко, А.Н. Сапрыкин, А.С. Кузнецов, В.П. Пузанов, Ю.А. Фролов // Сталь. -2009. - № 8. - С. 2-7.
2. Греков В.В. Пути повышения производительности агломашин и освоение производства различных видов агломерата [Текст] / В.В. Греков, А.К. Семенов, Г.Е. Исаенко, А.С. Кузнецов // Сталь. - 2005. - № 12. - С. 6-8.
3. Фролов, Ю.А. Исследование процесса агломерации с использованием информации новой АСУ ТП агломашины АКМ-312 [Текст] / Ю.А. Фролов, В.Н. Богатиков, О.А. Семенов, А.Н. Леликов, В.П. Зыков // Сталь. 2010. - № 5. - С. 24-29.
Bibliography:
1. Isaenko G.E. Combined pelletizing sinter charge in drum machines and disc granulators [Text] / G.E. Isaenko, A.N. Saprykin, A.S. Kuznetsov, V.P. Puzanov, Y.A. Frolov // Steel. -2009. - № 8. -P. 2-7. (Rus.)
2. Greekov V.V. Ways to increase the productivity of sintering machines and commercial production of different types of sinter [Text] / V.V. Greeks, A.K. Semenov, G.E. Isaenko, A.S. Kuznetsov // Steel. - 2005. - № 12. - Pp. 6-8. (Rus.)
3. Frolov Y.A. The study of the sintering process using a new information control system sinter AKM-312 [Text] / Y.A. Frolov, V.N. Bogatikov, O.A. Semenov, A.N. Lelikov, V.P. Zykov // Steel. 2010. - № 5. - P. 24-29. (Rus.)
Рецензент: Г.В. Губш,
д-р техн. наук, проф. ДВНЗ «КНУ»
Стаття надшшла 12.11.2012
