Shaxta pechlarida texnologik jarayonlarni amalga oshirishda shaxta
o‘lchamlarini (diametrlarni, balandlikni, yonish zonasi o‘lchamlarini) to‘g‘ri tanlash muhim ahamiyatga ega. Pech o‘lchamlarini to‘g‘ri tanlash shaxtaning gorizontal kesimlari bo‘ylab gaz oqimi taqsimlanishini, materiallar harakatlanishini, issiqlik va massa almashinuvi samaradorligini belgilaydi.
Domna pechlari yon tomon o‘lchamlarining o‘zaro nisbati ma'lum bo‘lgan empirik formulalar bo‘yicha, yonish zonasi miqdori va masofasi havo furmalari miqdori va o‘lchamlari, aralash puflash o‘lchamlari bilan belgilanadi. Pech markazidagi aktivligi kam zona uning hajmi ortishi bilan uzluksiz oshib boradi. Domna pechining markaziy sohasida hatto temir rudali materiallar yo‘qligida ham aktivligi kam zonaning oshishi uning ishlashini yomonlashtiradi.
Bunday tartibda ishlovchi shaxta pechlari o‘lchamlarini tanlash muhim ahamiyat kasb etadi, bunda temir rudali materiallar erishi zonasida qattiq faza (koks) bo‘lmaydi. Issiqlik va tiklagich plazmali generatorlardan olinadigan temirni bevosita olish jarayonida katta solishtirma issiqlik oqimlari mavjudligi bois, temir rudali materiallarning jadal eritishi plazmatronlarning soploli sohasidagi mahalliy hajmlarida sodir bo‘ladi. Bu holatda eritish zonalari oqib chiqish teshiklari vazifasini o‘taydi. Eritish zonalari tashqarisida va ular o‘rtasida eritish sodir bo‘lmaydi. Eritish zonalari o‘rtasida yotgan va pech markaziga yaqin bo‘lgan temir rudali materiallar tiklovchi gazlar va qizdirish ta'siriga uchraydi, yopishadigan massa hosil qilib, yumshaydi, va ularning harakatlanishi mumkin emas. Materiallar tiklanishi va issiqlik ko‘chishi bilan bog‘liq bo‘lgan jarayonlar shaxtaning gorizontal kesimi bo‘yicha bir xilda rivojlanmaydi. Shaxta pastki qismining gorizontal kesimi eritish zonalari bilan eng yuqori darajada yopilgan bo‘lganda, materiallarni eritish va issiqlik ko‘chirilishi bo‘yicha eng yaxshi sharoitlarga erishish mumkin. Bunga gorizontal tekislikda eritish zonasi urinishiga imkon beradigan plazmali generatorlarning shunday miqdorni o‘rnatish bilan erishish mumkin.
Shaxta pastki qismining diametri (plazmatronlar o‘rnatilishi darajasida) ΣSz eritish zonalari kesimi jamlanma maydonining shaxta pastki qismi kesimining Ssh umumiy maydoniga o‘zaro nisbatining eng yuqori miqdoriga erishish sharoitlaridan hisoblanadi. Eritish zonasi kesimining jamlanma maydoni faqat plazmatronlarning soni bilan emas, balki ularning tuzilishi va gazoelektrik o‘lchamlari bilan ham aniqlanadi.
Shunga bog‘liq holda, har bir aniq holatda gorizontal kesimdagi eritishning alohida zonalari ulushini hisobga olish bilan shaxta pastki qismi diametrini hisoblash lozim, bu ΣSz/Ssh eng yuqori miqdorga eritishga olib keladi. Shubhasizki, doimiy o‘lchamlarda eritish zonasining qanchalik katta sonini shaxtaga joylashtirish lozim bo‘lsa, eritish qo‘shni zonalarining gorizontal o‘qlari o‘rtasidagi burchak shuncha kichik bo‘ladi, shunga ko‘ra, shaxta pastki qismining katta diametri lozim bo‘ladi va aksincha. Plazmatronlar tuzilishining hamda ular ishlashining gazoelektrik o‘lchamlarining o‘zgarishida (plazmatronlar soni doimiy) eritish zonasi shakli o‘zgaradi, bunda hattoki shaxta pastki qismining diametri ortishi yoki kamayishi bilan birga kechadi. Shunday qilib, shaxta pastki qismi radiusiga nisbatan geometrik masalani yechib, uning ΣSz/Ssh eng yuqori qiymatini ta'minlovchi diametrini hisoblash mumkin.
