【正文】 滾圈與筒 體的聯(lián)接 滾圈與筒體的聯(lián)接方式，有固定式和活套式聯(lián)接兩種。如，滾圈和托輪都選用CrMoZG42 ，滾圈采用正火處理， HB200~實(shí)現(xiàn)這種硬度差主要有 3種方法： 30 1)同樣的熱處理?xiàng)l件，選擇不同的材料。我國滾圈多采用硅錳、鉻鋁合金鋼，如 SiMnZG35 ， CrMoZG42 等。隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，許多設(shè)備上的大型鑄鍛件正逐漸被焊接件取代。 = t 為達(dá)到更好的安全效果，可在鋼板外加石棉層，再加鋼板，厚度可定。 設(shè)定參數(shù)為： P=750 t， l= m， L= m， d= m 代入公式可知： 2 6 0 0 0 5 0≥44 －???? ≥? mm 這僅僅是筒體允許的最小厚度要求，考慮到腐蝕減薄應(yīng)適當(dāng)加厚。 28 根據(jù)國內(nèi)外回轉(zhuǎn)式精煉爐應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)臉的分析與研究歸納得出殼體厚度的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式 : 2DDL1 6 0 0 0lP≥ 44 －???? 式中： P— 殼體內(nèi)所有物體的質(zhì)量， t； l一兩滾圈中心線之間的距離， m； L一筒體的長度， m； d一筒體的內(nèi)徑， m。筒體設(shè)計(jì)一般遵循安全壽命設(shè)計(jì)或損傷容限設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想。 179。 = m 塊數(shù) 2N =(+）179。 179。 = t 2）保溫磚設(shè)計(jì)計(jì)算 外層 64mm 厚砌層用 230mm179。 （ +） =14600 塊 買 14600 塊 1M =14600179。 150mm179。 出銅口和氧化還原口因經(jīng)常需要檢修，宜采用組合磚組成孔口。 150 mm179。圓形筒體采用豎鍥形磚環(huán)砌，與鋼殼相接處 64mm 厚的砌層，用 230mm179。根據(jù)以上三個(gè)特點(diǎn)，回轉(zhuǎn)式精煉爐的筒體內(nèi)襯選用 350~450 厚的鎂鉻質(zhì)耐火材料， 64~114mm 厚的黏土質(zhì)耐火材料；兩端 墻選用 425~450mm 厚的鎂鉻質(zhì)耐火材料，加 64mm 厚的黏土質(zhì)耐火材料和 10mm 厚的耐火纖維板。 = 3mt 因此其密度為 435 ????? = 3mt 爐膛直徑為： 25 330 ??? ? 爐膛長度為： 0 ??? 設(shè)定熔體液面為爐膛中心下 ，則 2 .2 9 m=0 .224 .6 2=H 0 ?? 查表 41，取 k 值 ??? ）（ 爐膛容積為： 2020 ?????? ?? 3m 最大裝容量為： 52 0t95 . 795. 41=ρv=Q ? 由上述計(jì)算可知，設(shè)計(jì)計(jì)算的爐膛容量為 435t，工藝要求的爐膛容量為520t，設(shè)計(jì)值大于要求值，此設(shè)計(jì)尺寸能夠滿足要求。 表 41 系數(shù) K 值 0H / 0D K 0H / 0D K 0H / 0D K 爐膛直徑的確定主要是根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)過程中的經(jīng)驗(yàn)公式，其公式如下： 30 = 式中： Q— 爐子容量， t； ρ — 爐內(nèi)熔體的密度 (一般按粗銅液態(tài)密度并考慮適當(dāng)?shù)膴A渣量取其等效密度計(jì)算 )， t/ 3m 。設(shè)計(jì)筒體時(shí)除了要考慮具有足夠的強(qiáng)度和剛度外，還應(yīng)考慮到筒體材料的選擇及溫度對其允許應(yīng)力的影響，另外如何保證筒體的制造質(zhì)量也是關(guān)鍵。