2 Наблюдение за исправным состоянием оборудования и систем охлаждения

Наблюдение за системой охлаждения конвертера производится, за счет установленных термопар (датчиков) на контрольных точках, показания которых выводятся на рабочую станцию сталевара. При достижении воды предельной температуры конвертер должен автоматически отключаться. После этого проводится осмотр водоохлаждаемых элементов конвертера, выясняется причина перегрева воды, и если они есть устраняются. Рабочая температура воды в водоохлаждаемых элементах должна быть в пределах 25-45 градусов.

К наиболее важным водоохлождаемым элементам конвертера относятся: газоотводящий тракт, коническая часть корпуса, система охлаждения кислородной фурмы.

Газоотводящий тракт. Выделяющийся газ, от процесса производства стали нужно удалять, потому что он имеет высокую температуру, которая разрушает футеровку, так же этот газ взрывоопасен.

В настоящее время в конвертерах емкостью 350 т металл продувается за 15-16 минут. Это достигается высокой интенсивностью продувки 1050-1200 м3 /мин. Для обеспечения такой интенсивности продувки применена система отвода продуктов горения «без дожигания СО». Газоотводящий тракт каждого из конвертеров состоит из следующих конструктивных узлов:

«Юбка» - газоплотная конструкция, экранированная трубками, надвигаемая во время продувки на горловину конвертера и служащая для ограничения подсоса воздуха в тракт.

Котел - охладитель, служащий для охлаждения газов с 1600°С до 1000-850 °С. Состоит из стационарной части газоотвода и кессона, который специальной тележкой откатывается в сторону при ремонте конвертера. Стенки охладителя трубчатые, газоплотные, сваренные между собой. В узлах пропуска фурмы и течек сыпучих материалов предусмотрено уплотнение, предотвращающее выбивание газов в цех и тракт сыпучих материалов.

Трехступенчатая газоочистка мокрого типа, состоящая из орошаемого

газохода с водоохлаждаемой панелью, двух параллельно включенных прямоугольных труб-распылителей (труб Вентури), высоконапорной трубы Вентури и каплеуловителя с завихрителем.

Нагнетатель 7500-13-1 для эвакуации конвертерных газов производительностью 300000 м3 /час при развиваемом напоре воды 1400 мм вод. столба.

Устройство для дожигания окиси углерода в дымовых газах, расположенное на свече. Нагнетатели обоих конвертеров размещены в отдельно стоящем здании 24х24м. Помещения с нагнетателями разделены между собой непроницаемой перегородкой, каждое из которых обслуживается краном Q=20/5 т специального взрывобезопасного исполнения.

Управление дымососами осуществляется с центрального пульта управления конвертерами.

Для обеспечения взрывобезопасной работы газоотводящего тракта предусмотрены следующие мероприятия: контроль за содержанием в отходящих газах окиси углерода с установкой газоанализаторов «Фтиан-5», автоматическое поддержание давления под «юбкой» с механизмом поворота заслонок труб Вентури, продувка застойных мест азотом; подача пара в ствол свечи при аварийном прекращении продувки, устройство многотрубного сопла перед дожигающим устройством с целью предотвращения проскока пламени в ствол свечи, автоматическое управление зажиганием и тушением зажигающего устройства, установка взрывных предохранительных клапанов, герметичность газоотводящего тракта, исключающая подсос воздуха по всему тракту.

Техническая характеристика газоочистки:

1.Количество газов перед газоочисткой, нм /час - 200000.

2.Температура газов перед газоочисткой, °С - 880.

3. Хим. состав конвертерных газов % по объему: CO-67; CO2-17; N2-1,6.

4.Запыленность газов перед газоочисткой, г/нм -160.

5.Сопротивление газоотводящего тракта, кг/см -1400.

6. КПД очистки, % -99,94.

Технические характеристики котла-охладителя ОКГ-300:

• Номинальный расход конвертерных газов, нм3 /час-168000.

• Коэффициент избытка воздуха - 0,11.

• Давление в барабане котла, атм. - 40.

• Температура питательной среды, °С -102.

• Производительность, т/час - 250.

• Температура газов на входе, °С -1000.

Температура газов на выходе, °С - 78.

Коническая часть корпуса. Корпуса конвертеров и опорные кольца в процессе работы подвергаются большим термическим нагрузкам. Нагрев корпуса настолько велик, что термические напряжения могут быть причиной аварии. Больше всего нагревается верхняя коническая часть корпуса конвертера.

Система охлаждения конической части корпуса конвертера с опорным кольцом, установленным на полых цапфах, включает подвод воды и сжатого воздуха от цеховых источников по подающим трубопроводам через распределительный узел, в отверстие цапфы, опорного кольца, генераторы образования водовоздушной смеси с коллекторами и с форсунками, кольцевые раздающие

трубопроводы подачи воды и воздуха к генераторам образования водовоздушной смеси. По внутренней полости опорного кольца выполнена разводка подающих трубопроводов 4 воды и воздуха, от которой отводами вода и воздух подается к кольцевым раздающим трубопроводам. Кольца раздающих трубопроводов выполнены незамкнутыми, установлены на конической части корпуса конвертера и закреплены при помощи поддерживающих кронштейнов и скоб и расположены под защитой опорного кольца.

В местах соединений подающих трубопроводов воды и воздуха с кольцевыми раздающими трубопроводами установлены защитные кожухи, одновременно являющиеся поддерживающими элементами для генераторов и коллекторов.

Под защитой опорного кольца также закреплены генератора образования водовоздушной смеси в сборе с коллекторами и с форсунками.

Подвод воды и воздуха в полости генераторов 6 осуществляется при помощи гибких трубопроводов.

