Доменное производство. Воздухонагреватели

 

 Блоки насадки устанавливают отдельными столбиками для предупреждения возможного их разрушения при неравномерном прогреве. Их изготовляют из материала, содержащего до 62—72% Аl2O3. Воздухонагреватели с шестигранной насадкой с применением муллитовых огнеупоров в среднетемпературной и динасовых в высокотемпературной зонах обеспечивают получение температуры под куполом до 1450 °С.

Рисунок 1. Воздухонагреватель с выносной камерой и керамической горелкой (а) и общий купол горения  типа Дидье (б), Коп перса (в), Мартин-Па-генштехера (г)

В зарубежной практике высокотемпературная  зона воздухонагревателей со встроенной камерой горения выкладывается  динасовыми огнеупорами, остальные зоны — шамотными. Насадка выполняется также из шестигранных блоков, но в отличие от отечественной практики с перевязкой рядов и зазорами в 2 мм.

 

 

В высокотемпературной зоне кожухи воздухонагревателей торкретируют изоляционным слоем толщиной 50-60 мм. Зазоры между изоляцией и основной стеной заполняют крошкой из огнеупорного материала, применяемого для футеровки этой зоны. В купольной части зазоры заполняют теплоизоляционными материалами. Конструкция воздухонагревателей с внутренней боковой камерой горения при высоких температурах дутья не обеспечивает устойчивости огнеупорной футеровки. Имеет место образование трещин в куполе, искривление разграничительной стенки между камерой горения и насадкой с возможным местным ее разрушением вследствие чего происходит так называемое короткое замыкание, т.е. преждевременный проход дымовых газов из камеры горения в камеру насадки или наоборот воздуха из насадочного пространства в камеру горения. Наблюдается также нарушение вертикальности каналов насадки, особенно в верхних ее зонах.

 

 

Для увеличения полезной площади  насадки, возможности увеличения тепловой мощности воздухонагревателей и  предупреждения при этом различных  деформаций с 1959 г. начато строительство  воздухонагревателей с выносными  камерами горения. Распределение огнеупоров в них по зонам аналогично аппаратам  со встроенной камерой. Насадка также  шестигранная, высота блоков 150 мм, в  них семь отверстий диаметром 43 мм.

 

 

Кожух в высокотемпературных  зонах защищен изоляционным кирпичом, торкрет-слоем и асбестовой засыпкой.

 

 

Камеры горения оборудованы  керамическими горелками производительностью  до 160 тыс. м3/ч. Общая поверхность  нагрева воздухонагревателя достигает 87500 м2 с расчетом на температуру под куполом 1550 °С.

 

Рисунок 1. Бесшахтный воздухонагреватель конструкции ВНИИМТа а — общий вид; б — продольный разрез по форкамере при горелках со встречными струями газа и воздуха; в - то же, при горелках с параллельными струями; 1, 2 — воздушный и газовый коллекторы; 3 - выходные отверстия; 4 - горелка; 5 - форкамера; 6 - купол; 7 - штуцер горячего дутья; 8 — насадка; 9, 10 — каналы газовый и воздушный; 11 — перекрытие каналов; 12 — выходное отверстие из каналов; 13 — смесители

 

 

Воздухонагреватели с  выносной камерой горения применили  впервые в СССР в 1974 г. для доменной печи 5000 м3 на заводе «Криворожсталь». Это внедрение, усложняющее сооружение и удорожающее его стоимость, имеет, однако, большой положительный  эффект, значительно повышая нагрев дутья при одних и тех же размерах кожуха воздухонагревателя и  при увеличении прочности его  футеровки.

 

 

Усложненной является конструкция  общего купола, перекрывающего камеры горения и насадки и выполняемого в трех вариантах. Изучается также  возможность полного исключения камер горения подобно газонагревателям, применяемым в химической промышленности. Такого типа конструкции высокотемпературных воздухонагревателей со сжиганием газа в подкупольном пространстве при помощи керамических горелок разработаны и испытываются в производственных условиях в настоящее время на наших отечественных доменных печах.

 

 

В них предусматривается  насадка из шестигранных блоков с  круглыми ячейками диаметром до 41 мм, выполненных в зонах высоких  температур из малоразрыхляющего динаса (1100— 1550 °С) и каолиновых изделий, содержащих не менее 42% Al2O3 (900—1100 °С); в зоне средних температур (700—900 °С) из шамотных огнеупоров класса А; в зоне низких температур (700 °С и менее) из шамотных огнеупоров класса Б. Нижняя часть стен камеры горения выполнена из муллито-корундовых изделий.

