Работа доменной печи

Работа доменной печи

Работа доменной печиУстройство доменной печи дано на рис. 1-2-3. Основанием печи служит фундамент. Различают собственно фундамент — подземный железобетонный массив и пень — ту часть его, которая возвышается над землей. В углублении пня выкладывают из нескольких рядов высокоогнеупорного кирпича или углеродистых блоков лещадь высотой 4—5 м.

Горн состоит из металлоприемника, где накапливается чугун и шлак, и фурменной зоны, где сгорает кокс. Кладка металлоприемника имеет толщину до 1,5 м и охлаждается так же как и боковая поверхность лещади плитовыми чугунными холодильниками. Снаружи горн заключен в броню из стальных листов толщиной 30—36 мм. Стены горна выкладывают из высококачественного шамотного кирпича, применяют также графитовые блоки.

Чугунная летка служит для выпуска чугуна. Она расположена на 500 мм выше лещади, ниже ее находится «мертвый» слой жидкого чугуна, предохраняющий! лещадь от разрушения каплями й струями чугуна. Для упрочнения кладки у летки ставят холодильники, укрепленные специальной рамой.

Шлаковые летки расположены на высоте 1,4—1,9 м от лещади. Каждая из леток имеет медную коническую водоохлаждаемую фурму с отверстием диаметром 60—80 мм. В промежутках между выпусками шлака летки закрывают стопорами — железными пробками.

Нагретый воздух подается по воздухопроводу горячего дутья в кольцевую трубу, а от нее — к фурмам их по футерованным

рукавам. Диаметр фурмы у больших печей составляет 175— 200 мм, каждая из фурм вставлена в бронзовый литой холодильник, а последний —в чугунный холодильник (амбразуру).

Рис. Горн и заплечики современной доменной печи:

1 — фундамент; 2 — лещадь; 3 — кладка горна; 4— чугунный холодильник; 5—бронзовый холодильник; 6 — воздушная фурма; 7 — подвижное колено фурменного прибора; 8 — сопло; 9 — фурменное колено; 10—плитовые холодильники; 11— кладка заплечиков; 12— трубопровод горячего дутья; 13 — кладка распара; 14 — опорное кольцо; 15 — кладка шахты

Заплечики, выложенные в один кирпич, снаружи охлаждаются плитовыми холодильниками с залитыми внутри трубками и заключаются в броню. Благодаря интенсивному охлаждению тонкостенных заплечиков на их рабочей поверхности образуется гарниссаж, защищающий кладку от действия жидких продуктов плавки.

Работа доменной печи

На 2/3 высоты от низа шахта охлаждается коробчатыми холодильниками. Давление кладки кожуха и надколошниковых устройств воспринимается опорным кольцом (мораторное кольцо), лежащим на колоннах.

Рис. 2. Колошниковое устройство современной доменной печи.

Колошниковые устройства (рис. 2) служат для загрузки шихты и отвода газов. Засыпной аппарат имеет малый конус, укрепленный на полой штанге и плотно прижатый к приемной воронке. Большой конус укреплен также на штанге, проходящей внутри штанги малого конуса. 

Рис. 3. Поперечный разрез доменного цеха:1— скиповый подъемник; 2 — здание скипового подъемника; 3—козловый кран для подачи руды; 4 — бункерная эстакада; 5 — бункер для руды и флюса; 6 — вагон-весы; 7 — бункер для кокса; 8 — скиповая яма; 9 — скип; 10 — доменная печь; 11—литейный двор; 12 — газоотвод; 13—первый пылеуловитель грубой газоочистки; 14 — второй пылеуловитель грубой газоочистки

Чаша большого конуса крепится на фланце опорного колошникового кольца. Приемная воронка состоит из неподвижной и вращающейся частей. Последняя поворачивается вместе с малым конусом на заданный угол после загрузки очередной шихты, после чего малый конус опускается, и шихта падает на большой конус. Большой конус опускается, когда на нем сосредоточится вся шихта подачи (обычно подача состоит из шести скипов).

Поперечный разрез доменного цеха

Периодические повороты приемной воронки и малого конуса на 60, 120, 180, 240 и 300° обеспечивают более равномерное распределение шихтовых материалов по окружности печи.

Колошниковый газ отводится по четырем симметрично расположенным газоотводам (рис. 3), высота восходящей части которых (более 20 м) способствует возврату в печь крупных частиц шихты, вынесенных газами. Восходящие газоотводы переходят в два нисходящих, объединяющихся в один общий трубопровод, который отводит газ в пылеуловители.

Воздуходувки и воздухонагреватели доменной печи

В настоящее время для подачи дутья в доменные печи применяют турбовоздуходувки. 

