ОРГАНИЗАЦИЯ РЕМОНТОВ, ЗАДУВКА И ВЫДУВКА ПЕЧИ

Доменные печи характеризуются продолжительной кампанией работы — до 10—12 лет. Кампания — это период между капи­тальными ремонтами первого разряда, которые предусматри­вают замену всей огнеупорной кладки и всех охладительных устройств, засыпного аппарата и износившихся узлов метал­локонструкций, а зачастую реконструкцию печи, т.е. ее полную замену. Длительность капитального ремонтапервого разряда составляет35—60 сут, возрастаяв этих пределах при увеличении объема печи. В течение кампании, т.е. меж­ду капитальными ремонтами первого разряда, проводят два капитальных ремонта второго разряда (22—35 сут) и раз в год — капитальный ремонт третьего разряда (3—5 сут). Ка­питальный ремонт второго разряда предусматривает полную или частичную смену футеровки шахты, смену засыпного ап­парата и защитных сегментов колошника, холодильников шах-

ты и заплечиков. Прикапитальном ремонте третьего разряда заменяют засыпной аппарат и защитные сегменты колошника.

Перед капитальными ремонтами первого и второго разря­дов делают выдувку печи, которая для ремонта первого раз­ряда предусматривает освобождение печи от шихты с выпус­ком всего чугуна, в том числе находящегося ниже чугунных леток; для ремонта второго разряда освобождают печь от шихты и горн до уровня чугунных леток. Перед капитальным ремонтом третьего разряда опускают уровень шихты на 5—8 м ниже обычного.

Выдувка печи. Затри—четыре часа до начала выдувки в печь загружают облегченные подачи (с уменьшенным количес­твом агломерата), а перед выдувкой дают 10—15 холостых подач (кокс без агломерата); печь переводят на обычное давление. Далее ведут выдувку, т.е. ведут процесс без за­грузки в печь шихты, что вызывает снижение уровня шихты.

В течение выдувки в печь сверху обильно подают воду через несколько труб; испаряясь, вода отнимает тепло, снижая температуру колошникового газа и футеровки печи. Расход воды регулируют так, чтобы температура колошнико­вого газа не превышала 450 °С, Помере понижения уровня шихты снижают расход дутья. Последний выпуск чугуна и шлака через чугунную летку делают при подходе уровня ших­ты взону заплечиков. Раньше много времени тратили на уборку застывшего чугуна в разгоревшей лещади. Теперь же жидкий чугун выпускают из ямы, образующейся в лещади, че­рез дополнительные летки, расположенные на 2-4 м ниже оси чугунной летки. Леток делают две на разных высотах, пото­му что точно определить глубину разгара лещади нельзя. Может оказаться, что в нижнюю летку чугун не выйдет, так как она находится ниже уровня разгара лещади, тогда нали­чие верхней летки гарантирует выход хотя бы части чугуна. Схема выпуска жидкого чугуна из разгоревшей лещади приве­дена на рис. 48.

Задувка печи.После строительства, реконструкции или капитального ремонта доменной печи необходимо ввести печь в действие или задуть ее. Перед задувкой печи испытывают и проверяют все оборудование и тщательно просушивают кладку печи. Для сушки отдельных участков кладки исполь­зуют газ или электроэнергию. Общую сушку кладки осуществ­ляют горячим дутьем.

их вагонами б или конвейером 5; в ближайших к печи бун­керах хранят кокс (К), в других бункерах по длине эстака­ды — агломерат (А), окатыши и добавки. Вагон-весы — это самодвижущийся электровагон с двумя карманами (бункерами) и взвешивающим устройством.

Вагон-весы, двигаясь вдоль эстакады, останавливаются у бункера с нужным материалом, выгружают из него в карманы порции шихты и затем переезжают к печи и, останавливаясь над скиповой ямой 9, выгружают шихту в скип, который

поднимается по мосту на колошник. Движение двух скипов с помощью канатов 2 обеспечивает скиповая лебедка 1. При движении одного скипа вверх другой опускается вниз; когда один скип 4, б загружается материалами в скиповой яме, другой 4, а на колошнике опрокидывается, разгружая материалы в приемную воронку засыпного аппарата печи. Время подъема (опускания) скипа составляет 35—45 с.

