По данным заводской программы (ИркАЗ) температура отходящих из печи газов составляет 400° С. На основании этого, находят среднюю температуру газов в печи:

°С

При этой температуре средний объем газов в печи:

Vt = 9 (1 + ß · tср.) = 9 (1 + 0,00366013 · 875) = 37, 82 м³/с

Диаметр печи определяется по формуле:

м.

При толщине футеровки: высокоглиноземистый кирпич 250 мм; слой теплоизоляции 30 мм, наружный диаметр печи будет (при кожухе 20 мм):

Dнар. = 3 + 0,25 · 2 + 0,03 · 2 + 0,02 · 2 = 3,60 м

7.2 Расчет длины печи

Длину печи рассчитываем по времени пребывания материала (кокса) в зоне, в течение которого будут завершены все физические и химические процессы.

, м (7.2)

где - линейная скорость движения кокса в зоне, м/ч;

- минимальное необходимое время пребывания кокса в зоне, ч.

м/ч; [1]

. [1]

Принимаем ч.

Следовательно, диаметр печи будет равен

м.

8. Механический расчет печи

8.1 Расчет толщины стенки корпуса печи

Толщину стенки печи определяем по формуле Ляме [9]:

(8.1)

где Dв = 3 м - внутренний диаметр корпуса печи;

а = 2,3 - коэффициент для остальных корпусов;

[p] - допустимое напряжение на растяжение, Мпа;

- коэффициент прочности стенки. Этот коэффициент от вида сварки и наличие отверстия в стенке корпуса, определяете по формуле:

(8.2)

где = 0,8 - двусторонний сварочный шов

= 0 - без отверстий в стенке.

Итак,

С - коэффициент, учитывающий минусовой допуск металла корпуса и его утонение вследствие коррозии. Для неагрессивных условий при температуре Ɵ>500 °С этот коэффициент равен: мм

Допустимое напряжение [p] зависит от температуры и марки стали и определяется по формуле:

[ p] = д.н · ɳ · ℐ (8.3)

где д.н - допустимое нормальное напряжение. При 260 < Θ <400° С определяется по формуле:

д.н = в · 0,33 (8.4)

Для стали ВМСт 3: в = 49 кгс/мм² = 49 · 10³ т/м²

Следовательно,

д.н = 49 · 10³ · 0,33 = 16 · 10³ = 150 Мпа

ɳ - поправочный коэффициент, зависит от вида конструкции. Для сварочных конструкций принимают ɳ = 1

ℐ - поправочный коэффициент, зависит от вида изготовления и особых условий. Для сварных корпусов принимают ℐ = 0,8

Значит,

[ p] = 160 · 1 · 0,8 = 128 МПа

Рвн. - давление внутри печи, определяется по формуле:

(8.5)

где G = 1182 т - масса печи с материалом (пековым коксом)

F - площадь внутренней поверхности печи, м2.

Итак,

м2

Отсюда следует, что

м =18мм

9. Охрана труда и техника безопасности в производстве анодной массы

Производство анодной массы сопровождается выделением значительного количества коксовой и пековой пыли, летучих веществ и паров пека, тепловым излучением и выделением газов в процессе термической обработки, повышением уровня шума в производственных помещениях. Опасным фактором также является использование грузоподъемных механизмов.

Требования безопасности в производстве анодной массы должны соответствовать ГОСТ 12.1.007-76, санитарным правилам при транспортировке и работе с пеком, утвержденным Министерством здравоохранения и соответствующими разделами ГОСТ на углеродное сырье (гост 22898-78, ГОСТ 22898-78 и т.д.).

Эксплуатация оборудования, расположенного в цехе анодной массы должна осуществляться в соответствии с «общими правилами безопасности для предприятий и организаций металлургической промышленности», «правилами безопасности при производстве глинозема, алюминия, магния, кристаллического кремния и электролитического силумина, ПБ 11-149-97, глава 2 п. 2.4 (Производство анодной массы и обожженных анодов), Федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 № 116-93, «Положением о производственном контроле на опасных производственных объектах».

Производственный персонал ЦАМ должен быть вовлечен в систему обучения и периодической проверки знаний правил и инструкций по технике безопасности, эксплуатации, ремонту и чистке оборудования.

Уменьшение запыленности и загазованности обеспечивается за счет устойчивой работы вентиляционных и аспирационных установок при достаточно хорошей герметизации оборудования и приспособлений.

В качестве индивидуальных средств защиты органов дыхания обслуживающего персонала ЦАМ от пыли предусматривается применение респираторов типа «лепесток» (ГОСТ 12.4.028-76). Для защиты органов слуха от шума применяются противошумные наушники (ГОСТ 12.4.051-87).

Во избежание ожогов открытых частей тела и глаз при работе с жидким каменноугольным пеком необходимо применять очки (ГОСТ 12.4.013-85), открытые места необходимо смазывать специальной мазью.

Вращающиеся части машин и механизмов должны быть укрыты надежными ограждениями, приспособлениями для смазки подшипников выведены в безопасное место.

В связи с тем, что коксовая пыль является проводником электрического тока, в цехе анодной массы разрешается пользоваться переносными лампами напряжением не более 12 В. Ревизию электрооборудования необходимо проводить своевременно, с высоким качеством работы.

В производственных помещениях и на рабочих местах предельно-допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ не должна превышать следующих величин:

- коксовой пыли – 6 мг/м3

- паров пека – 0,2 мг/м3

- оксид углерода – 20 мг/м3

- оксид азота (в пересчете на NO2) – 5 мг/м3

- сернистый ангидрид – 10 мг/м3

- 3,4 бенз(а)пирена – 15 мг/м3

Таблица 9.1 - Токсикологическая характеристика углеродного сырья