Электртехнологиялық Үрдістер және қондырғылар электртермиялық үрдістер және қондырғылар Оқу құралы

жүктеу 1,37 Mb. бет 11/15 Дата 07.03.2023 өлшемі 1,37 Mb. #41635

Навигация по данной странице:

• 3.3 Рудатермиялық пештер
• 3.4 Плазмалық үрдістер және қондырғылар

R мен x белгілі болса қысқа тұйықталу кезіндегі кернеулер үшбұрышын салуға болады. Кернеудің активтік қосылғыштары вертикаль бойынша, реактивтілері горизонталь бойынша салынады (ОАВ үшбұрышы). Мұндай үшбұрышты кез келген ток үшін салып шығуға болады. Салынған дөңгелектік диаграмма доға тогы мен кернеуінің (немесе доға кедергісінің) арасындағы байланысты береді. Бұл тәуелділікті пайдалана отырып электрлік сипаттамаларды анықтауға болады. , (3.9) , (3.10) P , (3.11) , (3.12) S= , (3.13) . (3.14) мұнда - қондырғының электрлік жоғалысы; - доғада бөлінетін қуат; - қондырғының активтік қуаты; - қондырғының толық қуаты; - қондырғының электрлік ПӘК. Доғалық пештің оптималдық режимін табу үшін тек электрлік сипаттаманы білу жеткіліксіз. Доғалық пеш технологиялық агрегат болғандықтан, оның технологиялық көрсеткіштерінің - меншікті электр энергия шығынының, сағаттық өнімділігінің, балқыту уақытының, толық пайдалы әсер коэффициентінің токтан тәуелділігін жұмыстық сипаттамасын анықтау қажет (3.15 сурет). Бұл көрсеткіштер келесі формулалармен табылады. Меншікті электр энергия шығыны, кВт сағ/т . (3.15) Сағаттық өнімділігі, т/сағ . (3.16) 1 т болатты балқыту уақыты, сағ/т . (3.17) Толық пайдалы әсер коэффициенті . (3.18)  3.15 сурет - Доғалық пештің электрлік және жұмыстық сипаттамалары 3.3 Рудатермиялық пештер 3.3.1 Рудатермиялық пештердің қолдануы және жіктелуі Рудатермиялық пештер (РТП) рудатотықсыздандыратын және руда балқытатын болып бөлінеді. Руда тотықсыздандыратын пештерде рудадан таза метал немесе олардың қорытпалары алынатын тотықсыздандыру үрдістері жүргізіледі. Бұл пештерде шойын, марганец, молибден, кремний, ферромарганец, феррохром, т.б. алынады. Сонымен қатар бұл пештерді фосфор, кремний карбидін, никель штейнін алуға пайдаланады. Руда балқытатын пештерде отқа төзімді материалдар, базальт, диабаз т.б. балқытылады. РТП-ң өзіне тән ерекшеліктері бар: 1) Суық күйінде электр өткізбейтін шихта электр тогын тек жоғары температурада, доғамен қыздырғанда ғана өткізеді. Өткізгіш шихтадан ток өткенде қосымша бөлінетін жылу шамасы технологиялық үрдіске байланысты жалпы жылу балансының аз бөлігінен (рафинациялау пештері) негізгі бөлігін құрайды (карборунд алу пештері). Көбінесе РТП аралас әсерлі қондырғыларға, доғалық кедергілік пештерге жатады. 2) РТП-де көптеген әртүрлі технологиялық үрдістер жүргізіледі, осыған байланысты олардың құрылымы өзгереді. 3) РТП-де жүргізілетін үрдістердің энергия сыйымдылығы материалдардың балқу температурасының жоғарылығына, шығатын қождың пайдалы өнімнен едеуір көптігіне, реакциялардың үлкен жылу жұтуымен жүретіндігіне байланысты өте үлкен, ондаған мың кВт/т-ға дейін жетеді. 4) көбінесе шығарылатын өнім көлемінің ірілігінен (шойын, фосфор т.б алу) өте қуатты пештер қолданылады (100 МВт дейін). Шихтаны тиеуде, қожды, балқытпаны түсіруде, пештерден шығатын газдарды (СО) аластауда көптеген қиыншылықтар туады. 5) пештер 1-1,5 жыл үздіксіз жұмыс істейді, сондықтан олардың аса қызатын жерлерінің жоғары сенімділігі, сумен суытылуы қажет. 