В системе внутренних трубопроводов установлен гибкий компенсирующий элемент в виде металлорукова для компенсации температурных и возможных механических перемещений.

Система охлаждения конической части корпуса конвертера снабжена также датчиками контроля температуры. Место установки датчиков контроля температуры и их количество определяется при монтаже.

На трубопроводах распределительного узла установлена аппаратура управления (запорные и регулирующие вентили, расходомеры и манометры) (на чертеже не показаны).

При работе системы охлаждения конической части корпуса конвертера производится подача воды и сжатого воздуха по подающим трубопроводам и кольцевым раздающим трубопроводам в генераторы, где происходит образование водовоздушной смеси.

Далее образовавшаяся водовоздушная смесь поступает в коллекторы с

форсунками. «Факел» форсунок направлен таким образом, чтобы обеспечить максимально равномерную интенсивность охлаждения поверхности конической части корпуса.

Контроль температуры обеспечивается установкой датчиков контроля температуры на корпусе конвертера, снижение или увеличение интенсивности охлаждения обеспечивается изменением расхода воды по расходомерам.

Система охлаждения кислородной фурмы. Фурма охлаждается водой, подаваемой под высоким давлением (1—1,2 МПа) с помощью насосов. Она подводится к фурме и отво­дится от нее по специальным водопроводным магистралям, а непо­средственно у фурмы — по гибким металлическим шлангам, обеспе­чивающим ее свободное перемещение. Во избежание отложения на­кипи внутри фурмы (ухудшает эффективность охлаждения) жесткость воды должна быть не выше 3 мг-экв/л. Корпус фурмы состоит из наружной, промежуточной и внутренней бесшовных стальных труб стандартных типоразмеров. Известны

случаи приме­нения сварных труб. Соотношение диаметров труб таково, что пло­щадь внутреннего и наружного кольцевых зазоров приблизительно одинакова. Это позволяет обеспечить равную скорость потока охла­ждающей воды.

Так как нижняя часть фурмы, головка, находится в зоне наи­более интенсивных тепловых потоков, то необходимый теплоотвод, предотвращающий прогар фурмы, может быть обеспечен только с помощью материала такой большой теплопроводности, как медь. С учетом этого головку и сопла изготавливают из чистой от приме­сей бескислородной меди.

Внутренняя труба в верхнем конце часто не связана жестко с остальной частью фурмы. Это обеспечивает свободное расширение наружной трубы, которая в процессе продувки нагревается сильнее остальных. Уплотнение обеспечивает изоляцию кислородного и во­дяного трактов.

Корпус фурмы, за исключением головки, как правило, служит длительное время. Головка же, подвержена наиболее интенсивному воз­действию тепловых потоков и агрессивных сред, может прогорать. Поэтому стойкость фурм определяется продолжительностью службы головок, которая составляет 50— 1000 плавок в зависимости от совершенства конструкции фурмы, типа системы и интенсивности водяного охлаждения, а также условий эксплуатации.

На находящуюся во время продувки в конвертере часть фурмы, особенно ее лобовину, действуют значительные тепловые потоки (1 —1,5)-IC5 Вт/м2. Они возникают в результате теплопередачи излучением, конвекцией и теплопроводностью от металла, шлака и выделяющихся газов к телу фурмы. Часть фурмы в процессе продувки ошлаковывается (на ней образуется слой вспененной шлако-металлической эмульсии), а часть остается незащищенной. Это, а также особенности передачи тепла от реакционной зоны к фурме являются причиной того, что на разных участках по ее длине интенсивность тепловых потоков неодинакова. Наиболее интенсивен тепловой поток на головку, поскольку она ближе всего к ванне и реакционной зоне. Выше горловины конвертера интенсивность теплового потока на фурму меньше на порядок величины и составляет около IO5 Вт/м2.

Расчет тепловых потоков на фурму весьма сложен, поэтому дать им количественную оценку на различных участках по ее длине трудно.

Расход воды выбирается таким, чтобы перепад температур воды, подводимой к фурме и отводимой от нее, не превышал 15—20 0C. Расход воды на практике колеблется от 100 (для агрегатов небольшой садки) до 300—400 т/ч (для больших конвертеров).

В первую очередь необходимо, чтобы поток воды обеспечивал интенсивный теплоотвод от лобовины головки фурмы. Для этого его соответствующим образом направляют. Различают два типа систем охлаждения: с периферийным и центральным подводом воды к лобовине. В первом случае кислород подается по внутренней трубе к соплам. Вода поступает по внутреннему, а отводится по наружному кольцевому каналам, образуемым внутренней промежуточной и наружной трубами. При такой направленности потоков охлаждение наиболее эффективно, так как вода поступает к месту действия значительных тепловых потоков (лобовине головки).

Для того чтобы предотвратить непосредственное перетекание воды из внутреннего в наружный кольцевой канал, и направить поток в центральную часть (наиболее уязвимое место лобовины), конец промежуточной трубы оборудуют направляющими от которых вода из кольцевого внутреннего зазора со всех сторон течет к оси фурмы и омывает сопла. В центре лобовины потоки воды сталкиваются и, взаимно отразившись, перетекают в наружный кольцевой зазор. В ряде случаев для поворота потоков на 180° и уменьшения потерь гидродинамического напора в центре лобовины делается обтекаемый выступ. Тем не менее, согласно данным практики и специального исследования гидродинамических потоков в головке фурмы, периферийный подвод воды не обеспечивает полноценного охлаждения участка лобовины фурмы, заключенного внутри круга сопел. Здесь возникают застойные зоны с низкой скоростью движения потоков воды и интенсивностью теплоотвода. В первую очередь это относится к участкам лобовины у сопел, так как при обтекании потоками воды сопел в их следах формируются застойные зоны.