范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，因此，所有與其連接的相關(guān)設(shè)施均應(yīng)考慮撓性連接后再敷設(shè)剛性設(shè)施。 = 氧化、還原、澆鑄期消耗天然氣： 179。 = 2m a=24G/ 床F =24179。 (1+1316/273)/3600= 3m /s 表 35 按設(shè)計(jì)確定爐膛各處橫截面積及流速 部位 橫截面積 / 2m 流速 / 1sm? 爐頭 爐中 爐尾 出口流速較大，要求排煙系統(tǒng)抽力作相應(yīng)考慮。 =3911179。最終熱平衡如表 34 所示： 表 34 加料與熔化階段熱平衡表 項(xiàng)目 1hMJ? % 項(xiàng)目 1hMJ? % 燃料燃燒熱 37252 爐料吸收熱 8051 空氣物理熱 713 不完全燃燒熱 384 爐門逸氣帶走熱 2789 銅氧化反應(yīng)熱 1465 爐氣帶走熱 26038 通過磚體及爐門散熱 1922 合計(jì) 39430 合計(jì) 39430 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)及工作指標(biāo)的驗(yàn)算 ]6[ 燃燒空間釋熱率（ vq ） ( ) 膛粉空用低 V/Qxq iv ++= 式中： x——各工藝階段的石油焦粉消耗量， kg/h，根據(jù)工廠經(jīng)驗(yàn)，各階段燃料消耗量與加料熔化期的平均消耗量（ x）有如下關(guān)系： 加料期： 加料x =（ ~） x=~ kg/h 燜燒期： 燜燒x =（ ~） x=~ kg/h 21 熔化前期： 熔前x =（ 1~） x=~ kg/h 熔化后期： 熔后x =（ ~） x=~ kg/h 膛V —— 爐膛燃燒空間容積， 3m ，當(dāng)熔池深度為 650 mm 時(shí)， 膛V = m3，當(dāng)熔體面達(dá) 750 mm時(shí)， 膛V = 3m 。 2 開啟系數(shù) 1374 322 遮蔽系數(shù)? = 總散熱量 1972 （ 6）其他熱損失（包括水冷拱腳 梁、水冷爐門及不可預(yù)計(jì)的項(xiàng)目） 設(shè)為燃料燃燒熱的 2%，即 其他Q =179。 5000179。 179。 1316179。傳熱計(jì)算和燃燒計(jì)算后，計(jì)算進(jìn)入爐內(nèi)的總熱量和支出的所有熱量，比較熱量的有效利用部分和各項(xiàng)損失部分所占比例，據(jù)此判斷爐子工況的好壞，進(jìn)而考慮減少熱損失的措施 。 35310x=353x kJ/h 化學(xué)性不完全燃燒，設(shè) 爐氣中 2HCO? 的含量為 ％： 1 0 021)1 0 81 2 6(′H1 0 8O2 6 C1=Q 2 +=+′產(chǎn) ? kJ/h x1 00V=Q n 低 產(chǎn)化 =179。 300179。 （ 1）熱收入 16 1）天然氣燃燒熱 35310?燃Q x kJ/h 2）空氣物理熱 k J / h 6 6 2 . 8 1 x =4 5 x1 . 3 01 1 . 3 3= tC L=Q n 空空濕空 3）銅料氧化熱 1 4 6 5 9 7 6=8 . 51 0 . 0 2 4 10 4 0 0 1 2 9 8=Q 3 ????氧化 kJ/h 假定加料熔化階段有 ％的銅被氧化成 CuO ，其生成熱為 1298 kJ/kg， 為加料 /熔化周期。 = 2Oi=179。 = 2Oi=179。 100= ?OH2 = OH2V / nV 179。 100= ?2N =2NV/ nV 179。 = 3m / 3m 濕 oL =(1+) oL =(1+179。 2o,oL =179。 +2179。 +179。 CO%+2580179。 40= FeO ： 30/47179。可以通過熔點(diǎn)最低的成分 D點(diǎn)與三角形三個(gè)頂點(diǎn)分別作三 圖 32 FeO 2SiO 二元系 圖 33 CaO FeO 2SiO 三元系 12 條連線，由這些連線可看出各成分對熔點(diǎn)影響的幅度。加酸性輔料（如 2SiO ），雖然會使渣比重降低，渣含銅量降低，但渣粘度與熔點(diǎn)均會升高，需要高的爐溫方可保證渣流動性。