Лекция 7. 10. Агрегаты и устройства для подачи дутья в доменную печь Способ подачи дутья в доменную печь

Процесс доменной плавки для поддержания горения топлива (кокса) в печи требует непрерывного и равномерного поступления в нее воздуха под избыточным давлением 0,2—0,5 МПа, нагретого до 1000—1400 °С. Воздух подается в количестве 2—2,5 м3/мин на 1 м3 объема печи (до 7000—11000 м³/мин).

Для нагрева воздуха сооружают мощные агрегаты (аппараты) – воздухонагреватели, объединенные в блок, в которые холодный воздух нагнетают воздуходувными машинами. Способ нагрева воздуха основан на принципе регенерации, при котором нагретая горячими продуктами сгорания огнеупорная насадка воздухонагревателей отдает тепло проходящему через нее холодному воздуху. Горячее дутье по воздухопроводу подают через фурменные приборы (воздушные фурмы), расположенные на уровне горна, в рабочее пространство доменной печи. Число воздушных фурм с внутренним диаметром 150—200 мм зависит от объема печи и составляет от 12 до 42 на одну печь.

При повышении температуры горячего дутья, поступающего в доменную печь, происходит снижение расхода топлива, интенсификация физико-химических процессов доменной плавки, а также увеличение производительности доменной печи. Особенно эффективно воздействие горячего дутья на процесс доменной плавки при обогащении его кислородом, подводимым к всасывающему коллектору воздуходувной машины. Кроме того, непосредственно к фурмам печи подают дополнительное топливо в виде угольной пыли, природного газа, мазута и пр.

На современных доменных печах сооружают четыре воздухонагревателя с встроенными или выносными камерами горения, последние имеют существенные преимущества: при одинаковых габаритах значительно возрастает объем и поверхность насадок, по­вышается надежность работы из-за отсутствия внутри воздухо­нагревателя высокотемпературной камеры горения.

Комплекс воздухонагревательных сооружений доменной печи

Воздушные и газовые тракты доменной печи

На рис. 7.1 показана обобщенная схема воздушных и газовых трактов доменной печи во взаимосвязи воздухонагревателей, доменной печи, газоочистных устройств и обслуживающего их оборудования.

Каждая печь обычно имеет четыре воздухонагревателя, из которых один-два работают «на дутье» (нагрев воздуха, подаваемого в доменную печь – воздухонагреватель /1/), а остальные «на газе» (нагрев насадки воздухонагревателя – воздухонагреватель V).

При работе воздухонагревателя V в режиме «на газе» горючий газ подается от заводской сети по газопроводу 3 через открытый газовый дроссельный (регулирующий) клапан 2 в газовую горелку 36 и вместе с воздухом через открытый отделительный клапан 27 попадает в камеру горения 66 воздухонагревателя, где происходит сгорание смеси. Продукты сгорания проходят через насадку 6а, нагревают ее и через открытые дымовые клапаны 5 направляются в дымовой боров 2 и дымовую трубу 1. После окончания нагрева насадки закрываются клапаны 5, 27, 28 и останавливается вентилятор 29 горелки.

Комплекс воздухонагревателей доменной печи

На рис. 7.2 показана схема комплекса воздухонагревательных сооружений доменной печи. Основными элементами комплекса . являются: блок воздухонагревателей, состоящий из четырех аппа­ратов (/—IV) для нагрева воздуха, система газо- и воздухопроводов с оборудованием для управления работой воздухонагрева­телей и подачи горячего дутья в доменную печь. Эта система состоит из трех отличающихся друг от друга по своему назначению и устройству частей: нагревательного тракта V, VIII и X, тракта холодного дутья XI и IX и тракта горячего дутья VII и VI. Этими трактами воздухонагреватели соединены между собой, а также с газовой сетью, атмосферой, воздуходувными машинами и доменной печью XII.

Рис. 7.2 Комплекс оборудования воздухонагревателей доменной печи.