Чтобы предотвратить измельчение кокса, обладающего невысокой прочностью, его стараются подвергать меньшему числу перегрузок. Поэтому коксовые бункера К располагают над скиповой ямой, и из них кокс поступает в скипы, минуя вагон-весы. Между коксовыми бункерами и скипом имеются грохот 11, отсеивающий мелочь кокса, и весовая воронка 10 для дозирования порций кокса.

Система набора и подачи материалов в скипы вагон-весами обладает рядом существенных недостатков: мала про­изводительность в связи с наличием холостых пробегов ва­гона и длительным набором шихты в карманы; невозможен от­сев мелочи агломерата при его наборе в вагон-весы; сложно автоматизировать управление работой вагон-весов; напря­женная работа машиниста в тяжелых условиях. Поэтому в строившихся в последнее время печах объемом 2000 м³ и бо­лее вагон-весы заменены конвейерами, которые, двигаясь под бункерами, доставляют от них материалы в скипы.

Конвейерный колошниковый подъемник. Как показал опыт, скиповые подъемники не обеспечивают темп загрузки шихты, требуемый на печах большого объема (3200 м³ и более). Поэтому на вновь сооружаемых печах объемом 3200—5500 м³ для доставки шихтовых материалов на колошник стали использовать конвейеры. Общий вид одного из конвейерных колошниковых подъемников показан на рис. 51. Из бункерной эстакады / шихтовые материалы выдаются на непрерывно дви­жущуюся под ними ленту конвейера, которая по галерее 2 транспортирует материалы на колошник доменной печи 6. В бункерной эстакаде, поперечный разрез которой показан на рис. 52, бункеры К, А и О для хранения 5—12 часового за­паса кокса, агломерата и окатышей, расположены в два ря­да. Материалы на эстакаду доставляют продольным конвейе­ром 1 и распределяют по бункерам с помощью реверсивных передвижных поперечных 2 и продольных 3 конвейеров. Из бункеров К, А, О каждый материал выдается на грохот 4,

отсеивающий мелочь и затем через бункерные весы (дозатор) 5 и пи­татель 7 поступают на ленту 8, движущуюся до колошника печи. Отсеян­ная грохотами 4 мелочь убирается вспомогатель­ными конвейерами 6.

Ленточный конвейер колошникового подъемни­ка движется (рис. 51) в закрытой наклонной галерее 2, которая крепится на нес­кольких вертикальных опорах 5. Чтобы предотвратить сколь­жение материалов на наклонной ленте вниз, угол ее наклона не должен превышать 12°. На практике угол наклона ленты и галереи принимают в пределах 10—11°; благодаря столь ма­лому углу наклона длина ленты конвейера оказывается боль­шой (300-500 м).

Основной рабочий орган конвейерного подъемника - рези-нотросовая лента шириной 2 м; ее верхняя рабочая ветвь 7, а (с транспортируемым материалом 8) и холостая ветвь 7,6 поддерживаются опорными роликами 9. Верхней ветви с помощью крайних опорных роликов придают желобообразную форму, чтобы на ней умещалось больше материалов. Движение ленты обеспечивают электродвигатели, вращающие барабан, который огибает плотно прижатая к нему лента; постоянное натяжение ленты обеспечивают груз 3 и барабан 4.

Лента движется непрерывно, а материалы на нее в бун­керной эстакаде загружают отдельными порциями с разрывами между ними; на колошнике печи материалы с ленты ссыпаются в приемную воронку бесконусного загрузочного устройства, как это показано на рис. 32, б. Объем порций материала на ленте меньше или равен объему шлюзового бункера загрузоч­ного устройства (37-80 м³). Величина разрыва определяется длительностью срабатывания приемной воронки (рис. 32, б), направляющей порцию шихты либо в один, либо в другой шлю­зовой бункер (10-30 с движения ленты)-

Скорость движения ленты обычно равна 2 м/с, при этом производительность подъемника достигает 30000 т материа­лов в сутки и более. Конвейерный колошниковый подъемник по сравнению со скиповым обладает помимо большей произво­дительности следующими преимуществами: срок службы кон­вейерной ленты в несколько раз больше срока службы скипо­вых канатов; на 15-20% ниже затраты на сооружение скипо­вого подъемника и ниже эксплуатационные расходы; возможна подача в одной порции нескольких материалов путем их по­слойной укладки на ленте; обеспечиваются условия для пол­ной автоматизации подачи шихты на колошник.