 

 

Газовые горелки применяют  керамические, с пропускной способностью по воздуху до 200 тыс. м3/ч. Имеется  в виду компенсация напряжений в  кожухах воздухонагревателей с  помощью линзовых компенсаторов  или гидравлических (механических) домкратов, установленных под камерой  горения. К основным их технологическим  параметрам относятся: количество нагреваемого дутья 11 тыс. м3/мин при 21% O2 в дутье  и 8,1 тыс. м3/мин при 35% O2; температура  дутья 1400 °С; температура продуктов сгорания под куполом 1550 °С; удельная поверхность нагрева 100 м2/м3 полезного объема печи и 32,2 м2/м3 насадки; температура отходящего дыма до 400 °С. Дымовая труба у устья имеет диаметр 5100 мм; высота трубы 80 м.

 

 

Работа воздухонагревателей  рассчитана на попарно параллельный и последовательный режимы. Регулирование  температуры горячего дутья обеспечивается параллельно установленными клапанами  дроссельного типа диаметром 1100 и 600 мм.

 

 

Число дымовых клапанов и  шиберов холодного дутья предусмотрено  для равномерного отсоса продуктов  сгорания и распределения по насадке  воздуха и равно трем, как у  воздухонагревателей с выносной камерой горения для печи объемом 5000 м3.

 

 

Воздухонагреватель бесшахтной конструкции имеет короткофакельную горелку в куполе с размещением оборудования и рабочей площади блока воздухонагревателей на высоте более 40 м. Устройство таких воздухонагревателей возможно после окончательного решения конструкции керамических короткофакельных горелок.

 

 

Оборудование

 

Воздухонагревательное хозяйство  доменной печи, состоящее из воздухонагревателей, газовых и воздушных (для холодного  и горячего дутья) магистралей, оснащено оборудованием, из которого на каждом воздухонагревателе установлены газовая  горелка с регулировочными и  отсоединительными клапанами; по одному клапану или шиберу холодного и горячего дутья; два-три дымовых и два перепускных или уравнительных клапана (в том числе один встроенный в клапан холодного дутья). Остальное оборудование, установленное на газовоздухопроводах, включает листовые задвижки для полного отделения отдельных участков трубопровода для ремонта и клапаны:

• отделительные для отключения и подключения одного участка к другому; регулирующие для изменения количества подаваемого воздуха или газа в соответствии с установленными параметрами;
• уравнительные или перепускные для установления заданного давления перед открытием дымовых клапанов;
• предохранительные, предупреждающие образование излишнего давления в трубопроводах, а также затяжку атмосферного воздуха или газа при падении в них давления;
• обратные, разрешающие движение потоков газа или воздуха в различных направлениях (в зависимости от положения клапана);
• воздушно-разгрузочные («снорт») для быстрого снижения количества и давления поступающего в печь воздуха.

 

Рисунок 1. Схема газового хозяйства 1 — доменная печь; 2 — воздухонагреватели; 3 — пылеулавливатель; 4 — скруббер; 5 — труба-распылитель; 6- водоотделитель; 7 - дроссельная группа; 8 — воздушно-выпускной канал; 9 - клапан холодного дутья; 10 — клапан горячего дутья; 11 — смесительный канал; 12 - дроссель-смеситель; 13 — дымовой клапан; 14 — перепускной клапан горелки; 15 — дымовая труба; 16 — газовые клапаны; 17 — газовые дроссели; 18 — вентиляторы горелок; 19 — отсечные клапаны горелок; 20 — наполняющий клапан; 21 — выпускной клапан; 22 - тарельчатый отделительный клапан; 23 — задвижка наполнительного газопровода; 24—27 — атмосферные клапаны соответственно печи, пылеулавливателя, отделительного клапана и скруббера; 28 — продувочные свечи; 29 — задвижка чистого доменного газа; 30 — шиберная задвижка

 

По устройству клапаны  разделяют на шиберные (вертикального  исполнения) и тарельчатые (горизонтальные и дроссельные с вращением  затвора в плоскости, перпендикулярной движению газа или воздуха).

 

 

 

 

Вывод

В данном реферате было приведено  описание воздухонагревателя ,его строения и применение. Несмотря на некоторые неточности и условности, а так же отсутствие подробностей, я могу сделать вывод, что воздухонагреватель является сложным механизмом, имеющим ряд особенностей, который необходим в доменной металлургии для снижения расхода горючего и повышения производительности печей. 

 

Список используемой литературы

1. Воскобойников В.Г. и др. Общая металлургия - 6-изд., перераб. и доп. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2005 - 768 с.

2. Вегман Е.Ф и др. Металлургия чугуна. – Москва: - 3-изд., переработанное и дополненное. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004 - 774 с.

3. Якушев А.М. Проектирование сталеплавильных и доменных цехов. - М.: Металлургия, 1984. — 216 с.

4. Кудрин В. А. Теория и технология производства стали: Учебник для вузов. — М.: «Мир», ООО «Издательство ACT», 2003.— 528с.