Турбовоздуходувка — это многоступенчатый центробежный вентилятор. Ее ротор имеет ряд насаженных на общий вал лопаток, которые при вращении направляют воздух к периферии, сжимая и перегоняя его в следующую ступень сжатия. Расход дутья на 1 м3 полезного объема доменной печи составляет от 2,2 до 2,6 м3/мин. Производительность воздуходувок достигает 4000—4300 м3/мин. На сжигание 1 т кокса расходуется около 2880 м3 дутья.

Воздухонагреватель (рис. 4) — цилиндрическая башня высотой 30—50 м и диаметром до 8—10 м. Кожух ее сварен из листовой стали толщиной 10—14 мм, стены выложены из шамотного кирпича в два ряда, кладку насадки делают из высокоглиноземистого кирпича. Внутреннее пространство башни делится на две части: камеру горения и насадочное пространство. Последнее заполнено насадкой — огнеупорной кладкой, образующей пространственную решетку со сквозными каналами, лежащую на массивной чугунной решетке, поддерживаемой чугунными колоннами.

Высокотемпературный воздухоподогреватель

Рис. 4. Высокотемпературный воздухоподогреватель:

1— подкупольное пространство; 2 — насадки; 3 — камера горения; 4 — поднасадочная решетка; 6 — ось штуцера клапана холодного дутья; 6 — ось горелки; 7 — ось люка для зажигания; 8 — ось штуцера клапана горячего дутья; 9 — ось штуцера спускного клапана; 10 — ось штуцера дымового клапана

Очищенный доменный газ смешивается с необходимым количеством воздуха и сжигается горелкой в камере горения. Продукты горения поднимаются вверх, меняют направление в подкупольном пространстве и опускаются вниз сквозь насадку. Пройдя по каналам, они нагревают насадку и, охладившись до 150—200° С, отводятся в борова и дымовую трубу. После нагревания купола до 1200—1400° сжигание газа прекращают и через насадку снизу вверх пропускают холодное дутье.

Воздух при движении забирает тепло насадки, нагреваясь до 1000—1200° С и по трубопроводу горячего дутья вводится в кольцевую трубу доменной печи, а из нее распределяется по фурмам. Насадка имеет ячейки размером 60X60 мм при толщине кирпича 50 мм; поверхность нагрева воздухонагревателя, необходимая для печи объемом 1515 м3, равна 30000 м2.

Загрузочные устройства доменной печи

Доменные печи полезным объемом 1513 и 3200 м3 имеют суточную производительность соответственно 3000 и 6000 т чугуна и потребляют 6000 или 13000 т шихтовых материалов в сутки. Бесперебойная работа в таких масштабах возможна лишь при полной механизации загрузки.

Загрузочные и подъемные механизмы связаны между собой автоматической блокировкой, позволяющей управлять загрузкой одному человеку — машинисту вагона весов. Скиповая система (см. рис. 3) доставки шихты на колошник не позволяет достигнуть полной автоматизации, поэтому в настоящее время необходим переход на транспортерную систему, позволяющую загружать печь полностью автоматически по заданной программе.

Уборка чугуна и шлака доменной печи

После выпуска чугуна летку закрывают огнеупорной массой нагнетаемой в канал летки поршневой машиной (пушкой) с электрическим или пневматическим приводом. Чугун отвозят ковшами емкостью 80—100 т, футерованными шамотным кирпичом.

Передельный чугун направляют в сталеплавильный цех и заливают там в миксер — цилиндрический футерованный сборник емкостью от 600 до 2000 т, предназначенный для усреднения химического состава и хранения запаса жидкого чугуна.

Литейный чугун поступает на разливочную машину, которая представляет собой бесконечный конвейер из чугунных изложниц, шарнирно скрепленных роликами, движущимися по направляющим. Жидкий чугун из ковша сливается в желоб, а с него — в изложницы. Зубцы ведущего колеса конвейера последовательно захватывают ролики и весь конвейер приводится в движение. Когда изложницы огибают верхнее направляющее зубчатое колесо, чушки чугуна массой около 50 кг выпадают из них и по желобу сбрасываются на железнодорожную платформу.

Шлак ковшами отвозят в отвал или гранулируют и используют для производства кирпича, цемента в строительстве й для других нужд.

Пылеулавливание и очистка доменных газов

Колошниковый газ при работе на руде выносит до 170 кг пыли на 1 т чугуна. При работе на агломерате и повышенном давлении на колошнике вынос пыли уменьшается в 3—5 раз. Для эффективного сжигания и в целях предупреждения засорения топочных устройств газ очищают от пыли. Чем сложнее устройства для сжигания газа, тем тщательнее должна быть очистка.

Очистку обычно производят в три стадии: грубую — до содержания пыли 4—1 г/м3, полутонкую 0,8—0,1 г/м2 и тонкую —

до 0,05—0,01 г/м3.