§ 2. ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛИ И НАГРЕВ ДУТЬЯ

Дутье, подаваемое в доменную печь, нагревают до 1050— 1300 °С в воздухонагревателях, называемых иногда каупера­ми в честь Каупера, который в 1857 г. получил патент на регенеративный воздухонагреватель с кирпичной насадкой. Доменный воздухонагреватель- это нагреватель регенера­тивного типа, т.е. работающий с чередованием циклов на­грева насадки воздухонагревателя и последующего нагрева дутья путем его пропускания через горячую насадку.

Каждая доменная печь имеет три или четыре воздухонаг­ревателя, которые располагают в линию на одном фундаменте рядом с печью (рис. 53). Дутье от воздуходувной машины поступает к воздухонагревателям 4 по воздухопроводу 7; нагретое дутье по футерованному газопроводу 6 подается в опоясывающий доменную печь кольцевой воздухопровод 7 и из него к фурмам. Труба 3 служит для выброса в атмосферу продуктов сгорания топлива, образующихся во время нагрева насадки; труба соединена с воздухонагревателями подземным боровом (газоходом) 12.

Большая часть доменных печей имеет воздухонагреватели со встроенной камерой горения, а строящиеся в последние годы печи чаще оборудуют воздухонагревателями с выносной камерой горения, которые позволяют нагревать дутье до более высоких температур. Воздухонагреватель со встроен­ной камерой горения (рис. 54, а) имеет форму цилиндра с куполообразным верхом, высота воздухонагревателей дости-

Рис. 53. Схема расположения воздухонагревателей:

1 — воздухопровод холодного дутья; 2 — газовая горелка; 3 — дымовая труба; 4 — воздухонагреватели; 5 —i газопровод чистого газа; 6 — воздухопровод го­рячего дутья; 7 — кольцевой трубопровод; 8 — смесительный трубопровод; 9 — предохранительный клапан; 10 — смесительный клапан; 11 — клапан холодного дутья; 12 — дымовой боров; 13 — клапан горячего дутья

гает 50—55 м, наружный диаметр равен 9-^13 м. Герметичный кожух выполнен из стального листа толщиной 20t-40MM, футерован изнутри. Футеровку низа стен делают из шамотно­го кирпича, а верхней части стен и купола из высокоглино­земистого и динасового кирпича; между этой футеровкой и кожухом укладывают слой теплоизоляционных огнеупоров.

Во внутреннем пространстве воздухонагревателя размеще­на полая камера горения 8 круглого или эллипсовидного сечения, площадь которого составляет 15—20 % оощей площа­ди внутреннего простанства, остальной внутренний объем заполнен насадкой 7. Насадка выложена из огнеупорного кирпича так, что образуется множество вертикальных кана-

54.Z7(L

Рис. 54. Воздухонагреватели доменной печи со встроенной (а) и с выносной

(б) камерами горения:

1 — поднасадочное пространство; 2 — колонны; 3 — боров; 4 — тарельчатые ды­мовые клапаны; 5 — патрубки; 6 — чугунная решетка; 7 — насадка; 8 — камера горения; 9 — патрубок для отвода горячего дутья; 10 — клапан; 11 — клапан горелки; 12 — горелка; 13 — трубопровод холодного дутья; 14 — клапан; 15, 17, 19 — патрубки для подвода холодного дутья, отвода горячего дутья и от­вода дыма соответственно; 16 — камера горения; 18 — керамическая горелка

лов для прохода по ним газов через всю высоту насадки. Применяют две разновидности кладки насадки. Одна из них — это укладка располагаемых во много рядов по высоте насад­ки кирпичей толщиной 40 мм так, что они образуют между собой вертикальные каналы квадратного сечения размеров 45x45 или 60x60 мм с толщиной стенки между каналами 40 мм. Другую выполняют из шестигранных блоков с несколь­кими круглыми сквозными отверстиями диаметром 36—45 мм; при укладке блоков друг на друга образуются вертикальные каналы круглого сечения по всей высоте насадки. Нижнюю часть насадки делают из шамотных огнеупоров, а верхнюю -из высокоглиноземистых (62—72 % А1₂О_э) и иногда из дина-совых огнеупоров.

Насадка поглощает тепло горячих продуктов сгорания в период ее нагрева и передает его воздуху в период нагрева дутья. Поэтому для улучшения теплообмена и нагрева дутья стараются обеспечивать большую поверхность нагрева насад­ки, т.е. поверхность ее контакта с движущимися по каналам газами. В насадке с прямоугольными каналами размером 45x45 мм поверхность нагрева на 1 м³ составляет 25 м², а в насадке из шестигранных блоков — 32,7 м², что обеспечи­вает повышение температуры нагрева дутья на 50 °С.

.Насадка опирается на чугунные решетку б и колонны 2, образующие поднасадочное пространство 1, которое соедине­но с трубопроводом 13 холодного дутья и от которого отхо­дят два-три патрубка 5 для отвода дыма в боров 3. В каме­ре горения имеются горелка 12 и патрубок 9 для отвода горячего дутья.

Работа воздухонагревателя складывается из двух чере­дующихся периодов - нагрева насадки (газовый период) и нагрева дутья (воздушный период). В течение газового периода в горелку 12 подают топливо (доменный газ или его смесь с коксовым либо природным газом) и воздух от венти­лятора; из горелки газовоздушная смесь поступает в камеру горения, где при контакте с горячими стенами воспламе­няется и сгорает. Горячие продукты сгорания, двигаясь по камере вверх, изменяют под куполом направление движения, проходят сверху вниз через каналы насадки, нагревают ее и уходят через дымовые патрубки 5 в боров 3 и далее в дымо­вую трубу (в этот период закрыты клапаны 10 и 14). Макси­мальная температура газов (1350-1500 °С) наблюдается под

куполом, а на выходе из насадки дымовые газы имеют темпе­ратуру 200-400 °С.

После окончания нагрева насадки воздухонагреватель переводят на нагрев дутья, закрывая тарельчатые дымовые клапаны 4 и клапан 11 горелки. Холодное дутье, через открываемый клапан 14, поступает в поднасадочное прост­ранство и движется вверх по каналам насадки, где нагре­вается и затем уходит через патрубок 9 и открытый клапан 10 к доменной печи.

По мере охлаждения насадки воздухонагревателя темпера­тура горячего воздуха, выходящего из него, падает. Это недопустимо для нормальной работы доменной печи, поэтому воздух нагревают до более высокой температуры, чем это необходимо, и к нему подмешивают, используя автоматичес­кое дозирование, требуемое количество холодного воздуха, чтобы поддерживать температуру дутья постоянной. Это осу­ществляется при помощи смесительного воздухопровода 8 и автоматического смесительного клапана 10, показанных на рис. 53.

Газовый период длится ~ 2 ч и примерно в два раза про­должительнее воздушного. Следовательно, необходимо не менее трех кауперов- два одновременно нагреваются, а один нагревает воздух. Фактически на печь приходятся четыре каупера, а и некоторых случаях - семь кауперов на две печи.

Воздухонагреватель с выносной камерой, горения (рис. 54, б) имеет камеру насадки (собственно воздухонагрева­тель) и расположенную за ее пределами отдельную камеру горения 16 цилиндрической формы; они соединены между со­бой общим куполом. Устройство кожуха, футеровки стен, на­садки 7 и поднасадочного пространства существенно не от­личаются от устройства этих элементов в воздухонагревате­ле со встроенной камерой горения.

Нижняя половина стен камеры горения выложена высоко­глиноземистым кирпичом, а в донной ее части установлена керамическая горелка 18, обеспечивающая смешивание топли­ва с подаваемым от вентилятора воздухом (внедрение возду­ха в газовый поток из окружающей его кольевой полости горелки), что обеспечивает сгорание газа над горелкой. Такие горелки имеют большую тепловую мощность, чем обыч­ные металлические горелки, применяемые на воздухонагрева-

телях со встроенной камерой горения. Для подвода холодно­го дутья служит патрубок 15, для отвода горячего дутья — патрубок 17, для отвода дыма — 19.

Основные достоинства таких воздухонагревателей по сравнению с воздухонагревателями со встроенной камерой горения: увеличивается полезный объем (поверхность нагре­ва) насадки; облегчаются условия службы и повышается стойкость насадки в связи с выносом высокотемпературной камеры горения за пределы кожуха воздухонагревателя; более мощные керамические горелки наряду с увеличенной поверхностью нагрева насадки позволяют повысить темпера­туру нагрева дутья.

При проектировании ранее строившихся отечественных доменных печей предусматривали воздухонагреватели со встроенной камерой горения с суммарной поверхностью на­грева всех воздухонагревателей 60—69 м² на 1 м³ полезного объема печи. Для новых печей объемом 5000—5500 м³ пре­дусматривают воздухонагреватели с выносной камерой горе­ния и удельной поверхностью нагрева 100 м² на 1 м³ полез­ного объема печи.