4.4. Устройства для подачи шихты на колошник доменной печи и их эксплуатация

П одача материалов на колошник доменной печи осуществляется наклон­ным скиповым подъемником, соединяющим скиповую яму с колошником. Скиповой подъемник состоит из наклонного моста, двух скипов и скиповой лебедки. Наклонный мост представляет собой пространственную металлоконструкцию, состоящую из двух боковых вертикальных ферм, которые соединены между собой поперечными связями. Наклонный мост имеет две опоры: нижняя часть опирается на фундамент у скиповой ямы, а второй опорой служит отдельная колонна (пилон), опирающаяся на фундамент доменной печи. Консольная часть моста у колошника не имеет связи с копром доменной печи и опирается на пилон. Внутри боковых ферм моста проложены два рельсовых пути, по кото­рым перемещаются скипы. Для предотвращения опрокидывания скипов на мосту устанавливают контррельсы, а для направления канатов скипов - шки­вы. Скип для подъема шихты (рис. 4.13) выполняют сварным из листового железа в виде удлиненного кузова 1 прямоугольного сечения с открытым пе­редним торцом и закругленным дном. Передвигается скип на скатах 2 и 3. Кузов скипа соединен с канатом лебедки через упряжное устройство 4. Внут­ренние стенки кузова защи­щены от истирающего дей­ствия шихты плитами из мар­ганцовистой стали. Характе­ристики скипов, применяе­мых на печах различного объема, приведены в табл. 4.1. Лебедка скипового подъемника обеспечивает од­новременное перемещение двух скипов по рельсам на­клонного моста в различных направлениях: груженного ма­териалом - на колошник до­менной печи, и порожнего в скиповую яму, под загруз­ку очередной порцией мате­риалов.

Такой режим движе­ния скипов обеспечивается к инетической схемой лебедки ски­пового подъемника (рис. 4.14), где стальные канаты 1, на которых подве­шен каждый из скипов 2, соединены с барабаном скиповой лебедки 3. При вращении барабана в ту или иную сто­рону канат одного из скипов навива­ется на него, в то время как канат вто­рого скипа - разматывается, чем и обеспечивается движение скипов по наклонному мосту 4.

Угол наклона основной (прямо­линейной) части наклонного моста а2 обычно составляет 45-55°. При этом должна быть обеспечена устойчивость скипа, т.е. вектор силы тяжести, про­веденный из центра тяжести гружено­го скипа, должен пересекать наклон­ный мост впереди задней пары колес. Угол наклона моста в скиповой яме а1 обычно выполняется несколько большим (50-60°) для улучшения загрузки материалов в скип, вслед­ствие чего на этом участке возникают нежелательные динамические нагрузки в канатах и колесах в момент движе­ния на участке перегиба.

С корость движения скипов на различных участках наклонного моста не одинакова. На прямолинейном его участке они движутся с постоянной и максимальной скоростью (~3-4 м/с). При подходе скипов соответственно к раз­грузочному участку на колошнике и к скиповой яме их скорость плав­но снижается до полной остановки. Возобновление вращения барабана лебедки и движение скипов в обрат­ном направлении начинается с плав­ного ускорения (рис. 4.15).

На разгрузочном участке на­клонного моста передние скаты ски­па направляются по рельсам, изогнутым книзу, а задние скаты, име­ющие двойную реборду, внешними ребордами переходят на более широкую колею, рельсы которой изогнуты кверху. В результате происходит плав­ное опрокидывание скипа и высыпание из него материалов в приемную во­ронку засыпного аппарата. Для полной выгрузки материалов из скипов необ­ходимо, чтобы угол наклона их днища к горизонту (а3 на рис. 4.14) находился в пределах 45/60º. При меньших значениях этого угла скип может возвращаться в скиповую яму, не будучи полностью разгруженным, что может привести к его переполнению при загрузке очередной порции материалов. Избыточный материал, просыпаясь и накапливаясь в скиповой яме, может привести к повалке скипа (сходу скипа с рельсов). С другой стороны, угол наклона скипа при разгрузке должен обеспечивать его устойчивость на рельсах и само­возврат из крайнего положения под действием силы тяжести (за счет собствен­ного веса) без образования слабины каната.

Для передвижения скипов применяют двухдвигательную скиповую ле­бедку, которую размещают под наклонным мостом в машинном зале. Скорость вращения барабана лебедки, а следовательно, и скорость движения скипов кон­тролируется центробежным ртутным регулятором. Для остановки лебедки при ослаблении канатов предусмотрен выключатель слабины канатов.

При удлинении каната скипа вследствие вытяжки угол наклона скипа у приемной воронки уменьшается, что, как уже было сказано ранее, может при­вести к неполной его разгрузке. Уменьшение натяжения канатов скипов (вы­тяжка канатов) приводит также к нарушению распределения материалов в во­ронке малого конуса, а следовательно, и к нарушению оптимального распре­деления шихты и газов в доменной печи.

Для обеспечения постоянства распределения материалов в приемной воронке малого конуса необходимо соблюдать заданный и одинаковый для обо­их скипов угол наклона при опрокидывании их у приемной воронки. Это дос­тигают равным для обоих скипов нормальным натяжением скиповых канатов. Разность в длине канатов не должна превышать 50 мм. Точность остановки скипов в крайних положениях можно контролиро­вать с помощью меток на барабане лебедки и при отклонении конечных поло­жений скипов от нормальных (несовпадение меток) производить необходи­мую регулировку длины канатов либо регулировку пускового выключателя.

Машинное здание сооружают на колоннах, между которыми проложены железнодорожные пути. Оно разделено застекленной перегородкой на две по­ловины. В одной из них размещены скиповая лебедка, комбинированная двух-барабанная лебедка маневрирования конусами, две зондовые лебедки, четыре лебедки уравнительных клапанов и система централизованной смазки меха­низмов, а во второй - панели электрооборудования автоматического управле­ния загрузкой доменной печи.

Загрузка скипов шихтовыми материалами осуществляется в скиповой яме (рис. 4.16), где размещены коксовые весы с воронкой и затвором, затворы коксовых бункеров с грохотами для отсева коксовой мелочи, нижняя часть

наклонного моста, пути для скипов коксового отсева, бункер коксовой мелочи, направляющая воронка для шихты, поступающей из вагон-весов в скипы, и насосы для откачки воды из ямы и подачи воды в скипы (при необходимости). При транспортерной шихтоподаче материалов к скипам в скиповой яме разме­щают взвешивающие воронки для железосодержащих материалов и промежу­точный бункер добавок.

Уборка отсеянной коксовой мелочи из скиповой ямы осуществляется специальным вертикальным подъемником, оборудованным двумя скипами емкостью 0,7-1,2 м3 каждый и лебедкой грузоподъемностью 1500-3000 кг.

Загрузка современной доменной печи полностью автоматизирована. Автоматически выполняются: 1) набор кокса из коксовых бункеров и отсев коксовой мелочи на грохотах; 2) взвешивание кокса в весовой воронке с регистрацией его массы; 3) набор агломерата и добавок из рудных бункеров в весовые воронки*; 4) взвешивание агломерата и добавок в весовых воронках с регистрацией массы; 5) загрузка скипов агломератом и добавками из весовых воронок; 6) загрузка скипов коксом из коксовых воронок; 7) работа скиповой лебедки с автоматическим пуском, ускорением и замедлением на отдельных участках наклонного моста.

Кроме того, при загрузке доменной печи автоматически в строго опреде­ленной последовательности работают уравнительные клапаны, вращающий­ся распределитель шихты, система маневрирования конусами, система управ­ления зондовыми лебедками. Автоматически выполняются и операции по убор­ке и рассеву коксовой мелочи.

На доменных печах полезным объемом более 3200 м3 подача материа­лов на колошник осуществляется конвейерным подъемом, схема которого по­казана на рис. 4.17. Конвейер размещен в закрытой наклонной галерее, кото­рая монтируется на нескольких опорах и соединяет бункерную эстакаду с ко­лошниковым устройством печи.

Угол наклона конвейера к горизонту составляет 10-11°, что обусловли­вает большую длину конвейера (250-500 м), поэтому бункерная эстакада рас­полагается на значительном удалении от печи. Натяжение конвейера обеспе­чивается контргрузом. Резинотросовая лента шириной 1,2-2,0 м движется со скоростью около 2 м/сек. Желобообразная форма ленты обеспечивается на­клоном боковых роликов на 30°.

На непрерывно работающем конвейере транспортируемые материалы располагаются отдельными порциями с интервалом, величина которого зави­сит от работы загрузочного устройства печи и интенсивности плавки. Исполь­зование конвейерной загрузки имеет следующие преимущества:

высокая производительность (до 30 тыс. т в сутки);

на 15-20% снижаются удельные капитальные затраты и эксплуатационные расходы;

полная автоматизация режима подачи материалов;

срок службы ленты выше, чем скиповых канатов, что сокращает про­должительность ремонтов;

создаются широкие возможности для гибкого управления работой печи (возможно смешивание агломерата и окатышей путем послойной укладки в одну порцию на конвейер и т. д.).