В состав нагревательного тракта для по­дачи газа и воздуха в камеру горения воздухонагревателя и выхода из него продуктов сгорания, кроме газопровода чистого газа V входят следующие механизмы и устройства: дроссельные клапаны для газа 3, иногда отделительные клапаны 4, газовые горелки 5, отсечные клапаны 5, дымовые клапаны 10, которые могут иметь глушитель 17, перепускные клапаны 9 для снижения давления воздуха в воздухонагревателе, атмосферные клапаны 1 и листовые задвижки 2. Этот тракт связывает воздухонагреватели с газовой сетью завода.

На нагрев воздухонагревателя доменной печи большого объема расходуется до 200 000 м³ газа в 1 ч и примерно такое же количество воздуха. Температура подаваемого газа обычно не превышает 60 °С. Иногда для повышения эффективности работы воздухонагревателя применяют предварительный нагрев газа и воздуха. Температура продуктов сгорания в воздухонагревателе достигает 1500—1550 °С, а отходящих дымовых газов 400 °С.

Тракт холодного дутья, состоящий из системы воздухопроводов с клапанами, связывает воздуходувные машины с воздухонагревателями и трактом горячего дутья; при необходимости тракт холодного дутья в процессе работы воздухонагревателей может сообщаться с атмосферой.

В состав тракта холодного дутья входят основной воздухопровод XI с воздушно-разгрузочным 13, дроссельными 7 и отсечными 8 клапанами холодного дутья и смесительный воздухопровод IX со смесительным 14 и отделительными 15 клапанами. По основному воздухопроводу XI холодный воздух для нагрева поступает от воздуходувной машины к воздухонагревателям, а по смесительному воздухопроводу IX часть холодного воздуха направляется в магистральный воздухопровод VII для стабилизации температуры горячего дутья.

Тракт горячего дутья представляет собой систему воздухопроводов, футерованных огнеупорами, с оборудованием (клапанами горячего дутья 11, атмосферным клапаном 16 и фурменными приборами 12), связывающую доменную печь с воздухо­нагревателями. У каждого воздухонагревателя установлен клапан горячего дутья, предназначенный для отделения его от доменной печи. Идущие от воздухонагревателей короткие воздуховоды соединены общим (магистральным) воздухопроводом VII, по которому горячее дутье подается к опоясывающему печь коллектору—кольцевому воздухопроводу И/, и далее через фурменные приборы, равномерно расположенные по окружности горна печи, оно поступает в рабочее пространство доменной печи XII.

Наряду с горячим воздушным дутьем через фурменные приборы в горн печи подается газообразное, жидкое или твердое топливо (например, природный газ, мазут, угольная пыль). Приме­няют несколько схем тракта горячего дутья в зависимости от места ввода холодного воздуха в воздухопровод горячего дутья для ста­билизации температуры горячего дутья.

Механизмы и оборудование тракта независимо от его схемы работают в исключительно тяжелых условиях, испытывая действие больших тепловых нагрузок. Это обусловлено высокой температурой горячего дутья и большим расходом его. Скорость дутья в клапане 90—ПО и в фурме 160—200 м/с; избыточное давление до 0,4—0,5 МПа. Общее количество тепла, вносимого в печь горя­чим дутьем, достигает 700—900 млн. кДж/ч. Детали механизмов тракта, испытывающие большие тепловые нагрузки, выполняют водоохлаждаемыми. Суммарный расход воды на охлаждение дета­лей одного клапана горячего дутья составляет 45—ПО, а деталей фурменного прибора 20—40 м3/ч. Перепад температур воды на входе в деталь и выходе из нее колеблется в пределах от 1 до 20 °С.

Широкое применение получило испарительное охлажде­ние клапанов горячего дутья, исключающее возможность обра­зования накипи на стенках охлаждаемых деталей, засорение их полостей и уменьшающее расход воды в несколько десятков раз.

Блок воздухонагревателей имеет здание или эстакаду с мосто­выми кранами, которые обслуживают клапаны горячего дутья, отсечные клапаны у газовых горелок и другое оборудование.