1.4.3. Другие виды доменного топлива
В связи с дефицитом коксующихся каменных углей в последние годы ведут интенсивные исследования и разработку принципиально новых способов получения кокса из недефицитных марок каменных углей. Способ производства формованного кокса предложен Л. М. Сапожниковым. Процесс состоит из следующих стадий: быстрого нагрева шихты до температуры пластического состояния, выдержки, формовки из пластической массы брикетов заданной формы и прокаливания их при 750-800 °С. Опытные плавки, проведенные на формованном коксе, показали удовлетворительные результаты.
Для экономии кокса в ряде случаев в горн печи вдувают природный газ, мазут, угольную пыль. Достоинством применения природного газа и мазута является интенсификация восстановительных процессов в доменной печи.
2 Конструкция доменной печи, состав доменного цеха
2.1 Профиль доменной печи
Основным агрегатом для извлечения железа из железных руд является доменная печь (рис. 10).
Рис.10 Устройство доменной печи объемом 2700 м3 и ее примерный суточный баланс: 1-чугунная летка; 2-шлаковая летка; 3-фурменный прибор; 4-лещадь; 5-чугуновоз; 6-шлаковозы; 7-газоотводы; 8-засыпное устройство; 9-фундамент; 10-воздухопривод дутья
По принципу работы она относится к типу шахтных печей, т. е. таких, рабочее пространство которых вытянуто в направлении вертикальной оси. Практикой установлена оптимальная конфигурация внутреннего пространства печи - ее профиля. Горизонтальное сечение доменной печи представляет собой окружность, в вертикальном сечении печь состоит из пяти зон. Правильное соотношение размеров частей печи создает оптимальные условия доменной плавки и обусловливает рациональный профиль печи. При таком профиле обеспечиваются следующие важнейшие условия доменного процесса: 1) плавное и устойчивое опускание шихтовых материалов; 2) наиболее выгодное распределение встречного газового потока; 3) успешное развитие процессов восстановления и образования чугуна и шлака. Рабочее пространство доменной печи состоит из колошника, шахты, распара, заплечиков и горна (см. рис. 5). Их форма и относительные размеры определяются происходящими в них процессами.
Верхняя цилиндрическая часть рабочего пространства печи (колошник) предназначена для распределения загружаемых в печь шихтовых материалов, которые попадают в колошник на площадь одного и того же сечения приблизительно с постоянной высоты. Это позволяет обеспечить устойчивость начального распределения материалов на колошнике, а также правильное распределение газового потока по объему печи. Профиль шахты обеспечивает равномерное опускание шихтовых материалов, их необходимое разрыхление и перемещение начинающих плавиться масс от стен в нижней части шахты. Высота шахты должна быть достаточной для тепловой и химической обработки материалов поднимающимися газами, в первую очередь восстановления оксидов железа. Средняя цилиндрическая часть рабочего пространства (распар) создает дополнительное увеличение объема печи и устраняет задержки шихтовых материалов при опускании их в заплечики. Больший диаметр распара по сравнению с горном позволяет уменьшить разгар футеровки, отдаляя от стен поток поднимающихся горячих газов. Обратная конусность заплечиков соответствует уменьшению объема проплавляемых материалов при образовании шлака и чугуна. В нижней цилиндрической части доменной печи (горне) происходят основные высокотемпературные процессы плавки: - горение кокса и образование доменного газа, - взаимодействие между жидкими фазами, газом и раскаленным коксом, - накопление чугуна и шлака, периодически выпускаемых из печи. (см. рис. 10). Современные доменные печи имеют большие размеры. Так, диаметры колошника, распара, горна составляют соответственно: 7-8, 12-16 и 10-14 м. Общая высота внутреннего пространства доменной печи составляет 25÷30 м, а с учетом того, что она несколько приподнята на фундаменте и что над колошником установлено загрузочное устройство и газоотводы, верхняя точка ее находится над поверхностью земли на уровне 60-70 м. В верхней части горна имеется большое число расположенных равномерно по окружности фурменных отверстий, через которые в печь подают воздух. В нижней части горна имеется несколько (2-4) отверстий, предназначенных для выпуска чугуна и шлака - чугунных и шлаковых леток.
Общая схема работы доменной печи представлена на рис. 11.
Рис. 11 Работа доменной печи