故 CaO FeO 2SiO三元系是有色冶金爐渣的主要造渣系。 硅酸鹽中 FeO 含量愈高，其對硫化物溶解能力愈大，導(dǎo)致金屬損失增大。 當(dāng) 2SiO 含量 30％時(shí)，渣熔點(diǎn)最低 圖 31 2SiO CaO 二元系 11 1200 ℃，與有色冶煉溫度(11501300℃ )相近。 爐渣相系 （ 1） 2SiO CaO 二元系（如圖 31 所示） 各種硅酸鈣鹽熔點(diǎn)都很高，熔點(diǎn)1600℃的硅酸鈣位于含 CaO 32~59％的狹窄組成范圍內(nèi)，在含 CaO 59％時(shí)再增加 CaO ，則渣熔點(diǎn)將急劇升高。在某些情況下，爐渣不是冶煉廠的廢棄物，而是一種中間產(chǎn)物。 冶金爐渣的主要作用是使礦石和熔劑中的脈石、燃料中的灰分集中，并在高溫下與主要的冶煉產(chǎn)物金屬、硫等分離。 圖 13 固定床型蓄熱式換熱器 8 該廢銅精煉回轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)包括精煉回轉(zhuǎn)爐、煙氣余熱回收蓄熱器、天然氣燒嘴口、風(fēng)機(jī)、煙囪等部分。 其他煙氣余熱應(yīng)用 煙氣的余熱利用還可以采用“氣 — 氣”換熱方式從高溫廢煙氣中提取熱量，產(chǎn)生新的熱空氣用于生產(chǎn)或者供暖需要。 蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù) HTAC（ High Temperature Air Combustion）是目前國內(nèi)外開始流行的一種革命性的全新燃燒技術(shù)，它通過高效蓄熱材料將助燃空氣從室溫預(yù)熱至前所未有的 800℃高溫，同時(shí)大幅度降低 xNO 排放量，使排煙溫度控制在露點(diǎn)以上、150℃以下范圍內(nèi)，最大限度地回收煙氣余熱，使?fàn)t內(nèi)燃燒溫度更趨均勻。 傳統(tǒng)的燃燒方式是空氣和 煤氣預(yù)混和擴(kuò)散燃燒，在燃燒器周圍存在一個(gè)局部高溫區(qū)，造成爐溫不均勻，影響加熱質(zhì)量。在國內(nèi)的一些大型加熱爐上，最多用到四十幾對。板式換熱器如圖12 所示。因底吹攪拌性優(yōu)于側(cè) 圖 15 透氣磚 6 吹，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，在爐底增設(shè)透氣磚裝置，氮?dú)鈴牡撞抗娜耄栽鰪?qiáng)攪動，提高熔體中雜質(zhì)硫與氧以及還原劑與氧化亞銅碰撞幾率，從而大大改善反應(yīng)動力學(xué)條件，加快反應(yīng)速度，提高生產(chǎn)效率，降低還原天然氣消耗，增加公司效益。 粗銅無氧化摻氮還原火法 運(yùn)用熱力學(xué)和動力學(xué)原理，充分利用粗銅自身 O 和 S 反應(yīng)，達(dá)到脫硫除氧的目的，避免了因傳統(tǒng)氧化產(chǎn)生大量 Cu2O，減輕了還原負(fù)擔(dān)，簡化了工藝流程，提高了生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了世界銅火法精煉工藝的重大突破。它通過高動量氧氣燃料射流帶來強(qiáng)勁的爐氣卷吸來促進(jìn)更均勻的溫度分布和熱量傳遞。通過蒸發(fā)器的低溫?zé)煔庵匦麓蚧仄腿胧∶浩?，省煤器中的低溫?zé)煔獗伙L(fēng)機(jī)從冷卻槽下層送來的高溫燃?xì)庵匦录訜岢筛邷責(zé)煔馑偷狡啓C(jī)供發(fā)電機(jī)發(fā)電。它利用廢氣中的熱或可燃質(zhì)作熱源，生產(chǎn)蒸汽用于發(fā)電。 與反射爐相比較 , 回轉(zhuǎn)式銅精煉爐具有密封性好、生產(chǎn)能力大、所占空間小、結(jié)構(gòu)緊湊、熔煉速 度快、生產(chǎn)效率高、燃燒消耗低、環(huán)保條件好、機(jī)械自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)。 