Shaxta pastki qismi diametrini hisoblashda plazmatronlar miqdoriga va gazoelektrik o‘lchamlariga bog‘liq bo‘lgan agregat unumdorligi hisobga olinishi lozim, bu o‘z navbatida, eritish zonasi o‘lchamlarini va shaklini ham belgilaydi. Agregatning berilgan unumdorligi uchun formula bo‘yicha plazmali generatorlarning jamlanma quvvatini aniqlash mumkin.
Eng kam joiz bo‘lgan solishtirma quvvatni bilib, shaxtada temir rudali materiallarning eritish, tiklash va harakatlanishi jarayonlarini tashkil qilish uchun lozim bo‘lgan gaz miqdorini aniqlash mumkin:
G=∑ N/ N ud
bunda, G- gaz miqdori, m3/s; ΣN va N ud –jamlanma va solishtirma quvvat, Vt.
Gumbaz orqali eritish zonasidan gaz chiqishida uning tezligi kritikdan oshmasligi lozim, bunda temir rudali materiallarning bunday alohidaligi (bo‘lakligi) uchun gazli oqimning ko‘tarish kuchlari miqdori materiallarning osilib qolishiga olib keladi. Eritish zonasi gorizontal kesimining jamlanma maydoni, m2,
∑S3=G/Wkr
bunda, G- eritish zonasi jamlanma kesimi orqali o‘tadigan gaz miqdori, uning Temir rudali materialning berilgan yirikligi uchun shixtaning erkin yeyilishini ta'minlovchi ellipsli teshik maydoniga teng bo‘lgan eritishning bitta zonasi kesimining zaruriy maydoni aniqlanadi. Eritish zonasi kesimining jamlanma maydonini va bitta zona kesimini bilib, shaxtaning pastki qismiga joylashtirish lozim bo‘lgan plazmali generatorlar sonini aniqlash mumkin:
i= ∑S3/S i=G/(SWkr)
Shaxtaning yuqori qismida gazning kritik tezligi oshmaydigan sharoitlardan shaxta yuqori qismi diametri aniqlanishi lozim. Shaxta yuqori qismi diametri, m, quyidagi tenglamadan topiladi
D=(4G′/(π Wkr))1/2
bunda, Wkr – shaxtaning yuqori qismida erkin kesimdagi gazning kritik tezligi, m/s; G′- gaz haroratini hisobga olib, shaxtaning yuqori qismi orqali o‘tadigan gaz miqdori, m3/s.
Shaxta qiyaligi burchagi diametrlarining va shaxta balandligining o‘zaro nisbatidan aniqlanadi. Pastda temirni bevosita olish uchun shaxta plazmali reaktori gorizontal o‘lchamlarini hisoblash natijalari keltirilgan:
Unumdorlik, t/sut................................................. 2000 3000 4000 5000 Eritish zonasining berilgan shaklida
plazmali generatorlarning maqbul soni......................16 16 16 16
Bitta plazmali generatorning quvvati, MVt........... 2,45 3,68 4,90 6,13 Bitta plazmali generator orqali (tabiiy gaz
yoki kislorod) gazlar sarfi, m3/s ............................. 391,7 587,5 783,3 972,2 Eritish zonasi uzunligi, m...................................... 0,65 0,79 0,92 1,02
Eritish zonasi kengligi, m........................................ 0,32 0,40 0,46 0,51 Plazmali generatorlar qurilmasi
darajasidagi shaxta pastki qismi diametri, m......... 2,38 2,90 3,35 3,75 Yuqori qismi diametri, m.................................... 2,19 2,69 3,10 3,46
Hisoblashda quyidagilar qabul qilingan: 5-20 mm o‘lchamli temir rudali okatishlarda reaktor ishlashi; eritish zonasiga keladigan okatishlar harorati, 850 ºC; gazdan foydalanish darajasi, reaktorning issiqlik talafotlari, plazmatronlar FIK. mos ravishda 40, 20 va 75%; shaxtaning yuqori qismi orqali gazni filtrlashning kritik tezligi 56,9 m/s, pastki qismi orqali 87,7 m/s; gazning zichligi mos ravishda 0,22 va 0,091 kg/m3.
Shaxta plazmali pechlarida yuqori darajali solishtirma issiqlik oqimlari, eritish zonasida gazdan materialga jadal issiqlik uzatilishi va eritishning yuqori tezligi bilan yuzaga kelgan issiqlik almashinuvining o‘ziga xos xususiyatlari shaxta balandligi bo‘ylab haroratning keskin pasayishiga olib keladi. Bu zonaning eng kichik o‘lchamlariga sabab bo‘ladi, bunda temir rudali materiallar yumshagan holatda bo‘ladi, lekin, boshqa tomondan, shunga olib keladiki, shaxta balandligining ko‘p qismida harorat nisbatan past bo‘ladi.
Shaxtada tiklash ishlarining asosiy hajmi bajarilgan bo‘lishi lozim, bu ularni eritish paytigacha shaxtada materiallarning bo‘lishi vaqti kamligidan va ular haroratining nisbatan pastligidan mumkin bo‘lmaydi. Tiklash tezligini oshirish uchun eritish sohasida joylashgan qatlamlarda shaxtada haroratni oshirish lozim. Shaxtada harorat unga qizdirilgan tiklagich gazni berish bilan ko‘tarilishi mumkin. 4-rasmda turli qatlamlarda qizdirilgan tiklagich gazni uzatishda shaxta balandligi bo‘ylab harorat o‘zgarishi ko‘rsatilgan. Plazmatronlar o‘qidan h masofada joylashgan F1 furma orqali gazni puflashda shaxta balandligi bo‘ylab harorat o‘zgarishi (4, a-rasm, 2 egri chiziq) shuni ko‘rsatadiki, issiqlik almashinuvi jarayoni notekis boradi: avval jadal, so‘ngra esa sekin.
4-rasm. Turli qatlamlarda qizdirilgan tiklagich gazni uzatishda shaxta balandligi bo‘ylab harorat o‘zgarishi ko‘rsatilgan.
Plazmali generatorlardan va F1 furmalar orqali oqib chiqadigan gaz oqimlari, aralashib, o‘rtacha haroratli yagona gaz oqimini hosil qiladi. Gaz oqimi (Wg) va material (Wm) issiqlik sig‘imining o‘zaro nisbatiga bog‘liq holda, aralashmaning oxirgi harorati har xil bo‘ladi. Wg=Wm va Wg< Wm bo‘lganda shixta, F1 furmalar sathiga yetib, qatlamda issiqlik tarqalishi tezligi erish tezligidan kam bo‘lgan haroratgacha (tmkr) qizimaydi. Wg> Wm bo‘lganda material harorati issiqlik almashinuvi natijasida issiqlik tashuvchi haroratiga yetadi va gaz yuqori haroratli reaktordan ketadi. Agar gaz harorati material erishi haroratidan yuqori bo‘lsa, unda material F1 furmalar sathida eriy boshlaydi, bu materiallar yumshashi qatlami qalinligining ortishiga olib keladi va materiallar harakati to‘xtaydi (5, a-rasm, 3 egri chiziq), agar gazli oqim harorati material qizishining kritik haroratidan kam bo‘lsa, unda bu holatda issiqlik almashinuvidan so‘ng shixta harorati past bo‘ladi, bu materiallar harakatlanishi sharoitlariga imkon yaratadi. F1 furmalar orqali yuqori darajada qizdirilgan tiklagich gazning qo‘shimcha miqdorini yetkazishda, qachonki gazli oqim harorati tmkr ga teng bo‘lganda, issiqlik almashinuvining maqbul sharoitlari mavjud bo‘ladi (5, a-rasm, 4 egri chiziq).
|