6) электр режимі доғалық метал балқыту пештеріне қарағанда тынық. Доға тұрақты жанады. Ток өзгерісі шамалы, эксплуатациялық қысқа тұйықталу жоқ. Рудатермиялық пештер өңделетін материалдардың сан-алуандылығына және құрамдарының күрделілігіне, шығарылатын өнімнің ассортиментінің көптігіне байланысты әртүрлі болып келеді: 1. Қожсыз немесе аз қожды; 2. Көп қожды 3. Рафинациялық 4. Блок-үрдістер Бірінші пештерде ферромарганец, кальций карбидін, феррохром т.б. өндіріледі. Қимасы тік бұрышты немесе дөңгелек футеровкамен қаланған шахта болып табылады (3.16 а сурет). а) б) 3.16 сурет - Рудатермиялық аз (а) және көп қожды (б) пештер Аз қожды пеште электродтар (1) электрод ұстағыштарда (2) бекітіліп, оның жұмыс кеңістігіне шихтаға (3) түсіріледі. Доға электрод ұшымен балқытпа арасында қызу ісерінен бірігіп жымдастырылған шихтамен (4) шектелген газ қуысында (5) («тигель» деп аталатын) жанады. «Тигель» қабырғасы балқуымен шихта отырып, ванна 6 тереңдігі ұлғаяды. Пештің түбі (7) және қабырғасы (8) графиттік блоктармен қаланады. Балқытпа өңеш (8) арқылы төгіледі. Көп қожды пештерде фосфор, никель штейні т.б. алынады (3.16 б сурет). РТП тік бұрышты немесе дөңгелек қалыпты үш немесе алты электродтары (1) болады. Шихта (10) күмбездегі арнайы құрылғы (2) арқылы тиеледі. Ток электродтан (1) доға (5) қож (9) балқытпаға (7) өтеді. Үрдіс кезінде пайда болатын газды арнайы сорғыш (4) шығарады. Рафинациялық пештерде көміртексіз немесе аз көміртекті ферромарганец, феррохром, металдық кремний, никель алынады. Бұл пештер периодты жұмыс істейді, еңкейтілетін болып жасалады, балқыту доғалық болат балқыту үрдісіне ұқсас. Шихтаны пешке салып балқытады, рафинациялайды, содан кейін оны және қожды төгеді. Блок-үрдістері электрокорунд, ферровольфрам, бор карбидін, периклаз т.б. алуға қолданады. Балқу температурасы жоғары болғандықтан, бұл материалдар қысқа уақытқа ғана балқиды. Ванна түбінде пайда болған балқытпаның төменгі жағы қата бастайды. Оның үстінен шихта салынып, бірте-бірте балқытылады. Пеш толғаннан кейін электродтарды көтеріп, алынған блокты ваннамен бірге пеш астынан шығарады. Блок суығаннан кейін оны алып, ары қарай өңдеуге (ұсату, кесу ) жібіреді. 3.3.2 Рудатермиялық пештерінің электр жабдықтарының ерекшеліктері Қуаты өте жоғары болғандықтан, РТП-де көмірден жасалған диаметрі 1200-1400 мм, графиттелген диаметрі 800 мм дейін және температура әсерінен өздігінен бірігіп қатаятын диаметрі 2000 мм немесе тік бұрышты 3200х850 мм дейін электродтар пайдаланылады. Өздігінен бірігіп жымдасатын электродтар паста тәріздес электродтық массамен (кокс, тас көмірлі смола, пек қоспасы) толтырылған қалыңдығы 1,5-2,0 мм болаттан дайындалған дөңгелек немесе тікбұрышты қаптама болып табылады. РТП-ң қысқа желілері доғалық болат балқыту пештеріне қарағанда бір деңгей жоғары қуат өткізеді. Сондықтан қысқа желі симметриялығына, активтік және реактивтік кедергісінің минималдығына ерекше талаптар қойылады. Осы себептен келесі қысқа желі сұлбалары пайдаланылады: үш фазалы немесе бір фазалы трансформаторлы электродтарда үшбұрыш және трансформатордағы компенсацияланған жұлдыз (кейінгі сирек). Ең жақсы симметрияны бір фазалы трансформаторлы электродтардағы үшбұрыш береді. Компенсацияланған жұлдыз толық симметрияны, минималдық реактивтік кедергіні қамтамасыз етеді, бірақ оның құрылымдық орындалуы өте қиын. Тік