Файл: Тарасов, В. П. Загрузочные устройства шахтных печей.pdf

а в откосе соответственно увеличивается. Изменение количества мелочи в гребне и откосе имеет при этом линейную зависимость от общего ее содержания в агломерате и может быть выражено уравне­ ниями:

Формулы (49) и (50) применимы для всех случаев загрузки агло­ мерата, содержащего свыше 50% фракции 10—0 мм.

Изменение содержания мелочи по окружности колошника в зави­ симости от ее количества в агломерате определяет соответствующее изменение суммарной массы всех фракций в гребне и откосе матери­ ала. Данная зависимость также линейная (см. рис. 65) и поэтому может быть выражена простыми математическими уравнениями. Как видно из рис. 65, общая масса агломерата в трех секторах гребня с увеличением содержания мелочи до 45—50% уменьшается, а в трех секторах откоса увеличивается:

где та. гр — суммарная масса всех фракций в гребне агломерата при: содержании в нем до 45—50% мелочи, %;

та. от1( —• то же, для откоса, %.

При увеличении в агломерате содержания мелочи свыше 45—50% суммарная масса всех фракций в гребне возрастает, а в откосе сни­ жается. Математическая зависимость массы агломерата по окруж­ ности печи от содержания в материале фракции 10—0 мм в этом случае выразится следующими формулами:

Количество агломерата в гребне и откосе, определяемое по фор­ мулам (51)—(54), отличается от действительного только на 3—5%. Следовательно, эти формулы можно применять для соответствующих расчетов на действующих доменных печах.

В табл. 12 представлены результаты распределения агломерата по окружности колошника, полученные на доменной печи Черепо­ вецкого металлургического завода [131].

Содержание в агломерате частиц <12 мм было 73,8%, поэтому количество фракции 12—0 мм и суммарная масса всех фракций в гребне и откосе по формулам (49), (50) будут следующими:

еа. гр = 1,0 + 0,425 • 73,8 = 32,4% ,

8а. отк = /3,2 — 0,425 - 73,8 = 41,8%.

В действительности данные величины составили соответственно 31,0 и 41,6% (см. табл. 12). Некоторое несоответствие объясняется тем, что в этом случае в формулы подставлялись значения для фрак-

111

Т а б л и ц а 12

цин 12—0, а не 10—0 мм. При увеличении равномерности грануло­ метрического состава агломерата уменьшается сегрегация мелких и крупных фракций по окружности колошника. С увеличением в агло­ мерате содержания фракции 10—0 мм, как правило, уменьшается количество фракции >25 мм, а поэтому уменьшается степень просы­ пания мелких частиц между крупными. В этом случае в гребень попадает большее, по сравнению с расчетным по формулам (49) и (50), количество фракции 10—0 мм. В формулы (49), (50) необходимо ввести эмпирический коэффициент К, учитывающий степень равномерности ситового состава:

Формулы (56) и (57) выполнимы только для случаев, когда содер­ жание фракции 10—0 мм в агломерате составляет 50—70%.

Поправочный коэффициент К вводят и в формулы (53) и (54), так как изменение количества фракции 10—0 мм в гребне и откосе агломерата от расчетных величин изменяет соответствующим образом и суммарную массу всех фракций:

112

Таким образом, зная общее количество фракции 10—0 мм, можно определить ее массу, а также и суммарную массу всех фракций в гребне и в откосе агломерата. Формулы (47)—(59) выведены для определенных условий, но ими можно пользоваться с достаточной точностью во всех случаях загрузки агломерата в доменные печи.

Большой интерес представляет распределение по окружности колошника фракции <3 мм, так как газопроницаемость столба ших­ товых материалов зависит в основном от соотношения диаметров мелких и крупных кусков. Чем больше эта разность, тем меньше будет объем пустот при смешивании этих фракций, и, наоборот, чем меньше разность диаметров, тем лучше будет газопроницаемость слоя смешанных фракций.