Схема транспортерной подачи материалов из бункеров к конвейеру до­менной печи полезным объемом 5000 м3 представлена на рис. 4.18. По обе стороны наклонного конвейера 8 расположены две группы бункеров с комп­лексом необходимого оборудования. В каждой группе имеется по девять бун­керов для агломерата и окатышей, кокса и добавок, расположенных в два ряда. Подача агломерата, окатышей и кокса из бункеров в весовые воронки 2, 10 и отсев мелочи осуществляется вибрационными грохотами 1 и 9. Взвешенные материалы из весовых воронок по заданной программе подаются питателями 3,11 на сборный транспортер 5 и далее на наклонный конвейер 8. Подача до­бавок из бункеров в весовые воронки 7 и на сборный транспортер 5 осуществ­ляется питателями 6. Дозированные компоненты шихты в установленной пос­ледовательности располагаются с определенными интервалами на непрерыв­но движущемся конвейере 8, подающем их в доменную печь.

О тсеянная мелочь агломерата и окатышей убирается транспортерами 4 и 18 в бункер 16. В случае необходимости можно загружать железо содержащей мелочью и бункер 14 при помощи перекидного устройства 17. Коксовая мелочь убирается транспортерами 12 и 13 в бункер 14, Из бункеров отсеянные материалы, пройдя через увлажнитель 15, выдаются в железнодорожные вагоны. В настоящее время получает распространение бесконтактная система управления загрузкой доменной печи. Так, научно-производственное объеди­нение КОДЕР, разработавшее один из вариантов этой системы, гарантирует предельное функциональное удобство, высокую надежность, не требующую резервных схем, диагностирование, сигнализацию и информацию с выводом в компьютерную систему и на экран дисплея.

4.5. Колошниковое устройство и его эксплуатация

Верхняя часть кожуха печи над колошником, к которой крепится опор­ное кольцо засыпного аппарата, называется куполом. Для предохранения ко­жуха от действия высоких температур купольную часть печи изнутри футеру­ют чугунными неохлаждаемыми плитами с залитым на плашку кирпичом или торкретируют. Зазоры между плитами забивают чугунной замазкой*, а между плитами и кожухом - шамотно-цементным раствором густой консистенции.

Над колошниковой частью печи расположено колошниковое устройство (рис. 4.19). Оно состоит из комплекса механизмов для загрузки доменной печи и системы металлоконструкций, предназначенных для размещения, монтажа, ре­монта и обслуживания механизмов загрузки. Колошниковое устройство вклю­чает также газоотводы с атмосферными клапанами и систему уравнительных клапанов и газопроводов при работе печи на повышенном давлении газов.

Основной несущей частью колошникового устройства является верти­кальная многоэтажная металлическая конструкция - копер 8, который может опираться: 1) на кожух шахты через кронштейны; 2) на основное кольцо шах­ты (моратор); 3) на фундамент печи.

В современных печах большого объема усилие от копра, состоящего из четырех несущих колонн, через колошниковую площадку 1 передается на ко­лонны шахты, а затем на колонны фундамента печи, что обеспечивает боль­шую жесткость установки всего оборудования. На кожух печи опирается толь­ко засыпной аппарат и газоотводы.

Колошниковая площадка опирается на колонны шахты и служит для ос­мотра засыпного аппарата и размещения ручной лебедки 22, предназначенной для передвижения монтажной тележки 9 по монтажной балке 10. На колошни­ковой площадке размещена также электрическая лебедка 2, служащая приво­дом механизма подъема консольно-поворотного крана 13. Настил колошнико­вой площадки выполняют из стальных листов. Для уборки пыли и мусора в одном из углов площадки вваривают спускную трубу, по которой пыль сбра­сывается в железнодорожный вагон.

Вторая площадка 6 у приемной воронки 5 служит для осмотра и ремонта засыпного устройства. Между колошниковой площадкой и площадкой у при­емной воронки расположены промежуточные площадки, служащие для раз­мещения привода вращающегося распределителя и осмотра распределителя, уравнительных клапанов и зондов для измерения уровня шихты.

Третья площадка 10 расположена у монтажной балки и служит для сме­ны вышедших из строя частей засыпного устройства. Эта площадка вынесена в сторону и снабжена люком, через который на площадку поднимают оборудо­вание. На монтажной балке 10 перемещается монтажная тележка 9, предназ­наченная для смены и монтажа засыпного устройства. Тележка установлена на четырех бегунках и имеет подвеску с крюком и блоки для канатов передви­жения тележки и подъема груза. Грузы поднимают монтажной лебедкой, уста­новленной на земле.

Четвертая площадка 12 расположена у балансиров и служит для уста­новки и осмотра балансиров.

Пятая площадка расположена у атмосферных клапанов 15 к пред­назначена для их обслуживания и ремонта. Для облегчения ремонта над пло­щадкой расположен консольно-поворотный кран. Опорой монтажной балки, балок балансиров и площадок служит копер. Монтажная балка больших до­менных печей опирается также и на пылеуловитель.