4 回轉(zhuǎn)式精煉爐 (又稱陽極爐 ) 是銅冶煉廠用于將轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的熔融態(tài)粗銅溶液在爐內(nèi)經(jīng)過造渣 、氧化、還原而產(chǎn)出陽極銅的專用設(shè)備。 表 12 OCu2 還原反應(yīng)的 CO 濃度值 銅液中的 OCu2 濃度 )P/Plg( 2COCO CO+ 2CO 總和中的 CO ％ COP， Pa ％，質(zhì)量 ％， mol 還原過程中用木炭或焦炭覆蓋銅液表面，以防再氧化。我國云南銅業(yè)公司則是采用粉煤作為還原劑，這是我國也是當(dāng)今世界上第一家成功運(yùn)用煤粉作為還原劑的。為此須選擇適當(dāng)?shù)娜蹌┦勾帚~熔體造渣和及時(shí)扒渣，以降低渣中該雜質(zhì)氧化物活度。39。39。M 表示金屬雜質(zhì)。當(dāng)空氣鼓入銅熔體時(shí)，雜質(zhì)優(yōu)先被氧化除去，銅成為粗銅的主體，雜質(zhì)濃度較低。 回轉(zhuǎn)式精煉爐為周期性作業(yè)，按過程物理化學(xué)變化特點(diǎn)和操作程序整個(gè)周期由加料、熔 化、氧化還原、澆鑄等階段組成，其中以氧化期和還原期為主要階段。爐內(nèi)銅水進(jìn)行氧化還原反應(yīng)時(shí) , 可根據(jù)不同作業(yè)周期的要求 , 將爐體傾轉(zhuǎn)至不同的角度。 400t 回轉(zhuǎn)式精煉爐由爐體、爐口、水冷裝置、爐蓋啟閉裝置、托輪裝置、驅(qū)動裝置、主令控制器、潤滑系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣操作控制系統(tǒng)等組成。 銅還是一種重要的生產(chǎn)和生活資料，其需求的變化主要取決于制造業(yè)的興衰和生活質(zhì)量的變化，也就是國家經(jīng)濟(jì)的好壞。 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 課程 設(shè)計(jì)題目： 400 噸 /爐年天然氣銅精煉回轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課程 設(shè)計(jì)起止時(shí)間： 指導(dǎo)教師： 學(xué)生姓名： 課程 設(shè)計(jì)要求： 1. 設(shè)計(jì)參數(shù) 設(shè)計(jì)產(chǎn)能： 400 噸粗銅 /爐，粗銅品位 90%，含 SiO2 10% 設(shè)計(jì)燃料：天然氣（ 4CH ： ％、 42HC ： ％、 CO ： ％、 2H ：％、 2CO ： ％、 2N ： ％、 2O ： ％） 設(shè)計(jì)排煙溫度：≤ 200℃ 2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)說明書： ① 設(shè)計(jì)方案：回轉(zhuǎn)式銅精煉原理→煙氣余熱回收方法→銅精煉節(jié)能減排新技術(shù) ② 設(shè)計(jì)已知條件 ③ 精煉爐設(shè)計(jì)計(jì)算：冶金造渣計(jì)算、燃燒計(jì)算、熱平衡表、精煉爐主要尺寸計(jì)算、單位產(chǎn)品能源消耗指標(biāo) ④ 精煉爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：筒體、滾圈、水冷爐口、托輪、搖臂支承架、托輪軸承、耐火保溫層 ⑤ 精 煉爐筑爐：磚砌體估算，筑爐技術(shù)要求 ⑥ 精煉爐烘爐熱工制度：烘爐操作要求，烘爐爐溫曲線 ⑦ 煙氣余熱回收：空氣 煙氣對流換熱系數(shù)→熱平衡→傳熱面積→換熱器結(jié)構(gòu)尺寸 ⑧ 設(shè)計(jì)匯總 3. 設(shè)計(jì)圖紙 回轉(zhuǎn)式銅精煉爐磚砌體總圖、煙氣余熱回收器結(jié)構(gòu)總圖 4. 設(shè)計(jì)進(jìn)度 第一階段 調(diào)研收集資料 第二階段 設(shè)計(jì)計(jì)算 第三階段 數(shù)據(jù)整理與結(jié)果分析，繪制工程圖紙 第四階段 設(shè)計(jì)說明書第一稿 第五階段 設(shè)計(jì)說明書第二稿 第六階段