бұрышты РТП-де әрқайсысы екі жұп электродтарды нәрлендіретін үш бір фазалық трансформаторлар сұлбасы жиі қолданылады. Қысқа желі үш бөліктен тұрады – пеш трансформаторының сыртқа өткізгішін қозғалмайтын мыс башмакпен қосатын қатты шиналар (құбырлар) пакеты, иілгіш кабельдер немесе ленталар пакеты, иілгіш ток өткізгіштер бекітілген қозғалғыш башмак пен электрод ұстағышты қосатын сумен суытылатын мыс құбырлар. Минималдық индуктивтікті және активтік кедергіні қамтамасыз ету үшін таратылған және араластырылған қатты шиналар (құбырлар) пакеті (тура және кері шиналардың кезектесуі немесе фазалардың кезектесуі) қолданылады. РТП электр жабдықтары негізінен доғалық болат балқыту пештеріндегідей. Тек жабық доғамен шихта астында жұмыс істейтін пештерде айырмашылық бар. Жоғары қуат пен температура доғаның өте тұрақты жануын камтамасыз етеді. Эксплуатациялық қысқа тұйықталудың жоқтығынан қосымша индуктивтік - реактор қолданылмайды. Бұған қоса индуктивтікті азайту үшін күштік тізбекке реактивтік қуатты бойлай компенсациялау қондырғысын қосады. Конденсаторлық батареяларды пештің екінші тізбегіне ток шамасының үлкен болуына байланысты тікелей қосу қиын болғандықтан, арнайы бөлгіш трансформаторлар арқылы қосады. Әдетте трансформаторлар кернеу сатыларын жүктеме астында ауыстыру мүмкіндігімен жасалады. Бойлай компенсациялау қондырғылары қуат коэффициентін 0,70-0,85-тен 0,95-ке дейін көтереді. Сонымен қатар пеш өнімділігі орташа 12 %-ға өседі, ал меншікті электр шығыны 4 %-ға дейін төмендейді. РТП-ң жұмыс режимдерін реттеу доғаның ашық немесе жабық жануына байланысты жүргізіледі. Ашық доғалы пештерде (рафинациялау пештері, блок үрдістер) режимдері ұқсас болғандықтан, доғалық болат балқыту пештерінде қолданылатын әдістер мен реттегіштер пайдаланылады. Жабық доғалы пештерде тек пешке берілетін қажетті қуат дейгейін ғана емес, сонымен қатар доға мен шихтада бөлінетін қуат қатынасын ұстап тұру қажет. Сондықтан режимді электродтарды қозғалтып реттеу шектеулі. Негізгі реттеу жолы кернеуді өзгерту болып табылады. Доғаның тынық жануы, электродтарды көп қозғалтудың қалаусыздығы сезімтал, бірақ баяу реттегіштерді қолдануды кажет етеді. 3.4 Плазмалық үрдістер және қондырғылар 3.4.1 Плазмалық қондырғылардың ерекшеліктері, қолданылуы және жіктелуі Ашық ауада жанған доға бағанасының температурасы 6000-8000 К. Егер доға бағанасын суытып, қысатын болса, оның температурасы 10000-20000 К және одан да жоғарыға көтеріледі. Мұны бірнеше жолмен іске асыруға болады: жоғары жылдамдықты (дыбыс жылдамдығымен шамалас) параллель және жанама газ ағынымен немесе магнит өрісінің әсерімен. Мұндай доға ауадағыға қарағанды орнықты жанады, ұзындығы үлкенірек, ток тығыздығы, доға бағанасындағы потенциал градиенті, қуат шоғырлануы жоғары болады. Жоғары температурада газдың ионизациялану дәрежесі үлғаяды, оның жоғары ионизацияланған күйі төменгі температуралы плазма деп аталады (50 000 К дейін).  