Грубая очистка в двух последовательно расположенных сухих пылеулавливателях (см. рис. 3) удаляет около 80% пыли. После этого газ поступает в скруббер (рис. 5) мокрой полутонкой -очистки, а из него с содержанием 0,8—0,2 г/м3 пыли — в мокрые динамические газоочистители (дезинтеграторы) или электрофильтры.

Дезинтегратор (рис. 6) —мощный вентилятор, засасывающий газ из скруббера. На его валу укреплен диск с лопастями и консольными стержнями — бичами. Последние при вращении диска входят в промежутки между неподвижными бичами, укрепленными на корпусе машины. Лопасти захватывают газ из двух боковых подводов, бичи перемешивают его с водой, непрерывно подаваемой по сифонным трубам. Влажная пыль отбрасывается в сливной канал, а газ вместе с водяным туманом подается лопастями вентилятора в выходное отверстие средней камеры. Капли воды отбрасываются на стенки и стекают вниз, в сливную трубу, а очищенный газ выходит по газоотводу. Производительность дезинтегратора 80000 м3/ч. Содержание пыли на выходе составляет около 0,1—0,02 г/мпри расходе воды 0,5—0,6 л/м3 газа.

Для тонкой газоочистки применяют также трубчатые электрофильтры, обычно совмещенные со скруббером мокрой полутонкой газоочистки. Осадительными электродами служат круглые или шестигранного сечения трубы диаметром 150—300 мм и длиной 3000— 4000 мм. Вода, орошающая насадки скруббера, стекает в отстойник. Производительность каждого такого агрегата составляет 40000 м3/ч; содержание пыли снижается от 0,07—0,2 г/м3 при расходе воды 4— 3,5 л/м3 и электроэнергии 0,55 кВтХч на 1000 м3 газа.

Управление доменной печью

Для контроля и управления плавкой служат приборы, показывающие и регистрирующие температуру, состав, давление дутья и колошникового газа, температуру стен печи в различных участках, подачу шихты и уровень ее в печи.

Разработаны схемы автоматизации на основе непрерывного контроля качества и количества поступающих шихтовых материалов и получаемых продуктов, а также показателей теплового баланса. Все это обобщают уравнениями, на основе решения которых счетно-решающая машина управляет ходом плавки.

Основные технико-экономические показатели доменной плавки

Суточная производительность и расход кокса на тонну выдавленного чугуна зависят от размеров печи. 

Скруббер тонкой газоочистки

Рис. 5. Скруббер тонкой газоочистки; полутонкая очистка и электрофильтры:

1 — вход грязного газа; 2— насадки мокрой газоочистки; 3 — секции электрофильтров; 4 — отвод очищенного газа

Рис. 6 . Дезинтегратор:

1 — сифонные трубы; 2 — лопасти для нагнетания газа; 3 — распределительный конус; 4 — корпус; 5 — кольца, скрепляющие бичи; 6 — вал; 7 — распределительный конус; 5 — неподвижные бичи; 9 — трубы для отвода грязной воды; 10 —выход чистого газа; 11 — боковые подводы; 12 — подвижные бичи; 13 — диск; 14 — сливной канал

Сравнение работы различных доменных печей возможно по коэффициенту использования полезного объема, являющемуся частным от деления полезного объема печи на ее суточную производительность :

К. и. п. о = ((Vполез):Р) м3/(т•сут).

Для печей, выплавляющих передельный чугун, данный коэффициент находится в пределах от 0,50 до 0,70 м3/т.

Удельный расход кокса колеблется в пределах от 0,5 до 0,7 т на 1 т чугуна и зависит от качества сырья, его подготовки и управления плавкой.

Интенсивность работы печи, характеризуемая временем пребывания в ней шихты, составляет обычно 5—6 ч.

Длительность кампании зависит от качества огнеупоров, совершенства конструкций печи и культуры работы. Обычно она составляет около 4—5 лет, а иногда достигает 10—11 лет.

Внедрение новых методов плавки позволяет постоянно повышать производительность печей и улучшать технико-экономические показатели их работы. Примером этому служит работа доменных печей с повышенным давлением колошниковых газов.

Дезинтегратор доменной печи

Очень перспективно также внедоменное обессеривание чугуна десульфураторами, проводимое при его выпуске в желобе или ковше. Оно позволяет работать на более кислых шлаках, снижая при этом расход кокса.

Большое значение имеет обескремнивание чугуна в ковше путем обдува поверхности расплава, а также путем продувки воздухом, обогащенным кислородом или техническим кислородом. Уменьшение при этом содержания примесей облегчает последующий передел чугуна в сталь.

Интенсификации доменного производства способствует обогащение дутья кислородом до 25% при выплавке рядового передельного чугуна. При использовании в качестве добавочного топлива природного газа содержание кислорода в дутье можно значительно повысить. Применение природного газа существенно улучшает тепловой баланс печи и увеличивает ее производительность.

 

Статья на тему Работа доменной печи