Газ из купольной части доменной печи отводится при помощи газоотво­дов 7. Число их не менее четырех. Для снижения скорости газов суммарное сечение газоотводов в месте присоединения к кожуху составляет 0,4-0,5 пло­щади колошника, а наклон во избежание отложения пыли - не менее 50°. Газо­отводы симметрично соединяют сначала попарно, а затем в один нисходящий к пылеуловителям газопровод с уклоном не менее 30°. На некоторых печах газ к пылеуловителям отводится двумя наклонными газоотводами. Толщина лис­та газоотводов 12-14 мм. Внутри газоотводы футеруют кирпичом в один слой толщиной 113 мм.

В верхних точках газоотводов установлены атмосферные клапаны 15, предназначенные для выпуска газа в атмосферу при остановках печи (рис. 4.20). Контактные поверхности клапанов наплавлены твердым сплавом для умень­шения абразивного действия запыленного газа. Плотное прилегание контакт­ных поверхностей клапанов достигается их шлифовкой. В закрытом положе­нии клапаны удерживаются контргрузами, рассчитанными на допустимое дав­ление газа в печи. Открываются клапаны при помощи электрических лебедок, которые установлены в помещении, примыкающем к помещению контрольно-измерительных приборов на уровне рабочей площадки доменной печи.

При эксплуатации необходимо следить за плотностью прилегания крыш­ки 4 клапана к его седлу 3, особенно после остановок доменной печи. При появлении пропусков газа производят чеканку асбестовым шнуром. Работы по осмотру атмосферных клапанов и ремонту их на ходу печи следует произв одить с соблюдением правил безопасности в зоне, относящей­ся к 1-й группе загазованности.

При работе с повышенным давлением газа на колошнике большой конус прижимается к воронке усилием 250-400 т (25000-40000 МН). Для обеспе­чения нормальной работы за­сыпного устройства печь обору­дуют системой выравнивания давления газа в межконусном пространстве, состоящей из: 1)уравнительного газопровода, входящего в межконусное про­странство с двух сторон;2)двух уравнительных (наполняющих) клапанов (уравнительные кла­паны большого конуса); 3) двух выпускных газопроводов, кото­рые соединяют межконусное пространство с атмосферой; 4) двух уравнительных (выпуск­ных) клапанов (уравнительные клапана малого конуса).

Уравнительный клапан большого конуса (рис. 4.21) со­стоит из стального корпуса 1, седла 2, тарелки 3 и сектора 4. Поверхность касания тарелки и седла наплавлены твердым спла­вом - сормайтом. Сектор наса­жен на вал 5, опирающийся на подпятники и имеющий рычаг б, который шарнирно соединен с тарелкой 3. От сектора отходят два каната — один к контргрузу 7, а второй 8 - к лебедке управ­ления клапаном.

Уравнительный клапан малого конуса по конструкции и размерам такой же, как и атмосферный клапан пылеуло­вителя.

Работа уравнительной системы на колошнике, в принципе, аналогична работе речного шлюза. Перед опусканием большого конуса межконусное про­странство наполняют очищенным газом с таким же давлением, как и под боль­шим конусом в печи. Газ в межконусное пространство поступает по урав­нительному газопроводу 23 (см. рис. 4.19) при открытии уравнительных кла­панов 24. Большой конус может быть опущен только после выравнивания дав­ления газа в межконусном и подконусном пространствах.

Перед опусканием малого конуса уравнивают давление газа в межко­нусном пространстве с атмосферным. Для этого при закрытом большом кону­се и закрытых уравнительных клапанах 24 межконусное пространство соеди­няют с атмосферой путем открытия уравнительных клапанов 14 на выпуск­ных газопроводах 25.

Работа уравнительных клапанов сблокирована с работой конусов в еди­ной автоматической системе загрузки доменной печи.

Уравнительные клапаны могут работать в двух режимах - основном и дополнительном. Основным называется такой режим работы клапанов, при котором межконусное пространство наполняется газом повышенного давле­ния только на период срабатывания большого конуса. При дополнительном режиме межконусное пространство заполняется газом повышенного давле­ния после каждого срабатывания малого конуса.

При основном режиме контактная поверхность большого конуса и во­ронки дольше находится под разностью давлений газа в печи и межконусном пространстве. В начале эксплуатации засыпного аппарата это улучшает его стойкость, так как конус плотнее прижимается к воронке. По мере износа кон­тактной поверхности большого конуса ссыпающимися с него шихтовыми ма­териалами появляются продувы, а разность давлений газа способствует их уве­личению. Поэтому в начале эксплуатации нового засыпного аппарата обычно работают на основном режиме, а по мере износа контактной поверхности ко­нусов переходят на дополнительный режим.