Төменгі температуралы плазма ағынын алу үшін газды электр доғасымен қыздыру жүргізетін электротехникалық аппарат плазмотрон немесе төменгі температуралы плазма өндіргіштері деп аталады. Доғалық плазмотрондар жоғары вольтты (2-6 кВ, 50-500 А) және төменгі вольтты (100-800 В, 2-10 кА) болып бөлінеді. Бірінші қондырғылардың доға ұзындығы үлкенірек, сыртқы беті кеңдеу, ал екіншілерінде энергия бөлінуі шоғырланған болады. Қазіргі кезде көпшілік плазмотрондар тұрақты токпен жұмыс істейді. Айнымалы токты плазмотрондарда токтың әр период сайын нөлден өткенде доғаның сууы оның жиі үзіліп, тұрақсыз жануына әкеліп соғады. Плазмотрондар, анод ретінде өңделетін металды қолданғанда, тікелей әсерлі, анод ретінде плазмотрон корпусын қолданып, қыздыру соплодан шығатын газ арқылы жүргізілгенде, жанама әсерлі болып ажыратылады. Плазмотрондар доғаны тұрақтандыру бойынша келесідей бөлінеді (3.17 сурет): - параллель газ ағынымен; - бұратылған газ ағынымен; - доғаны магнит өрімен қысу. 3.17 сурет - Плазматрондар сұлбасы Плазмалық технологияның қолданылуы: - газдарды қыздыру (табиғи газдан ацетилен алу); - арнайы металлургия; - металдарды плазмалық пісіру және кесу; - шаңдатып және жағып қаптау; - ұнтақтық металлургия; - қатты тұрмыстық қалдықтарды қайта өңдеу. Плазмотрондарда плазма алу үшін әртүрлі газдар пайдаланылады: аргон, гелий, азот, сутегі. Аргон мен гелий тапшылығы және қымбаттылығына байланысты арнайы технологиялық үрдістерде ғана шектеулі пайдаланылады. Жылу өткізгіштігі және жылу сыйымдылығының жоғарылығына байланысты азот атмосферасындағы электр доғалық разряды кезінде электр энергиясы жылуға айналуы тиімді. Сутегінің жылу өткізгіштігі жоғары, бағасы төмен, тапшы емес. Бірақ жоғары температурада электродтарға зиянды бұзу әсер етуіне себепті сутегі аргонмен бірге қолданылады. 3.4.2 Плазмотрондардың энергетикалық сипаттамалары Плазмотрондардың энергетикалық сипаттамаларына доға параметрлерінің жұмыс істеу шарттарынан – плазма тудыратын газ түрі, қысым, геометриялық өлшемдер, электрод материалдары, температурасы, магнит өрісінің кернеулігі т.б., тәуелділігі жатады. Бұл факторлардың бәрін бірдей ескеру өте күрделі болғандықтан, плазматронның вольтамперлік сипаттамасын анықтау үшін көптеген эксперимент нәтижелерін жалпылау жолымен алынған эмпириялық формулаларды пайдаланады. Бір камералық тұрақты токты ауада құйынды тұрақтандырылған аноды цилиндрлік қуысты плазмотрон үшін вольтамперлік сипаттама келесідей теңдеумен өрнектеледі (3.19) Сутегімен жұмыс істегенде: (3.20) Мұнда  -доға тогы; - плазма туғызатын газ шығыны; - шығыстағы электродтың ішкі диаметрі; - разрядтық камерадағы қысым. Осы плазмотрондардың ПӘК үшін келесі формулалар алынған (3.21) (3.22) Мұнда  - электродтың өзіндік ұзындығы 3.18 сурет - Плазматрондардың энергетикалық сипаттамалары а) құйынды тұрақтандырылған плазматронның кернеуінің газ шығыны мен қысымынан тәуелділігі б) магниттік тұрақтандырылған плазмотронның кернеуінің магниттік индукциядан, газ шығынынан және қысымынан тәуелділігі 3.19 сурет - Плазмотрондардың энергетикалық сипаттамалары а) құйынды тұрақтандырылған плазматронның термиялық ПӘК газ шығынынан тәуелділігі; б) газдың шығу орта массалық температурасының шығынынан тәуелділігі; в) магниттік тұрақтандырылған плазмотронның ПӘК оның қуатынан, қысымынан, магнит индукциясынан тәуелділігі. Плазмотрондарды нәрлендіру үшін сыртқы сипаттамасы тік құламалы қуат көздері қолданылады: - токты автоматтық тұрақтандыратын басқармалы вентильдер негізіндегі қуат көздері (3.20 сурет). Қуатты жоғары вольтты плазмотрондарды нәрлендіруге пайдаланылады, әр плазмалық қондырғы үшін жеке дайындалады; жүктеу 1,37 Mb. Достарыңызбен бөлісу:

©g.engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз