Автор: Пользователь скрыл имя, 16 Февраля 2012 в 08:05, курсовая работа
В курсовом проекте модернизирована система автоматизированного управления тепловым режимом шахтной печи №1 участка сократительной плавки и конвертирования медеплавильного цеха ООО «Медногорский медно-серный комбинат».
При разработке курсового проекта выполнены следующие задачи:
- изучена конструкция шахтной печи;
- дана характеристика процесса тепловой работы шахтной печи;
- проведен анализ и дана характеристика существующих аппаратно-программных средств системы управления тепловым режимом шахтной печи;
- разработаны структурная и функциональная схемы существующей системы управления тепловым режимом шахтной печи;
- разработана структурная схема системы управления тепловым режимом шахтной печи;
Введение 5
1 Анализ состояния вопроса и задачи исследования 8
1.1 Конструкция шахтной печи 8
1.2 Характеристика процесса тепловой работы шахтной печи 11
1.3 Анализ и характеристика существующих аппаратно-программных средства системы управления тепловым режимом шахтной печи и недостатки 15
1.3.1 Характеристика существующей системы управления тепловым режимом шахтной печи 15
1.3.2 Недостатки существующей системы контроля теплового режима шахтной печи 18
1.4 Цель и задачи 20
2 Разработка структурной схемы компьютеризированной системы управления тепловым режимом шахтной печи 21
2.1 Классификация современных систем управления тепловым режимом шахтной печи 21
2.2 Основные методы управления тепловым режимом шахтной печи 22
2.3 Выбор и обоснование структуры системы аппаратно-программных средств для управления тепловым режимом шахтной 22
2.4 Электрическая принципиальная схема системы управления тепловым режимом шахтной печи 23
3 Выбор и обоснование комплекса технических средств системы управления тепловым режимом шахтной 27
3.1 Выбор контроллера 27
3.2 Выбор первичных приборов, характеристика измеряемых сигналов от шахтной печи, используемых для управления 29
3.3 Выбор и обоснование средств сопряжения первичных приборов с устройствами обработки 32
3.4 Выбор и обоснование средства сопряжения исполнительных механизмов с устройствами обработки данных 34
3.5 Разработка функциональной схемы системы управления тепловым режимом шахтной печи 36
Заключение 38
Список используемых источников 39
Наименование | Ед. измер. | Показатели |
Площадь сечения в области фурм | м2 | 11,5 |
Высота печи х Длина печи | м | 9,4 х 11 |
Фурмы
количество
диаметр |
шт
мм |
22
219 |
Количество загрузочных воронок | шт | 6 |
Охлаждение кессонов | испарительное |
1.1.2 Разливочные машины
Для
удаления шлака из переднего горна
применяются шлакоразливочные машины
(ШРМ). Разливочные машины состоят из изложниц,
подвешенных шарнирно к двум бесконечным
цепям, к которым также крепятся ролики,
двигающиеся по рельсам. Для разлива оборотного
и печного шлака служит шлакоразливочная
машина с установленным на ней кантовальным
механизмом. Емкость ковша – 3,4 м3,
производительность - 9 т шлака в час,
емкость изложницы - 0,03м3.
Таблица 2 – Характеристики печных разливочных машин
Наименования | Ед. изм. | Шлаковая |
Производительность | т/час | 9 |
Число изложниц | шт. | 92 |
Емкость изложниц | м3 | 0,03 |
Максимальный вес чушки | кг | 90 |
Линейная скорость | м/мин | 0,9 |
Мощность электромотора | кВт | 6,8 |
1.1.3 Компрессорная станция
Компрессорная
станция предназначена для
Таблица
3 – Характеристика компрессоров
Показатель | Ед. измерения | Тип компрессора | |
4М10-100-8 | 4ВМ10-120-9 | ||
Производительность | м3/мин | 100 | 120 |
Рабочее давление воздуха | мПа | 0,8 | 0,9 |
Мощность эл. двигателя | кВт | 630 | 600 |
1.1.4 Воздуходувное оборудование
Оборудование предназначено для подачи дутьевого воздуха на шахтные печи и для отвода технологических газов.
Ремонты
воздуходувного оборудования и компрессоров
производятся согласно графику ППР.
Таблица
4 – Характеристика воздуходувного оборудования
Наименование | Марка | Производительность, нм3/мин | Рабочее давление, мм.вод.ст. | Мощность эл.
двигателя,
кВт |
Число оборотов,
об/мин |
Нагнетатель№1,2,3 | 0-500-23 | 550 | 3600 | 500 | 2975 |
Воздуходувка №4,5 | ТС-8/4 | 400 | 15000 | 1100 | 1500 |
Воздуходувка №6 | 900-31/1 | 900 | 2000 | 3500 | 3000 |
Дымосос | Д-20 | 2600 | 400 | 166 | 1000 |
Эксгаустер | Э-6 | 1600 | 400 | 400 | 1000 |
Загрузочное устройство шахтной печи представляет собой колокольную систему. Она состоит из царги в которую вставлены воронка для предания направления движения материала. Снизу установлен колокол, который открывается вверх, колокол крепится к стальной тяги, которая приводится в движение с помощью пневмоцилиндра. Пневмоцилиндр, приводится в движение воздухом, через специальные золотники, которые установлены на панели. Шихта загружается из бункеров находящиеся над печами. Лоток которых открывается с помощью электрической лебедки.
1.1.5
Установка испарительного
В печи выделяется огромное количество тепла т.е. температура в печи высокая и ни кирпич ни темболее стальные стенки не выдержат таких температур и разрушатся. Предотвращение разрушения стенок печи было исключено, за счет охлаждения стенок водой, которое может быть 2-х видов: орошением стенок при помощи устройства стенок ввиде коробок (кессонов). На шахтных печях была применена кессонированная система стенок. Вначале через кессоны пропускали воду. Нагретая вода выводилась в градирни, где охлаждалась затем снова возвращялась в кессоны. При такой системе стенки кессонов покрывались накипью и в кессонах накапливался ил. Тепло безвозвратно терялось. С применением испарительного охлаждения кессоны стали набираться из труб и в них химочищенную чистую воду. Была создана система отделения пара от воды из паро-водяной смеси, образующиеся в кессонах это позволило снизить аварийность кессонов, использовать тепло пара на нужды т.е. снизить безвозвратные потери.
1.1.6 Оборудование пылеулавливания
Отходящие газы шахтных печей очищаются от грубой пыли и охлаждаются в термосифонах или в циклонах диаметром 3000 мм, затем направляются для очистки в электрофильтрах типа ЭТГ 2-3-2,5-60, F = 60 м2 (пропускная способность одного электрофильтра 45-50 тыс.нм3/ч). Отходящие газы конвертеров очищаются в циклонах. Для транспортировки газа установлены 6 эксгаустеров типа Э-6 производительностью 100 тыс.м3/час газа с напором 320 кг/м2 при температуре газов 380оС, запыленности до 50 г/м3. Эксгаустеры размещены в дымососной металлургического цеха. Грубая пыль является оборотным материалом и возвращается в технологический процесс плавки. Далее, газы подаются по газоходу диаметром 3000мм в ЦСК одним из четырех дымососов ГД-20 производительностью каждого 150000 нм3/час.
Электрофильтровая пыль направляется в ЦПП на переработку для получения раствора цинка сернокислого.
1.1.7 Установки охладителей газов шахтных печей
Установка утилизации тепла предназначена для:
- снижения температуры
- утилизации тепла этих газов с получением насыщенного пара используемого на нужды комбината;
-
обеспечения нормальной работы
систем газоочистки
-
улучшение экологического
Таблица
5 – Техническая характеристика установки
утилизации тепла
Наименование | Ед. измер. | Показатели |
Количество газа на входе в установку | нм3 /ч | 10000 - 35000 |
Температура
газов:
- на входе в установку - на выходе из установки |
0 С | 300 – 750 240 – 450 |
Состав
газа:
CO2 SO2 CO O2 |
% | до 14 до 6 до 0,6 до 11 |
Запыленность газов | г/м3 | до 20 |
Теплоемкость установки | Гкал/ ч | 0,0011- 0,0016 |
Паропроизводительность | т/ч | 1,7-2,5 |
Давление насыщенного пара в барабане | МПа (кгс/см2) | 1,2 (12) |
Расход питательной воды | м3 /ч | 1,8-2,8 |
Диаметр и толщина стенки термосифона | мм | 1,8-2,8 |
Общее кол- во термосифонов | шт | 299 |
Поперечный шаг термосифона | мм | 420 |
Продольный шаг термосифона | мм | 180 |
Общая поверхность нагрева охладителя газов установки | м2 | 400 |
Шихту загружают сверху в вертикальную шахту печи. В нижнюю часть печи через фурмы подают воздух для горения топлива. Горячие газы поднимаются вверх навстречу загружаемой шихте. Двигаясь противотоком, газы отдают свое тепло шихте и охлажденные уходят из печи в верхней ее части. Загружаемый материал, двигаясь сверху вниз, проходит различные температурные зоны, где протекают физико-химические процессы.
Первая, подготовительная, зона имеет окислительную атмосферу за счет большого избытка дутья, подаваемого в печь. Температура этой зоны 600 —700 С (за счет тепла отходящих газов). Здесь происходит окисление сульфидов и твердом состоянии потому, что окисление сульфидов, как известно, начинается при температуре 360 — 400 С, т. е. намного раньше, чем загорается антрацит (700 С). В результате реакций окисления сульфидов выделяется тепло, которое расходуется на подогрев загружаемой в печь шихты; за счет этого несколько снижается, расход антрацита.
Кроме этого, в подготовительной зоне за счет горения серы увеличивается десульфуризация и получается меньшее количество штейна с повышенным содержанием в нем меди. Основные реакции, протекающие в подготовительной зоне печи:
2FeS2 + 11/2 O2 = Fe2O3 + 4SO2;
3FeS2 + 8O2 = Fe3O4 + 6SO2;
3FeS2 + 2H2O = 3FeS + 2H2S + SO2;
3FeS + 4H2O = Fe3O4 + 3H2S + H2;
CaCO3 = CaO + CO2
2CuFeS2 = Cu2S + 2FeS + S
Вторая, окислительная, зона печи - это зона высоких температур, доходящих в надфурменной области печи до 1500 С. Магнетит Fe3O4 образуется в подготовительной зоне по реакциям:
10Fe2O3 + FeS = 7Fe3O4 + SO2;
16Fe2O3 + FeS = 11Fe3O4 + 2SO2.
Вступая во взаимодействие с расплавом сульфидов и раскаленными кусками кварца в зоне высоких температур фокуса печи, магнетит разлагается и без особых осложнении переходит в шлак, по следующей реакции:
3Fе3О4 + FеS + 5SiO2 = 5(2FеО* SiO2) + SO2.
Плавка ведется на шлаки, содержащие 30 — 32% SiO2.
Третья зона — внутренний горн печи, где собираются жидкие продукты плавки, которые выпускаются через специальное устройство в наружный отстойный горн.