Содержание франции 3-0 мм б агломерате

Рис. 66. Распределение фракций <3 мм (/) и суммарной массы всех фракций (2) агломерата (я) и железной руды (б) по окружности колошника в зависимости от

гранулометрического состава материалов

В настоящее время на заводах применяют агломерат, в котором содержится мало фракции >25 мм (например, 3,7% в череповецком агломерате). Основная масса крупной фракции состоит из кусков 12—25 мм, т. е. средний диаметр куска составляет 18,5 мм. Если взять для смешивания с этой фракцией фракцию 12—0 мм, то соот­ ношение средних диаметров будет равно 6,0 : 18,5 = 0,33. Т. Л. Джо­ зеф отмечает [135], что при смешивании частиц, отношение средних диаметров которых составляет 0,5 и более, объем пустот уменьшается незначительно. Поэтому, очевидно, при смешивании фракций 12— 25 и 12—0 мм газопроницаемость слоя будет снижаться меньше, чем при перемешивании частиц крупностью 12—25 и 3—0 мм, у которых отношение средних диаметров равно 0,08. Еще большая разница между рассматриваемыми фракциями материала сказывается в их сопротивлении газовому потоку. Относительное сопротивление фрак­ ции <3 мм примерно в 3—4 раза выше, чем фракции 10—Змм [135].

Результаты распределения фракций агломерата и железной руды размером <3 мм, а также суммарная масса всех фракций в сек­ торах гребня и откоса материалов показаны на рис. 66. Эти зави­ симости линейные и поэтому могут быть выражены соответствую­ щими уравнениями:

содержания фракции 3—0 мм в указанных местах окружности ко­ лошника при загрузке агломерата, свыше 50% которого составляет фракция >10 мм, при этом не менее половины ее — куски >25 мм.

Объем крупных фракций по сравнению с объемом мелких будет в 1,5—2,0 раза больше, чем значения их масс, так как во столько же раз насыпная масса мелких частиц больше, чем крупных.

Мелкие фракции агломерата будут легко просыпаться между крупными на всех стадиях загрузки, вплоть до перемещения в струе материалов при высыпании из скипа через приемную воронку в рас­ пределительную. Это способствует, как было указано ранее, большей степени сегрегации материалов в воронке малого конуса. При работе доменных печей на агломерате чаще всего приходится иметь дело с материалом указанной выше кусковатости, поэтому в большинстве случаев можно пользоваться формулами (60) и (61). При загрузке агломерата, содержащего более 50% фракции <10 мм, закономер­ ности распределения мелочи < 3 мм и суммарной массы всех фракций будут несколько отличаться от указанных выше; и чем больше будет содержаться в агломерате фракции 10—0 мм, тем большим будет это отличие. Кроме того, большое значение, очевидно, будет иметь и соотношение в мелочи количества частиц <3 мм и 10—3 мм. Сни­ жение содержания фракции < 3 мм будет улучшать условия для просыпания мелочи между крупными кусками, и наоборот. Увели­ чение количества частиц < 3 мм приводит к затруднению сегрегации материалов в распределительной воронке. Соотношение количества крупных фракций в агломерате (10—25 и >25 мм) оказывает обрат­ ное влияние на сегрегацию по кусковатости. Чем больше содер­ жится кусков >25 мм, тем лучше условия для фильтрации мелочи, и наоборот. Таким образом, коэффициент К', учитывающий влияние гранулометрического состава агломерата на распределение фракции 3—0 мм между гребнем и откосом материала, представляет собой

114

Первый множитель в формуле (63) указывает на то, что при со­ держании в агломерате частиц <10 мм в количестве, большем чем 50%, коэффициент Кг увеличивается. Коэффициент Кг применим во всех случаях; если его величина будет больше единицы, т. е. если

В железной руде практически всегда меньше 50% фракции 10— 0 мм, поэтому нет необходимости вводить здесь поправочный коэффи­ циент.

На рис. 66 пунктирными линиями обозначена зависимость сум­ марной массы всех фракций в гребне и откосе агломерата (а) и же­ лезной руды (б) от содержания в материалах частиц <3 мм. С уве­ личением количества фракции < 3 мм масса агломерата в гребне уве­ личивается, а в откосе соответственно уменьшается. При содержа­ нии 33,2% мелочи в агломерате масса его в гребне и откосе одинакова. Изменение массы агломерата линейно зависит от количества частиц